[发明专利]一种激光电解的切割装置

说明书

本发明提供了一种激光电解的切割装置，包括电解液槽和工件夹块，所述电解液槽内设有工件夹块，所述工件夹块上装夹工件，所述电解液槽内设有电解液，还包括光路调节装置、工具电极和移动机构；所述工具电极安装在移动机构上；所述光路调节装置产生旋转的激光光束，所述旋转的激光光束由所述工具电极一端射入，从所述工具电极另一端射出，并照射在所述工件的待加工面上；所述工件表面和所述工具电极表面形成闭环电路。所述工具电极包括电极芯、包层、导电层和透光窗口。本发明可以减少了激光在传输路径上的损耗，可以促进电解产物排出和电解液更新，可以诱发光电化学反应和热电化学反应，提高材料蚀除速率。

技术领域

本发明涉及微细结构加工制造领域，特别涉及一种激光电解的切割装置。

背景技术

金属微细结构和零部件在国防、医疗器械、汽车和信息领域等方面已有着广泛的应用。与之对应的微细加工技术是微机电系统及微小零件制造的基础，是产品微型化的支撑，受到国内外研究人员的广泛重视，是当今最为活跃的研究领域之一。对于航空航天、精密器械产品中广泛存在微细孔、窄槽、细缝等微结构的加工，目前已发展了多种微尺度加工方法，主要有微细切削和微细特种加工技术，其中微细特种加工技术占据主导地位，主要包括微细电火花加工、微细电解加工、激光加工、LIGA技术、电子束加工、离子束加工以及它们的复合、组合加工。

电解线切割加工技术以线状电极作为工具，可以通过相对简单的进给运动，实现三维微结构的加工。结合超短脉冲电流技术，加工间隙可缩小到微米甚至亚微米尺度，实现微细零部件的制备。电解加工过程中产生气泡和固体加工产物，如果这些加工产物不能及时排出，堆积在加工区内，往往导致加工区局部电解液成分、浓度发生很大程度的改变，从而降低加工稳定性甚至造成加工短路。尤其是加工高深宽比结构时，加工产物极易蓄积在加工区，造成短路，使加工无法持续进行。

为了有效地移除电解产物，保证加工的持续进行，常规电解加工主要利用高压、高速的电解液流动来带走反应产物。但在微细电解加工时，由于电极本身尺寸微小，高冲液压力可能导致电极发生振动甚至变形损坏；且由于加工间隙微小，电解液沿程压力损失大，外部冲液对加工区域内部较深处电解液的扰动和更新能力很弱。目前微细电解线切割加工改善电解产物排出、更新加工间隙内部电解液的途径有线电极轴向往复运丝、线电极间歇回退、超亲水线电极、异形线电极和工件低频振动等。上述方法均可以在一定程度上提高加工稳定性和加工精度，但是加工过程中仍存在固体加工产物和气泡附着在电极丝和工件表面的问题，限制了该工艺加工精度和生产效率的进一步提升。如何更好地解决加工过程中加工产物及时、稳定排出的问题，已成为电解线切割工艺进一步发展的瓶颈。

高精度电解线切割的加工间隙通常只有数微米至数十微米，甚至可达亚微米级，间隙内还分布有气泡等加工产物，激光通过间隙照射到加工区域是十分困难的。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种激光电解的切割装置，可以减少了激光在传输路径上的损耗，可以促进电解产物排出和电解液更新，可以诱发光电化学反应和热电化学反应，提高材料蚀除速率。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种激光电解的切割装置，包括电解液槽和工件夹块，所述电解液槽内设有工件夹块，所述工件夹块上装夹工件，所述电解液槽内设有电解液，还包括光路调节装置、工具电极和移动机构；所述工具电极安装在移动机构上；所述光路调节装置产生旋转的激光光束，所述旋转的激光光束由所述工具电极一端射入，从所述工具电极另一端射出，并照射在所述工件的待加工面上；所述工件表面和所述工具电极表面形成闭环电路。

进一步，所述工具电极包括电极芯、包层、导电层和透光窗口；所述电极芯为圆柱状，所述电极芯外侧包裹包层，所述包层外侧包裹导电层；所述包层和导电层上设有环形缺口，所述环形缺口内安装透光窗口，用于将激光透过透光窗口照射在所述工件的待加工面上。

进一步，所述透光窗口材料折射率n1≥电极芯材料折射率n2>包层材料折射率n3。