[实用新型]孔板电极扫描式掩膜电解加工装置

说明书

技术领域

本实用新型属于微细特种加工的技术领域，具体是指一种用于大面积微结构的连续掩膜电解加工的装置。

背景技术

电解加工(Electrochemical machining，简称ECM)是利用金属在电解液中可以发生阳极溶解的原理去除材料，将零件加工成形的方法(见：丁维育.纯钛微细电解加工基础试验研究[D].南京：南京航空航天大学，2010)。电解加工技术具有加工过程中无工具电极损耗，加工范围广，加工表面质量好，生产效率高，工件表面没有残余应力、变形和热影响区等优点。因此，电解加工在航空航天、武器制造、模具、精密仪器、生物医疗等领域的应用受到广泛重视，被应用于加工传统机械加工难以制造的整体叶轮、叶片、炮管膛线等零件和难加工材料零件如锻模等的制造，以及齿轮、各种型孔和去毛刺等方面。

光刻技术(Lithography)采用X射线或紫外线为曝光源，经过曝光显影等工序，将掩膜板上设计好的图案转移至附着在基底材料的光刻胶上，形成凹凸的图案(见：陈大鹏，叶甜春.现代光刻技术[J].核技术，2004，27(2):81-86)。首先在基底上涂覆一层抗蚀光刻胶，固化后用曝光技术通过掩膜板在透射区将抗蚀层曝光，曝光的光刻胶发生变质，再通过显影液清洗后，去除变质的光刻胶(正性胶)或未变质的光刻胶(负性胶)，露出基底材料，形成与掩膜板上相同的图案。

采用掩膜电化学蚀刻加工技术可加工出直径10-80mm范围表面阵列微结构(见：黄红光.表面阵列微结构化学蚀刻及电化学加工技术研究[D].广州:广东工业大学，2014)。首先利用光刻技术在工件表面制作阵列掩膜，然后采用中间开通孔的圆柱状电极作为工具阴极进行电解加工，加工时加工间隙内的电解液从中间孔向四周均匀发散状流出。工具阴极只沿垂直于工件表面方向做进给运动，不作平动，加工面积范围只限于工具电极底面。

上述现有技术有通孔部位加工不足、加工深度不均匀的问题，由于采用中间开通孔的圆柱状电极作为工具阴极，加工中电极不作平动，通孔位置对应的工件表面某一区域电场微弱，这一区域因加工量极少而产生的微结构深度很浅，表现出加工深度不均匀。并且该方法只能加工小面积范围内的微结构，对于更大面积微结构的加工不适用。因为如果只是增加电极底面积，又会带来加工电流过大或流场分布不均匀的问题。

上述论述内容目的在于向读者介绍可能与下面将被描述和/或主张的本实用新型的各个方面相关的技术的各个方面，相信该论述内容有助于为读者提供背景信息，以有利于更好地理解本实用新型的各个方面，因此，应了解是以这个角度来阅读这些论述，而不是承认现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种孔板电极扫描式掩膜电解加工装置，其加工的均匀性好，并适用于大面积微结构的连续加工。

本实用新型的目的通过以下技术方案实现：

提供一种孔板电极扫描式掩膜电解加工装置，包括机架、工作台、孔板电极、侧板、支撑板、电源，所述工作台设置在机架上并可沿水平面在X、Y方向移动，机架上设置有驱动工作台移动的水平驱动部件，所述机架上设置有可沿Z方向移动的主轴以及驱动主轴的竖直驱动部件，所述孔板电极、侧板和支撑板通过螺钉相互连接形成一个工作液容腔，工作液容腔通过进液管与工作液源连接，孔板电极位于工作液容腔底部，支撑板位于工作液容腔顶部，所述支撑板上面与主轴固定连接，所述电源的正极与工作台上的工件相连，负极与孔板电极相连。

其中，所述孔板电极为平板状，加工有大小相同的阵列通孔。

其中，还包括控制系统，所述控制系统与水平驱动部件和竖直驱动部件连接。

其中，还包括用于检测工作台与孔板电极之间距离的传感器，所述传感器与控制系统连接。

本实用新型采用阵列孔板电极为工具阴极，采用正向冲液方式加工，在大面积图案掩膜的工件上方控制一定的加工间隙，通过工具电极的往复扫描式运动，逐块进行大面积微结构的掩膜电解加工，也可以用于掩膜电解电火花复合加工，避免产生局部加工不足问题，同时可以进行大面积微结构的连续加工。

附图说明

利用附图对本实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。

图1是孔板电极扫描式掩膜电解加工装置的结构示意图。

图2是孔板电极的俯视图。

图3是本孔板电极扫描式掩膜电解加工装置在加工过程中的运动方式示意图。