[发明专利]竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法及装置

权利要求书

1.一种竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、将金属圆环（2）竖直放置，用滴管将电解液滴在金属圆环上，由于液体存在表面张力，电解液悬挂在金属圆环（2）上形成竖直液膜（4），并在重力作用下自然下垂；

步骤2、将阳极金属丝（24）水平穿过竖直液膜（4）的正中心，微调金属圆环（2）使竖直液膜（4）在金属圆环（2）两侧均匀对称分布，并保证竖直液膜（4）与阳极金属丝（24）相互垂直；

步骤3、直流或脉冲电源（1）的正负极分别与阳极金属丝（24）和金属圆环（2）相连，根据电化学加工原理，阳极金属丝（24）表面被逐层蚀除；阴极产出的氢气泡（3）向上运动，阳极加工产物（6）受重力作用向下运动，使加工产物（6）远离阳极金属丝（24）表面，从而消除扩散层的影响，扩大可加工区域；

在加工过程中，阳极金属丝（24）在竖直液膜（4）内做水平往复运动；通过改变阳极金属丝(24)水平往复运动幅值来延长刻蚀加工的长度，实现了大长径比小锥度微米尺度工具电极的制备；

同时，由于竖直液膜（4）在金属圆环（2）左右两侧悬挂状态一致，被加工段阳极金属丝（24）左右两端加工环境相同，保证加工出的微米尺度工具电极左右对称。

2.根据权利要求1所述的竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法，其特征在于还包括以下步骤：

步骤4、制备完成后，拆除竖直液膜（4）和金属圆环（2），通过阳极旋转机构（9），将已制备好的工具电极（5）由水平状态变为竖直状态，即可移动到电解线切割槽（13）中进行电解线切割加工。

3.根据权利要求1所述的竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法，其特征在于：

上述阳极金属丝（24）的直径为20μm-300μm，金属圆环（2）的直径为3mm-6mm，阳极金属丝（24）的运幅度为100μm-500μm，运动速度为1-100μm/s。

4.实现权利要求1所述的竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法的装置，其特征在于：

该装置包括阳极旋转机构（9）、阳极固定机构（10）、液膜生成及调整机构（11）；

阳极旋转机构（9）安装于机床轴（7）可随机床轴（7）在X,Y,Z三个方向运动；阳极金属丝（24）安装于阳极固定机构（10）；上述阳极固定机构（10）安装于阳极旋转机构（9）上,可以通过阳极旋转机构（9）实现阳极金属丝（24）水平状态与竖直状态之间的转换；

上述液膜生成及调整机构（11）包括金属圆环（2）、摆杆（28）和摆杆基座（35）；摆杆上端开有金属环安装槽（33）；金属圆环（2）的一端带有金属环连接杆（25），金属环连接杆（25）伸入该金属环安装槽（33）内，通过金属压片（27）紧贴在金属环安装槽（33）内的一个壁面，并通过引电螺钉（26）压紧固定；摆杆（28）通过连接螺钉（32）连接到摆杆基座上（35）；摆杆基座上安装有一对调整螺钉（29），调整螺钉（29）对准摆杆（28）两侧，用于推动摆杆（28）以连接螺钉（32）为轴心微微转动，摆杆基座（35）上还安装有一对用于固定摆杆（28）与摆杆基座（35）相对位置的锁止螺钉（31）；摆杆基座（35）通过螺钉（12）安装到电解槽（15）上。

5.根据权利要求4所述的实现竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法的装置，其特征在于：

上述阳极旋转机构（9）包括延长杆（8）和旋转杆（16），延长杆（8）安装于机床轴（7）上，旋转杆（16）通过旋转螺钉（17）安装在延长杆（8）上；

上述阳极固定机构（10）包括L型夹具（19）、V型压块（20）和定位铜管（22），L型夹具（19）通过固定螺钉（23）安装在旋转杆（16）上，且L型夹具（19）上开有两个V型槽（21），V型槽（21）上放置定位铜管（22），通过两个V型压块（20）和四个螺钉（18）夹紧定位铜管（22）并使两根定位铜管（22）位于同一条轴线上；定位铜管（22）是中空的，内径与阳极金属丝（24）相配合，用于将阳极金属丝（24）插入定位铜管（22）中。

6.根据权利要求4所述的实现竖直液膜在线制备大长径比微米尺度工具电极方法的装置，其特征在于：

上述液膜生成及调整机构（11）的摆杆基座（35）开有安装槽，该安装槽由一段矩形槽（30）和一段圆弧槽（34）组合而成；

上述摆杆（28）由矩形结构和圆饼结构组成；摆杆（28）的矩形结构正好嵌入摆杆基座（35）的矩形槽（30）内；摆杆（28）的圆饼结构正好嵌入摆杆基座（35）的圆弧槽（34）内；

上述安装于摆杆基座（35）的调整螺钉（29）正好伸入摆杆基座（35）的矩形槽（30）内，并对准摆杆（28）的矩形结构；安装于摆杆基座（35）的锁止螺钉（31）正好伸入摆杆基座（35）的圆弧槽（34）内，并对准摆杆（28）的圆饼结构。