【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，属于电加工。
技术介绍
1、微制造技术支撑着纳米、信息、生物、智能制造与高端装备、新能源等众多基础性与前沿性学科、技术与产业的发展。单一或集群共存的微米尺度结构是微制造的主要对象。金属微结构，如微通道、微坑、微缝等，是实现和增强产品关键功能和性能的核心载体，广泛应用于芯片实验室、微分析系统、微流体设备、燃料电池双极板和太阳能电池热交换器等等。
2、制备合适的微电极是加工金属微结构的前提条件。由于微电极的直径小，夹紧误差大，为了保证金属微结构的加工精度，微电极通常需要在线制作。此外，一般通过制备大长径比的微电极补偿电极磨损，以保证微结构加工尺寸的一致性。线电极放电磨削技术是一种通过线电极丝和被加工棒状电极的放电加工来蚀除材料的加工技术，加工过程中装在主轴头上的棒状电极一边随主轴旋转一边做轴向进给，新鲜线电极丝被连续地送入加工区，在整个加工过程中保持着良好的磨削精度，是目前应用最广泛的微电极加工方法之一。但是由于该工艺是通过点对点的方式对出材料，存在加工效率低的不足。块电极放电磨削技术是通过块电极和被加工棒状电极的放电加工来蚀除材料的加工技术，加工过程中装在主轴头上的棒状电极一边随主轴旋转一边向块电极进给，是最简单的在线制备微电极的加工方法。但是由于加工过程中块电极发生损耗，导致形成锥形的微电极，加工精度较差。此外，诸如微车削和微电火花组合加工、自钻孔和线电极放电磨削组合加工等组合工艺也用于加工微电极。但是目前的组合工艺存在工序复杂、操作繁琐等不足。因此，有必
技术实现思路
1、针对现有技术存在的加工精度和加工效率无法兼得、工序复杂的问题，本专利技术提出一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，以期实现高效、高精度制备大长径比微电极以及直径在线测量的目的。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，包括：
4、步骤1：采用u形块电极作为工具阴极，棒状电极作为工件阳极；所述的u形块电极由左侧的l形金属块和右侧的矩形量块组合而成，其中l形金属块用作放电磨削工艺的阴极，与棒状电极共同构建放电通道产生火花放电，达到去除棒状电极材料的目的；
5、首先，所述的u形块电极固定不动，棒状电极绕自身轴线旋转，棒状电极在u形块电极的l形金属块的前面和左面通过短路对刀法确定加工坐标系的零点；然后，棒状电极再沿l形金属块的左侧向后进给，进给距离r*(90%-95%)，其中r为棒状电极初始半径和目标半径的差值；最后，调节加工参数、向加工区域通入介电液并打开加工电源，棒状电极向右进给加工，当棒状电极与l形金属块之间的极间间隙小于放电间隙后发生火花放电蚀除材料，随着棒状电极进给，电极材料被持续蚀除，直到无火花放电后停止加工；
6、步骤2：采用丝状电极作为工具阴极，以步骤1加工后的棒状电极作为工件阳极，基于电火花加工原理，通过丝状电极与步骤1加工后的棒状电极的相对运动对电极材料进一步去除，同时大幅度降低步骤1加工后的棒状电极的锥度，提高其尺寸精度；
7、首先，所述的丝状电极沿着导轮持续运丝，棒状电极绕自身轴线旋转，步骤1加工后的棒状电极沿着导轮的对称中心线分别在丝状电极的侧面和上端面通过短路对刀法获取加工坐标系的零点；然后，步骤1加工后的棒状电极沿丝状电极的直径方向进给r*(4%-9%)；最后，调节加工参数、向加工区域通入介电液并打开加工电源，步骤1加工后的棒状电极向下进给，当步骤1加工后的棒状电极与丝状电极之间的极间间隙小于放电间隙后发生火花放电蚀除电极材料，随着步骤1加工后的棒状电极进给，电极材料被持续蚀除，直到进给预设距离l后停止，其中l为步骤1加工后的棒状电极的加工长度；
8、步骤3：仍采用丝状电极作为工具阴极，以步骤2加工后的棒状电极作为工件阳极，基于电火花加工原理，通过丝状电极与步骤2加工后的棒状电极的相对运动对电极材料进行微量去除，保证电极制备的加工精度和加工质量；
9、以步骤2加工的电极表面的结束位置作为步骤3加工的起始位置，调节加工参数、向加工区域通入介电液并打开加工电源开始加工，步骤2加工后的棒状电极沿丝状电极的直径方向进给r*(1%-2%)，待无火花放电后，步骤2加工后的棒状电极向上进给；随着步骤2加工后的棒状电极进给，电极材料被持续蚀除，直到进给预设距离l后停止，微电极制备完成；
10、步骤4：微电极制备完成后，微电极绕自身轴线旋转并外接加工电源的正极，矩形量块作为测量基准并外接加工电源的负极，分别对矩形量块的左侧和右侧进行短路对刀确定位置坐标o和o’，然后计算o和o’的x轴坐标差值x1与矩形量块宽度w的差值，即获得制备的微电极的直径。
11、所述的棒状电极为耐电蚀的金属材料。
12、所述的l形金属块为铜钨合金材料，所述的丝状电极为铜材料。
13、所述的矩形量块的精度等级为0级。
14、所述的介电液为去离子水，电导率范围为0.1-10 μs/cm。
15、所述的加工电源为rc电源或高频脉冲电源。
16、本专利技术的有益效果在于：
17、1.本专利技术克服了以往电极制备工艺无法兼顾加工效率和加工精度，提出一种基于不同加工步骤实现不同加工目标的电极制备方法，其中，步骤1的加工目标是高效去除电极材料，提高加工效率，因此设置了较大的电极进给量占比（该步骤电极进给量占总电极进给量），范围为90%-95%；步骤2的加工目标是修正电极形状，提高加工精度，因此电极进给量占比范围设置为4%-9%；步骤3的加工目标是降低电极表面粗糙度，提高加工质量，因此电极进给量占比范围设置为1%-2%，三个步骤各司其职，共同实现高效率、高精度和高质量制备微电极。
18、2.本专利技术的工艺适用性高，能够满足不同初始直径的棒状电极的加工，并消除棒状电极的原始尺寸误差以及装夹误差，适用于不同尺寸和不同形状的微电极的加工，满足不同的加工需求。
19、3.本专利技术能够对微电极直径进行在线测量，精确监测微电极的直径变化，实现高精密微电极的制备，也避免因微电极离线测量直径后重新装夹产生的装夹误差。
20、4.微电极制备过程的三个步骤均利用火花放电去除材料，能够在同一加工装置实现加工，操作简单，加工成本低，具有很大的工程潜力和应用前景。
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1.一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于包括以下过程：
2.根据权利要求1所述的一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于：所述的棒状电极（1）为耐电蚀的金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于：所述的L形金属块（2-1）为铜钨合金材料，所述的丝状电极（5）为铜材料。
4.根据权利要求1所述的一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于：所述的矩形量块（2-2）的精度等级为0级。
5.根据权利要求1所述的一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于：所述的介电液为去离子水，电导率范围为0.1-10 μS/cm。
6.根据权利要求1所述的一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于：所述的加工电源（3）为RC电源或高频脉冲电源。
【技术特征摘要】
1.一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于包括以下过程：
2.根据权利要求1所述的一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于：所述的棒状电极（1）为耐电蚀的金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种高效制备大长径比微电极及直径在线测量的方法，其特征在于：所述的l形金属块（2-1）为铜钨合金材料，所述的丝状电极（5）为铜材料。
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：申继文，孔维静，李英，王丽，曾永彬，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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