CN106825801A - 导电膜电解加工工具电极及其制造方法和制造装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种导电膜电解加工工具电极及其制造方法和制造装置，工具电极包括有基体，所述基体由绝缘材料加工而成，所述基体一端为工作面，所述工作面紧贴设置有导电膜，所述基体上还设置有导线，所述导线与所述导电膜电连接。本发明的有益效果是：通过使用绝缘材料代替导电金属作为工具电极的基体，使得工具电极的基体的加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小，减低了企业的电解加工成本。

Description

导电膜电解加工工具电极及其制造方法和制造装置

技术领域

本发明涉及到电解加工工具电极领域，特别是涉及到一种导电膜电解加工工具电极及其制造方法和制造装置。

背景技术

电解加工技术由于是以离子的形式对材料进行去除，使得其在微细制造领域具有重要的应用场景，近年来美国、日本和德国等工业发达国家都对微细电解给予了高度的重视。

电解加工原理上工具电极无损耗，可以避免机械加工、电火花加工和激光加工后的熔凝层、热影响区和残余应力等缺陷，只要工件阳极为导电材料就可以进行熔蚀加工，与工件材料的强度和硬度等无关。

进行电解加工时，工件材料是以离子形式去除，原理上可以达到极高加工精度。但实际加工过程中，由于存在电流场发散等问题，需要较高的精度控制进行加工。此外，由于要求工具电极导电，工具电极的基体材料一般使用金属坯料进行切削加工制造，制作加工效率较低，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量较高，切削设备和切削刀具损耗较大。

因此，如何改进电解加工工具电极的设计与制造技术是现在急待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种导电膜电解加工工具电极及其制造方法和制造装置，用于降低工具电极的加工难度和加工成本。

本发明提出一种导电膜电解加工工具电极，包括有基体，所述基体由绝缘材料加工而成，所述基体一端为工作面，所述工作面紧贴设置有导电膜，所述基体上还设置有导线，所述导线与所述导电膜电连接。

进一步地，所述绝缘材料为塑料或自然纤维材料，所述自然纤维材料包括有木质材料或竹质材料。

进一步地，所述基体硬度值范围为40HD～90HD。

进一步地，所述导电膜为导电金属材料或导电胶制造而成的导电膜。

进一步地，所述导电膜厚度范围为0.1～50μm。

进一步地，所述基体内开有导线通孔，所述导线通孔一端通向所述基体的工作面，所述导线穿设于所述导线通孔内，一端与所述导电膜电连接。

本发明还提出了一种导电膜电解加工工具电极的制造方法，包括，

将易于加工的坯料加工成工具电极的基体，并在所述基体上加工出导线通孔；

在基体的工作面端制备导电膜；

将导线穿过所述导线通孔，并将导线输出端与所述导电膜电连接。

进一步地，所述在工具电极的基体的工作面端制备导电膜步骤，包括，

将导电金属材料通过磁控溅射镀膜的方式覆盖在所述基体的工作面。

本发明还提出了一种导电膜电解加工工具的制造装置，包括，

基体加工单元，用于将易于加工的坯料加工成工具电极的基体，并在所述基体上加工出导线通孔；

镀膜单元，用于在基体的工作面端制备导电膜；

连接单元，将导线穿过所述导线通孔，并将导线输出端与所述导电膜电连接。

进一步地，所述镀膜单元包括有镀膜模块，所述镀膜模块，用于将导电金属材料通过磁控溅射镀膜的方式覆盖在所述基体的工作面。

本发明具备以下有益效果：电解加工时，电流场仅从工具电极工作面导电膜发出，工具电极其它表面均处于绝缘状态，电流场聚集度高，可以明显提高电解加工精度；工具电极的基体采用易切削的绝缘材料作为坯料，使得工具电极的基体的制作加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小；同时，工作面也容易根据实际需要加工相应的微结构，以便在使用工具电极工作面进行电解加工时，将预先加工好的微结构复制到被加工工件表面，提高工具电极加工的灵活性和可DIY性。

附图说明

图1为本发明一实施例一种导电膜电解加工工具电极的结构示意图；

图2为本发明一实施例一种导电膜电解加工工具电极的其制造方法的流程图；

图3为本发明一实施例一种导电膜电解加工工具电极的制造装置的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的全部或任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

参照图1，本发明提出一种导电膜电解加工工具电极，包括有基体1，基体1由易于加工的绝缘材料加工而成，基体1一端为工作面2，工作面2紧贴设置有导电膜，基体1上还设置有导线，导线与导电膜电连接。

具体的，绝缘材料为塑料或自然纤维材料，自然纤维材料包括有木质材料或竹质材料。当然在本发明的其他实施例中，只要绝缘材料的硬度范围在40HD～90HD(其中HD为绍氏硬度单位)，例如ABS塑料板或有机玻璃板等，能够作为工具电极正常进行电解加工，其硬度远小于常规金属工具电极的硬度。这个硬度范围的绝缘材料加工难度相比于常规的金属材料要低好多，而且在加工过程中的加工工具的损耗也很小，使用上述硬度范围40HD～90HD的易加工绝缘材料能够降低工具电极的基体1在实际加工时的加工难度，使得基体1的制作加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和工具电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小，提高使用电解加工进行加工的企业的市场竞争力。

工具电极的基体1采用易切削的绝缘材料作为坯料，使得工具电极的基体1的制作加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小；同时，工作面2也容易根据实际需要加工有微结构，以便在使用工具电极的工作面2进行电解加工时，将预先加工好的微结构复制到被加工工件表面，提高工具电极加工的灵活性和可DIY性。

在工具电极的工作面2镀有导电膜，导电膜为导电材料制造而成的导电膜。导线一端电连接导电膜，加工时，导线另一端连接电源阴极，被加工的工件接电源阳极，工作面2的导电膜通电后发出电流场，对工件进行加工。电解加工时，电流场仅从工具电极的工作面2导电膜发出，工具电极其它表面均处于绝缘状态，电流场聚集度高，可以明显提高电解加工精度。

制造导电膜的材料为导电材料，在本实施例中导电材料可以为导电金属材料或导电胶。导电金属材料可以通过电镀、溅射、化学气相沉积或化学浸镀的方法覆盖设置在基体1的工作面2。

其中，镀好后的导电膜厚度范围为0.1～50μm，导电膜越薄，电解加工效率越慢，但加工精度越高，导电膜越厚，电解加工时，加工更快。在本发明一实施例中，采用30μm的导电膜，通过在基体1表面镀上30μm的导电膜，既保证了工具电极在工作时的加工精度，又保证了加工效率，当然具体导电膜厚度可以根据要加工产品的实际情况来进一步选择适合的导电膜厚度。

在本发明一实施例中，基体1内部开有导线通孔3，导线通孔3一端通向基体1的工作面2，导线穿设于导线通孔3内，一端与导电膜电连接。通过在基体1内部开有一导线通孔3，用于穿过导线，导线通孔3一端开口设置于基体1的工作面2上，导线穿出导线通孔3与导电膜电连接，导线通孔3另一端设置基体1的其他面，导线穿出与电源连接。通过在基体1内部开有导线通孔3能够避免导线裸露于基体1外表面，直接与其他不相关的物品接触，在这里绝缘材料制造而成的基体1对于导线来说相当于保护导线的绝缘层，用于保护导线不直接与其他物品直接接触后被破坏。

当然，在本发明的另一实施例中，导线也可以直接设置在基体1之外，导线一端电连接导电膜，一端连接电源阴极。

本发明的有益效果是：通过使用绝缘材料代替导电金属作为工具电极的基体1，使得工具电极的基体1的加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小，减低了企业的电解加工成本。

本发明还提出了一种导电膜电解加工工具电极的制造方法，包括，

S10、将易于加工的坯料加工成工具电极的基体，并在基体上加工出导线通孔。

S11、在工具电极的基体的工作面端制备导电膜。

S12、将导线穿过导线通孔，并将导线输出端与导电膜电连接。

对于步骤S10，工具电极的基体1采用易切削的绝缘材料作为坯料，使得工具电极的基体1的制作加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小；同时，加工工具电极的基体1的工作面2也容易根据实际需要加工有微结构，以便在使用工作面2进行电解加工时，将预先加工好的微结构复制到被加工工件表面，提高工具电极加工的灵活性和可DIY性。

对于步骤S11，在基体1的工作面2一端镀上一层导电膜，制造导电膜的材料为导电材料，在本实施例中导电材料可以为导电金属材料或导电胶。导电金属材料可以通过电镀、磁控溅射、化学气相沉积或化学浸镀的方法覆盖设置在基体1的工作面2。

在工具电极的工作面2镀有导电膜，导电膜为导电材料制造而成的导电膜。导线一端电连接导电膜，加工时，导线另一端连接电源阴极，被加工的工件接电源阳极，工作面2的导电膜通电后发出电流场，对工件进行加工。电解加工时，电流场仅从工具电极的工作面2导电膜发出，工具电极其它表面均处于绝缘状态，电流场聚集度高，可以明显提高电解加工精度。

在本发明的一具体实施例中，步骤S11为：将导电金属材料通过溅射镀膜的方式覆盖在基体1的工作面2。

对于步骤S12，基体1内部开有导线通孔3，导线通孔3一端通向基体1的工作面2，导线穿设于导线通孔3内，一端与导电膜电连接。通过在基体1内部开有一导线通孔3，用于穿过导线，导线通孔3一端开口设置于基体1的工作面2上，导线穿出导线通孔3与导电膜电连接，导线通孔3另一端设置基体1的其他面，导线穿出与电源连接。通过在基体1内部开有导线通孔3能够避免导线裸露于基体1外表面，直接与其他不相关的物品接触，在这里绝缘材料制造而成的基体1对于导线来说相当于保护导线的绝缘层，用于保护导线不直接与其他物品直接接触后被破坏。

在本发明的一具体实施例中，工具电极的基体1的材料是ABS塑件，溅射镀膜靶材是铜。

该工具电极的制造方法具体为：

一、使用易切削的ABS塑件作为坯料，切削加工出工具电极的基体1的具体几何形状，并且加工出用于穿设通向工具电极的工作面2的导线通孔3。

二、采用溅射镀膜方式在工具电极的工作面2制备一层5μm厚度的铜膜。

三、将导线的输出端4穿过工具电极的基体1中事先已加工的导线通孔3，并且与工具电极的工作面2上的铜膜联结。

最后，在电解加工时，工件接阳极，导线末端5接阴极，使用铜膜对工件表面进行电解加工，最终将铜膜表面的几何形状复制到工件表面。

本发明还提出了一种导电膜电解加工工具的制造装置，包括，

基体加工单元10，用于将易于加工的坯料加工成工具电极的基体，并在基体上加工出导线通孔；

镀膜单元20，用于在工具电极的基体的工作面端制备导电膜；

连接单元30，将导线穿过导线通孔，并将导线输出端与导电膜电连接。

对于基体加工单元10，用于工具电极的基体1采用易切削的绝缘材料作为坯料，使得工具电极的基体1的制作加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小；同时，工作面2也容易根据实际需要加工有微结构，以便在使用工具电极工作面2进行电解加工时，将预先加工好的微结构复制到被加工工件表面，提高工具电极加工的灵活性和可DIY性。

对于镀膜单元20，在基体1的工作面2一端镀上一层导电膜，制造导电膜的材料为导电材料，再本实施例中导电材料可以为导电金属材料或导电胶。导电金属材料可以通过电镀、溅射、化学气相沉积或化学浸镀的方法覆盖设置在基体1的工作面2。

在工具电极的工作面2镀有导电膜，导电膜为导电材料制造而成的导电膜。导线一端电连接导电膜，加工时，导线另一端连接电源阴极，被加工的工件接电源阳极，工作面2的导电膜通电后发出电流场，对工件进行加工。电解加工时，电流场仅从工具电极的工作面2导电膜发出，工具电极其它表面均处于绝缘状态，电流场聚集度高，可以明显提高电解加工精度。

镀膜单元20包括有镀膜模块21，镀膜模块21，用于将导电金属材料通过溅射镀膜的方式覆盖在基体1的工作面2端。

对于连接单元30，基体1内部开有导线通孔3，导线通孔3一端通向基体1的工作面2，导线穿设于导线通孔3内，一端与导电膜电连接。通过在基体1内部开有一导线通孔3，用于穿过导线，导线通孔3一端开口设置于基体1的工作面2上，导线穿出导线通孔3与导电膜电连接，导线通孔3另一端设置基体1的其他面，导线穿出与电源连接。通过在基体1内部开有导线通孔3能够避免导线裸露于基体1外表面，直接与其他不相关的物品接触，在这里绝缘材料制造而成的基体1对于导线来说相当于保护导线的绝缘层，用于保护导线不直接与其他物品直接接触后被破坏。

本发明的有益效果是：通过使用绝缘材料代替导电金属作为工具电极的基体1，使得工具电极的基体1的加工效率大大提高，加工难度、加工成本、材料成本和电极重量大大降低，切削设备和切削刀具损耗大大减小，减低了企业的电解加工成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种导电膜电解加工工具电极，其特征在于，包括有基体，所述基体由绝缘材料加工而成，所述基体一端为工作面，所述工作面上紧贴设置有导电膜，所述基体上还设置有导线，所述导线与所述导电膜电连接。

2.如权利要求1所述的导电膜电解加工工具电极，其特征在于，所述绝缘材料为塑料或自然纤维材料，所述自然纤维材料包括有木质材料或竹质材料。

3.如权利要求1所述的导电膜电解加工工具电极，其特征在于，所述基体硬度值范围为40HD～90HD。

4.如权利要求1所述的导电膜电解加工工具电极，其特征在于，所述导电膜为导电金属材料或导电胶制造而成的导电膜。

5.如权利要求1或4任一项所述的导电膜电解加工工具电极，其特征在于，所述导电膜厚度范围为0.1～50μm。

6.如权利要求1所述的导电膜电解加工工具电极，其特征在于，所述基体内开有导线通孔，所述导线通孔一端通向所述基体的工作面，所述导线穿设于所述导线通孔内，一端与所述导电膜电连接。

7.一种导电膜电解加工工具电极的制造方法，其特征在于，包括，

将易于加工的坯料加工成工具电极的基体，并在所述基体上加工出导线通孔；

在基体的工作面端制备一层导电膜；

将导线穿过所述导线通孔，并将导线的输出端与所述导电膜电连接。

8.如权利要求7所述的导电膜电解加工工具电极制造方法，其特征在于，所述在工具电极的基体的工作面端制备导电膜步骤，包括，

将导电金属材料通过磁控溅射镀膜的方式覆盖在所述基体的工作面。

9.一种导电膜电解加工工具的制造装置，其特征在于，包括，

基体加工单元，用于将易于加工的坯料加工成工具电极的基体，并在所述基体上加工出导线通孔；

镀膜单元，用于在基体的工作面端制备导电膜；

连接单元，将导线穿过所述导线通孔，并将导线的输出端与所述导电膜电连接。

10.如权利要求9所述导电膜电解加工工具的制造装置，其特征在于，所述镀膜单元包括有镀膜模块，所述镀膜模块，用于将导电金属材料通过磁控溅射镀膜的方式覆盖在所述基体的工作面。