[发明专利]一种脉冲气辅助掩模电解加工装置及方法

说明书

针对现有技术中的掩膜电解加工金属表面微结构存在电解产物排出困难或结构不合理的问题的缺点，本发明提供一种脉冲气辅助掩模电解加工装置及方法，包括用于夹持工件的夹具、设置在工件上方的掩模板；其中，工件与掩模板均设置在夹具内且所述掩模板上设置有用于流通电解液的多个掩模孔；掩模板连接脉冲电源的阴极且工件连接该脉冲电源的正极；其技术方案在于：还包括用于向掩模孔提供脉冲气流的脉冲气流发生组件。本发明在电解加工过程中，利用脉冲气体促进加工间隙中电解产物的排出，可以保证加工过程持续稳定地进行，进一步提高加工效率和精度。

技术领域

本发明涉及特种加工工艺中的微细电解加工方法技术领域，特别涉及一种脉冲气辅助掩模电解加工装置及方法。

背景技术

机械零部件之间的接触和相互作用是通过运动副实现的，其在接触和运动过程中总是会不可避免的产生摩擦。摩擦会带来能量的消耗及零部件的损耗，间接的造成巨大的经济损失。减少不必要的摩擦，就能降低能源的消耗，减少设备维修次数和费用，可以提高资源的利用率，对于我们这个人均资源十分贫乏的国家具有战略意义。

传统观念认为，表面越光滑的物体，表面阻力越少，其因摩擦带来的损耗也就会越少。近年来研究表明，如果物体表面具有一定的表面微结构，会对其摩擦特性起到显著的促进作用。表面织构技术，是指在物体表面上加工出规则排列的几何形貌，即是有一定尺寸的微小凹坑或是微小沟槽等的加工工艺。这些排列规则的微几何形貌可以储存润滑油，进而起到降低摩擦、减小磨损和提高承载能力的作用。

由于表面织构技术有明显减小摩擦，改善润滑特性的特点，近年来已经成为制造领域的研究热点。随着研究的不断深入以及加工技术的继续发展，加工表面微结构的方法也实现了多样化。现阶段的加工主要有：振动加工、金刚石压印加工、激光加工、磨料射流加工、电火花加工、电化学加工。其中，振动加工会产生工具损耗、残余应力和变形等问题；金刚石压印加工成本相对较高，以及工具镶嵌的金刚石颗粒容易脱落破裂，导致加工失败；激光加工由于高温影响会导致局部材料性质改变，以及出现“翻边”现象，影响加工质量；磨料射流加工仅适用于加工脆性材料，对其他性质材料加工效率差，同时加工过程中会产生大量的粉尘和噪声；电火花加工加工效率相对较低，以及工具损耗较快，不适合大规模加工生产。

电解加工是基于阳极电化学溶解原理去除材料的一种特种加工方法，而电化学溶解与材料的硬度、韧性无关，因而电解加工通常被广泛应用在传统加工方法难以加工的金属材料上。电解加工具有加工效率高、表面质量好、无工具损耗等优点，其加工表面微结构具有巨大优势。现阶段电解加工表面微结构的主要工艺方法是掩模电解加工，其是利用掩模板的选区限制工件蚀除的区域，在工件上加工出与掩模板上选区相似结构的一种电解加工工艺，这是一种简单易行、低成本的金属表面微结构制造技术。但掩膜电解加工金属表面微结构存在电解产物排出困难等问题，易造成电解产物局部堆积，影响加工精度与效率的问题。

现有的如中国专利CN107838508，公开了一种内壁微结构电解加工装置及设备，其采用阴极喷头上的圆弧线结构的出液口将电解液喷出形成弧状射流，从而起到及时带走电解产物的目的。

但是，上述专利中使用的阴极喷头上的圆弧线结构的出液口在喷射过程中，电解液四处飞溅，而且，由于其喷射流速过大，影响电解加工的精度。

可见，现有的掩膜电解加工金属表面微结构存在电解产物排出困难或结构不合理的问题，影响加工精度与效率。

发明内容

针对现有技术中的掩膜电解加工金属表面微结构存在电解产物排出困难或结构不合理的问题的缺点，本发明提供一种脉冲气辅助掩模电解加工装置及方法，能够有效地解决上述技术问题。