一种高深宽比微细槽的电火花加工工艺.PDF

第36卷第3期 北京工业大学学报 V01．36NO．3 JOURNALOF UNIVERSITYOFTECHNOLOGY Mar．2010 2010年3月 BEIJING 一种高深宽比微细槽的电火花加工工艺 崔 晶1，李 勇2，熊 英2 (I．北京工业大学机械工程与应用电子技术学院，北京100124；2．清华大学精密仪器与机械学系，北京100084) 摘要：为实现高深宽比微槽的加工，提出了一种自成形和扫描加工相结合的微细扁平电极制作及微细槽加工 的工艺方法．采用棒状毛坯电极在一平板试件上扫描加工出一定长度的通槽，将毛坯电极沿垂直通槽方向向左 和右偏移，两侧分别进行电火花反拷加工，得到扁平微细电极．再采用该扁平电极在线进行扫描加工即可得到 期望的微细槽．实验获得了深径比大于18及尺寸一致性较高的阵列微细槽．与反拷或线电极磨削得到微细电 极相比．自成形电极方法降低安装精度要求．而采用扁平电极进行微深槽的微细电火花加工，相对提高电极截 面面积，降低电极损耗率，有利于提高加工效率． 关键词：电火花加工；微细加工；微细电极；微槽 661 中图分类号：TG 文献标志码：A 文章编号：0254—0037(2010)03—0289—05 在微细加工技术中，硅微细加工工艺以硅基材料为加工对象．LIGA工艺通过深度光刻电铸町加工有 限的金属材料，结构以高深宽比的二维造型为主．而微细电火花加工可加工金属合金材料，可实现微细 孔、槽及复杂三维结构的微细加工‘”1．目前，微小孔的微细电火花加工已在工业领域得到广泛应用一1． 而微细槽和微细一维结构的电火花加工方法亦得到积极开发． 微细电火花线切割，仅适合加工通槽‘4…．采用微细棒状电极进行微细槽的电火花扫描加工，电极损 耗较为严重，而采用扁平电极相对提高电极截面面积，降低电极损耗率，有利于提高加工效率．传统方法 如反拷块、线电极磨削均可制作扁平电极，但要获得形状精度高，尺寸一致性好的微细槽，在制作扁平电极 之初，必须考虑反拷块／线电极磨削装置与r：作台问的位置精度。““． 最近，Minoru等J。提出了利用圆柱形电极自钻的原位孑L制作微细电极的加工方法，并获得了超大长 径比的微细圆柱电极和复杂截面形状的棒状电极．为实现高深宽比微槽的加工，本文提出一种自成形和 扫描加jr：相结合的微细扁平电极制作及微细槽加一‘r的【艺方法，并进行丫扁平电极、微细槽的加工实验， 获得了深径比大于18及尺寸一致性高的阵列微细槽． 1扁平电极及微细槽的制作工艺 1．1扁平电极的制作 扁平电极的自扫描，自成形加：[．E艺如图l所示．将平板试件装夹在XY工作台上，采用棒状毛坯电 极沿y方向扫描加工出一定长度的通槽；然后改换极性，将电极移动至通槽侧壁平行的区域，主轴沿x向 分别偏移±d进行电火花反拷加工，就可以得到扁平微细电极．由于平板试件上的通槽是棒状电极与工 作台间的￡J描运动获得的，在通槽侧壁反拷出的扁平电极与工作台的扫描方向平行．同理，也町以加工出 盖向或其他任意方向的扁平电极． 扁平电极的厚度可以通过电极直径、通槽加工间隙、成型间隙及主轴的x向偏移量d确定，如图2所 示 W=2×(，+c2一d—C1) 收稿日期：2008-06·11． 作者简介：崔晶(1976一)，女，黑龙江齐齐哈尔人，博七，讲师 北京T业大学学报 其中为自成型电极的厚度；r为毛坯电极的半径；c：为通槽间隙；d为主轴偏移；c。为成型间隙． 通槽加．L间隙和成形间隙与放电参数有关，可以在加工前通过实验测量获得，毛坯电极直径已知．因 此，加工过程中通过控制主轴的偏移和放电参数，就可以得到较为精确的扁平电极的尺寸． (b)侧视图 图l 扁平电极的白扫描和成形加_t工艺 图2微细电极的尺寸分析 oftheselfmanufacturedmethod Size ofmicro—electrode Fig．1Principle