CN110814450B - 一种多材质叠层电极的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供了一种多材质叠层电极的制备方法，包括：将第一预设数量的第一金属箔和第二预设数量的第二金属箔进行叠层组合形成金属叠层；其中，第一金属箔的电阻率大于第二金属箔的电阻率；对所述金属叠层进行第一加工处理；采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚；将所述电极胚进行电火花加工处理形成预设的工作面轮廓，获得目标电极。可以简单并快捷地制备出长度在数十毫米的叠层电极；叠层电极与微柱状电极和薄片电极相比，使用寿命更久，可一次性加工多条微沟槽，加工效率更高；叠层电极横截面尺寸相对较大，抗干扰能力强，加工稳定性好，特别适合于大批量盲微沟槽的电火花加工。
Description
技术领域
本发明涉及电极加工技术领域，特别是涉及一种多材质叠层电极的制备方法。
背景技术
微细电火花加工为非接触式加工，具有无宏观切削力，可以加工任何导电材料等优点，是在难加工材料上制备表面盲微沟槽结构的重要技术手段，目前主要采用微柱状电极逐层扫描放电加工和薄片电极上下往复式放电加工获得。然而，在电火花加工过程中，工具电极不可避免地存在损耗，特别是用于微结构加工的微小电极损耗更大，从而降低了工具电极的使用寿命，难以长时间持续大批量加工表面盲微沟槽结构。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种多材质叠层电极的制备方法。
本发明实施例公开了一种多材质叠层电极的制备方法，包括：
将第一预设数量的第一金属箔和第二预设数量的第二金属箔进行叠层组合形成金属叠层；其中，第一金属箔的电阻率大于第二金属箔的电阻率；
对所述金属叠层进行第一加工处理；
采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚；
将所述电极胚进行电火花加工处理形成预设的工作面轮廓，获得目标电极。
进一步地，所述所述金属叠层的边缘进行第一加工处理的步骤，包括：
采用两块相互平行的金属板夹持所述金属叠层；
将两侧设有金属板的金属叠层固定于夹具中。
进一步地，在所述将两侧设有金属板的金属叠层固定于夹具中的步骤之后，包括：
将所述两侧设有金属板的金属叠层进行预设路径的电火花线切割，获得预设形状的所述两侧设有金属板的金属叠层。
进一步地，所述采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚的步骤，包括：
采用第一预设子参数对所述预设形状的两侧设有金属板的金属叠层的侧面进行干式电火花线切割工作处理，使所述金属叠层的侧壁生成熔融连接层结构。
进一步地，在所述采用第一预设子参数对所述预设形状的两侧设有金属板的金属叠层的侧面进行干式电火花线切割工作处理，使所述金属叠层的侧壁生成熔融连接层结构的步骤之后，包括：
采用第二预设子参数对所述预设形状的两侧设有金属板的金属叠层进行干式电火花线切割加工处理修正所述金属叠层的尺寸；
采用电火花线切割处理去除突出夹具部分的所述金属板。
进一步地，所述目标电极的尺寸长度为所述金属叠层露出于所述夹具的长度。
进一步地，所述第一预设子参数和所述第二预设子参数包括加工电流值、加工电压值和加工速度中的一个或多个。
进一步地，所述第一预设子参数中的加工电流值大于所述第二预设子参数中的加工电流值。
进一步地，所述第一金属箔的熔点低于所述第二金属箔的熔点。
进一步地，第一预设数量大于所述第二预设数量。
与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：
本发明实施例中，通过将第一预设数量的第一金属箔和第二预设数量的第二金属箔进行叠层组合形成金属叠层；其中，第一金属箔的电阻率大于第二金属箔的电阻率；对所述金属叠层进行第一加工处理；采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚；将所述电极胚进行电火花加工处理形成预设的工作面轮廓，获得目标电极。可以简单并快捷地制备出长度在数十毫米的叠层电极；叠层电极与微柱状电极和薄片电极相比，使用寿命更久，可一次性加工多条微沟槽，加工效率更高；叠层电极横截面尺寸相对较大，抗干扰能力强，加工稳定性好，特别适合于大批量盲微沟槽的电火花加工。
附图说明
图1是本发明的一种多材质叠层电极的制备方法实施例的步骤流程图；
图2是本发明的一种多材质叠层电极的制备方法一具体实现的电火花线切割加工的电极坯侧面示意图；
图3是本发明的一种多材质叠层电极的制备方法一具体实现的干式电火花线切割粗加工的电极坯侧面示意图；
图4是本发明的一种多材质叠层电极的制备方法一具体实现的干式电火花线切割精加工和去除金属板的电极坯侧面示意图；
图5是本发明的一种多材质叠层电极的制备方法一具体实现的通过电火花自损耗获得的目标电极侧面示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照图1，示出了本发明的一种多材质叠层电极的制备方法，包括：
S110、将第一预设数量的第一金属箔和第二预设数量的第二金属箔进行叠层组合形成金属叠层；其中，第一金属箔的电阻率大于第二金属箔的电阻率；
S120、对所述金属叠层进行第一加工处理；
S130、采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚；
S140、将所述电极胚进行电火花加工处理形成预设的工作面轮廓，获得目标电极。
与现有技术相比，本发明实施例包括以下优点：
本发明实施例中，通过将第一预设数量的第一金属箔和第二预设数量的第二金属箔进行叠层组合形成金属叠层；其中，第一金属箔的电阻率大于第二金属箔的电阻率；对所述金属叠层进行第一加工处理；采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚；将所述电极胚进行电火花加工处理形成预设的工作面轮廓，获得目标电极。可以简单并快捷地制备出长度在数十毫米的叠层电极；叠层电极与微柱状电极和薄片电极相比，使用寿命更久，可一次性加工多条微沟槽，加工效率更高；叠层电极横截面尺寸相对较大，抗干扰能力强，加工稳定性好，特别适合于大批量盲微沟槽的电火花加工。
下面，将对本示例性实施例中多材质叠层电极的制备方法作进一步地说明。
如上述步骤S110所述，将第一预设数量的第一金属箔和第二预设数量的第二金属箔进行叠层组合形成金属叠层；其中，第一金属箔的电阻率大于第二金属箔的电阻率；其中，所述第一金属箔的熔点比所述第二金属箔的熔点低；所述第一金属箔和所述第二金属箔的叠层组合方式为相间设置，所述第一金属箔的数量比所述第二金属箔的数量多，且所述金属叠层两侧最***的金属箔必为第一金属箔。
如上述步骤S120所述，对所述金属叠层进行第一加工处理。
在一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S120中“固定所述金属叠层”的具体过程。
如下列步骤所述，采用两块相互平行的金属板夹持所述金属叠层；固定时一般采用夹具对所述金属叠层进行固定，由于金属叠层中的金属箔厚度很薄，因此在上夹具夹持前，一般会采用尺寸略小于所述金属叠层的金属板对所述金属叠层进行夹持；
如下列步骤所述，将两侧设有金属板的金属叠层固定于夹具中，将被金属板夹持好的金属叠层置入夹具进行夹持，以防止夹具导致金属叠层变形；所述金属板的材料优选采用高刚度的金属材料，如：不锈钢薄板、硬质合金板。
在一实施例中，还可以结合下列描述进一步说明步骤S120中“对所述金属叠层进行第一加工处理”的具体过程。
如下列步骤所述，将所述两侧设有金属板的金属叠层进行预设路径的电火花线切割，获得预设形状的所述两侧设有金属板的金属叠层。
需要说明的是，所述电火花线切割一般为非干式电火花切割，按照给定路径进行加工，获得具有预设形状的叠层电极坯料
如上述步骤S130所述，采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚；
在一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S130中“采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚”的具体过程。
如下列步骤所述，采用第一预设子参数对所述预设形状的两侧设有金属板的金属叠层的侧面进行干式电火花线切割工作处理，使所述金属叠层的侧壁生成熔融连接层结构，可以为采用大能量参数(电流2.1A)对所述金属叠层的侧壁进行干式电火花线切割粗加工，利用火花放电产生的瞬时热量，使所述金属叠层侧壁生成一层熔融连接层，使各层金属箔在侧面紧密连接。
在一实施例中，可以结合下列描述进一步说明步骤S130中“采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚”的具体过程。
如下列步骤所述，采用第二预设子参数对所述预设形状的两侧设有金属板的金属叠层进行干式电火花线切割加工处理修正所述金属叠层的尺寸；可以为采用小能量参数(电流0.42A)对所述金属叠层的侧壁进行干式电火花线切割精加工以提高电极制备精度。
如下列步骤所述，采用电火花线切割处理去除突出夹具部分的所述金属板，在进行设备精加工后，还可以采用电火花线切割去除电极两侧刚度较大的金属板，从而获得近似整体的电极坯。
需要说明的是，所述第一预设子参数和所述第二预设子参数包括加工电流值、加工电压值和加工速度中的一个或多个，在本发明实施中，优选为电流值，并且，在本发明实施中，所述第一预设子参数中的加工电流值大于所述第二预设子参数中的加工电流值，
需要说明的是，在本发明任一实施例中，所描述的大能量参数和小能量参数仅为相对性描述，即，两者比值高者为大能量参数，比值低者为小能量参数。
如上述步骤S140所述，将所述电极胚进行电火花加工处理形成预设的工作面轮廓，获得目标电极。利用第一金属箔和第二金属箔的电阻率和熔点不同导致金属叠层中的各层金属箔具有不同的电火花加工损耗速率，使得金属叠层端面逐渐损耗形成稳定的预设的工作面轮廓，从而获得叠层状的具有微沟槽接结构的所述目标电极，其中，所述目标电极的尺寸长度为所述金属叠层露出于所述夹具的长度。
需要说明的是，在使用通过本发明方法制造的电极进行电火花加工时，工件微沟槽的加工取决于叠层电极中低电阻率的第二金属箔，电极中高电阻率的第一金属箔对低电阻率的第二金属箔起实时支撑抗失稳作用，提高了刚度，因此特别适合于大深宽比盲微沟槽的电火花加工。
如图2-5，在一具体实现中，本具体实现采用的第一金属箔原材料是厚度为300μm锡箔，第二金属箔原材料是厚度为50μm铜箔，金属板的原材料是不锈钢薄板。
制作步骤具体如下：
一、将4片300μm锡箔和3片50μm铜箔原材料进行交替叠层组合，并夹在两刚度较大的不锈钢薄板之间。通过夹具将其夹紧固定，露出目标电极需要的长度为30mm；
二、采用电火花线切割按照给定路径进行加工，获得初步所述电极坯，如图2；
三、采用电流参数为2.1A对所述电极坯侧壁进行干式电火花线切割粗加工，利用火花放电产生的瞬时热量，使所述电极坯侧壁生成一层熔融连接层，使所述电极坯各层金属箔在电极侧面紧密连接，如图3；
四、采用电流参数为0.42A对所述电极坯侧壁进行干式电火花线切割精加工以提高电极制备精度，然后采用电火花线切割去除所述电极坯两侧不锈钢薄板，从而获得近似整体的所述电极坯，如图4；
五、使用所述电极坯在同一块金属工件的不同位置进行多轮固定深度的电火花加工，利用不同材料的金属箔具有不同的电火花加工损耗速率，叠层电极端面逐渐损耗形成预设的工作面轮廓，从而获得目标电极，如图5，然后将其用于微细电火花加工制备盲微沟槽结构。在使用通过本发明方法制造的电极进行电火花加工时，工件微沟槽的加工取决于叠层电极中低电阻率的第二金属箔，电极中高电阻率的第一金属箔对低电阻率的第二金属箔起实时支撑抗失稳作用，提高了刚度，因此特别适合于大深宽比盲微沟槽的电火花加工。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本发明所提供的一种多材质叠层电极的制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种多材质叠层电极的制备方法，其特征在于，包括：
将第一预设数量的第一金属箔和第二预设数量的第二金属箔进行叠层组合形成金属叠层；其中，第一金属箔的电阻率大于第二金属箔的电阻率；
对所述金属叠层进行第一加工处理；具体地，采用两块相互平行的金属板夹持所述金属叠层；将两侧设有金属板的金属叠层固定于夹具中，所述金属板材料采用高刚度的金属材料；
采用预设参数对所述金属叠层进行第二加工处理，形成电极胚；具体地，采用第一预设子参数对预设形状的两侧设有金属板的金属叠层的侧面进行干式电火花线切割工作处理，使所述金属叠层的侧壁生成熔融连接层结构；
将所述电极胚进行电火花加工处理形成预设的工作面轮廓，获得目标电极。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述将两侧设有金属板的金属叠层固定于夹具中的步骤之后，还包括：
将所述两侧设有金属板的金属叠层进行预设路径的电火花线切割，获得所述预设形状的所述两侧设有金属板的金属叠层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述采用第一预设子参数对所述预设形状的两侧设有金属板的金属叠层的侧面进行干式电火花线切割工作处理，使所述金属叠层的侧壁生成熔融连接层结构的步骤之后，还包括：
采用第二预设子参数对所述预设形状的两侧设有金属板的金属叠层进行干式电火花线切割加工处理修正所述金属叠层的尺寸；
采用电火花线切割处理去除突出夹具部分的所述金属板。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述目标电极的尺寸长度为所述金属叠层露出于所述夹具的长度。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一预设子参数和所述第二预设子参数包括加工电流值、加工电压值和加工速度中的一个或多个。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一预设子参数中的加工电流值大于所述第二预设子参数中的加工电流值。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一金属箔的熔点低于所述第二金属箔的熔点。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一预设数量大于所述第二预设数量。
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