微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置和方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置和方法，屬于微細(xì)電解加工【技術(shù)領(lǐng)域】。該裝置包括計(jì)算機(jī)（1）、運(yùn)動(dòng)控制卡（3）、XYZ向微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、微量旋轉(zhuǎn)平臺(tái)（17）、視頻采集卡（4）、CCD（18）、數(shù)字歐姆表（2）、超短脈沖電源（5）。該方法由確定工件定位面方向和工件定位面位置兩個(gè)部分組成。本發(fā)明的方法及裝置可以精確確定微細(xì)電解線切割加工前工件和線電極之間的空間關(guān)系，對(duì)微細(xì)電解線切割加工的尺寸精度至關(guān)重要，對(duì)微細(xì)電解線切割技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用有重要意義。
【專(zhuān)利說(shuō)明】微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置和方法
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置和方法，屬于微細(xì)電解加工【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，零件結(jié)構(gòu)的小型化成為發(fā)展趨勢(shì)之一，越來(lái)越多的微細(xì)結(jié)構(gòu)在醫(yī)療、電子、國(guó)防等工業(yè)中得到應(yīng)用，與之相應(yīng)的微結(jié)構(gòu)加工技術(shù)也成為研究的熱點(diǎn)。電解加工是利用電化學(xué)溶解原理，加工過(guò)程中以離子形式去除工件材料的加工方法，理論上工件可達(dá)到微米甚至納米精度，因此在精密、微細(xì)制造領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用前景。
[0003]德國(guó)馬普研究所科學(xué)家Schuster采用納秒脈沖電源，提高了加工定域性，成功電解加工出了特征尺寸為數(shù)微米的微細(xì)零件，使電解加工技術(shù)真正成為一種有應(yīng)用前景的微加工技術(shù)。在此基礎(chǔ)上微細(xì)電解線切割技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。微細(xì)電解線切割加工技術(shù)是利用直徑僅有數(shù)微米超細(xì)金屬絲作為工具的一種微細(xì)電解加工方法，由于具有加工表面無(wú)裂紋、無(wú)應(yīng)力、無(wú)變質(zhì)層等優(yōu)點(diǎn)，微細(xì)電解線切割技術(shù)特別適合高精度金屬窄縫、窄槽等，尤其適合航空裝備中對(duì)加工表面質(zhì)量有特殊要求的金屬微結(jié)構(gòu)制造，是一種非常有發(fā)展?jié)摿Φ奈⒓?xì)制造方法。國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)微細(xì)電解線切割技術(shù)也進(jìn)行了深入的研究。韓國(guó)學(xué)者SHIN等研究了超短脈沖、電解液濃度對(duì)加工間隙的影響；國(guó)內(nèi)王昆等建立了微細(xì)電解線切割加工的理論模型，試驗(yàn)驗(yàn)證了電參數(shù)對(duì)切縫寬度的影響；線電極直徑也是影響切縫寬度的重要因素，王昆提出了在線制備超細(xì)線電極的方法，王少華等利用該方法在超聲振動(dòng)輔助下成功制備出直徑為2 μ m的線電極，切縫寬度也減小至8 μ m。國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究成果為微細(xì)電解線切割的實(shí)際工程應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。
[0004]微細(xì)電解線切割技術(shù)要想像其它先進(jìn)加工技術(shù)一樣在工程實(shí)際中得到應(yīng)用，除了有理論基礎(chǔ)以外，還需要解決一個(gè)非常實(shí)際的問(wèn)題——如何按零件加工要求確定工件和刀具的相對(duì)方向和位置。由于金屬微結(jié)構(gòu)本身尺度在微米級(jí)，其允許尺寸和幾何誤差制非?？量?，這對(duì)工件安裝定位精度提出了更高的要求。因此，工件的安裝定位的精確性成為限制微細(xì)電解線切割技術(shù)實(shí)際工程應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明旨在提高微細(xì)電解線切割加工技術(shù)中微小工件的定位精度，提出了確定工件定位面方向和工件定位面位置的方法及具體裝置。
[0006]一種微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置，其特征在于:
[0007]包括計(jì)算機(jī)；還包括通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡與所述計(jì)算機(jī)相連的XYZ向微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和微量旋轉(zhuǎn)平臺(tái)；上述XYZ向微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)用于安裝線電極；上述微量旋轉(zhuǎn)平臺(tái)用于安裝工件；還包括通過(guò)視頻采集卡與所述計(jì)算機(jī)相連的CCD ;還包括數(shù)字歐姆表，數(shù)字歐姆表的第一測(cè)量端與工件相連，第二測(cè)量端與線電極相連，輸出端與計(jì)算機(jī)相連；還包括超短脈沖電源，超短脈沖電源的正負(fù)極分別與工件和線電極相連。[0008]一種微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置的定位方法，其特征在于包括以下過(guò)程:
[0009]步驟1、調(diào)整工件定位面方向:
[0010]步驟1-1、線電極初始位置位于A點(diǎn)，計(jì)算機(jī)記錄A點(diǎn)位置；線電極在XYZ向微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)下，沿X軸方向工件定位表面靠近，直至接觸后停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)線電極到達(dá)B點(diǎn)，計(jì)算機(jī)記錄B點(diǎn)位置，A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離計(jì)作L1 ;工件和線電極是否接觸是由數(shù)字歐姆表實(shí)時(shí)檢測(cè)二者之間的電阻，將電阻值反饋到計(jì)算機(jī)由計(jì)算機(jī)自行判斷實(shí)現(xiàn)的；
[0011]步驟1-2、線電極由B點(diǎn)返回A點(diǎn)，并沿微運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的Y軸方向移動(dòng)設(shè)定值U，到達(dá)C點(diǎn)，再沿X軸方向向工件定位表面靠近，直至接觸后停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)線電極到達(dá)D點(diǎn)，計(jì)算機(jī)分別記錄C點(diǎn)和D點(diǎn)位置，C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離計(jì)作L2 ;計(jì)算機(jī)根據(jù)記錄的A、B、C、D點(diǎn)
位置，根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置，其特征在于:
包括計(jì)算機(jī)(I); 還包括通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡(3)與所述計(jì)算機(jī)(I)相連的XYZ向微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)和微量旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(17);上述XYZ向微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)用于安裝線電極(12);上述微量旋轉(zhuǎn)平臺(tái)(17)用于安裝工件(13)； 還包括通過(guò)視頻采集卡(4)與所述計(jì)算機(jī)(I)相連的CXD (18)； 還包括數(shù)字歐姆表(2)，數(shù)字歐姆表(2)的第一測(cè)量端與工件(13)相連，第二測(cè)量端與線電極(12)相連，輸出端與計(jì)算機(jī)(I)相連； 還包括超短脈沖電源(5)，超短脈沖電源(5)的正負(fù)極分別與工件(13)和線電極(12)相連。
2.利用權(quán)利要求1所述的微細(xì)電解線切割加工中的工件精確定位裝置的定位方法，其特征在于包括以下過(guò)程: 步驟1、調(diào)整工件定位面方向: 步驟1-1、線電極(12)初始位置位于A點(diǎn)，計(jì)算機(jī)(I)記錄A點(diǎn)位置；線電極(12)在XYZ向微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)下，沿X軸方向工件定位表面靠近，直至接觸后停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)線電極到達(dá)B點(diǎn)，計(jì)算機(jī)記錄B點(diǎn)位置，A點(diǎn)到B點(diǎn)的距離計(jì)作L1 ;工件(13)和線電極(12)是否接觸是由數(shù)字歐姆表實(shí)時(shí)檢測(cè)二者之間的電阻，將電阻值反饋到計(jì)算機(jī)(I)由計(jì)算機(jī)自行判斷實(shí)現(xiàn)的； 步驟1-2、線電極(12)由B點(diǎn)返回A點(diǎn)，并沿微運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的Y軸方向移動(dòng)設(shè)定值U，到達(dá)C點(diǎn)，再沿X軸方向向工件定位表面靠近，直至接觸后停止運(yùn)動(dòng)，此時(shí)線電極到達(dá)D點(diǎn)，計(jì)算機(jī)分別記錄C點(diǎn)和D點(diǎn)位置，C點(diǎn)到D點(diǎn)的距離計(jì)作L2 ;計(jì)算機(jī)根據(jù)記錄的A、B、C、D點(diǎn)位置，根據(jù)公式~計(jì)算出工件定位面和微位移運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)Y軸之間的實(shí)際角度

lOθ ； 步驟1-3、計(jì)算機(jī)將實(shí)際角度和設(shè)計(jì)角度進(jìn)行比較，通過(guò)微量旋轉(zhuǎn)臺(tái)(17)轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整工件(13)角度； 步驟1-4、重復(fù)上述步驟1-1至步驟1-3，直至實(shí)際角度和設(shè)計(jì)角度誤差在允許范圍內(nèi)； 步驟2、確定工件定位面位置: 工件定位面方向已經(jīng)確定，超短脈沖電源(5)處于工作狀態(tài)，設(shè)此時(shí)線電極(12)位于Atl點(diǎn)，在微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)帶動(dòng)下線電極(12)向工件定位面靠近，CXD (18)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線電極(12)和工件(13)表面狀態(tài)，計(jì)算機(jī)(I)通過(guò)視頻采集卡(4)采集相應(yīng)的視頻數(shù)據(jù)，判斷二者表面是否由于電化學(xué)反應(yīng)而開(kāi)始出現(xiàn)氣泡，一旦出現(xiàn)氣泡，立即關(guān)閉超短脈沖電源(5)并控制微位移運(yùn)動(dòng)平臺(tái)回退H至A2點(diǎn)，此時(shí)，線電極的圓心至工件定位面精確距離為預(yù)設(shè)值H、線電極半徑r和加工間隙Λ之和，其中加工間隙Λ通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得。
【文檔編號(hào)】B23Q3/18GK103600256SQ201310602894
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】曾永彬, 于洽, 徐坤, 曲寧松, 朱荻 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)