微細(xì)工具電極的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電極加工領(lǐng)域，具體說(shuō)是一種微細(xì)工具電極的制備方法，主要適用于制備微細(xì)圓柱電極、微細(xì)薄片電極、微細(xì)直紋面電極等。
【背景技術(shù)】
[0002]微型機(jī)械在未來(lái)社會(huì)中的作用和地位是毋庸置疑的，微型機(jī)械的實(shí)用化將在很大程度上依賴(lài)于微三維結(jié)構(gòu)的成功制作上。常見(jiàn)方法包括:高速切削加工、電化學(xué)加工、高能束加工、電火花加工等。高速切削加工一方面機(jī)床比較昂貴，另一方面受切削應(yīng)力的限制在微細(xì)結(jié)構(gòu)加工中存在局限性；電化學(xué)加工技術(shù)由于電流密度不均勻?qū)е缕湓诩庸ぞ壬蠠o(wú)法滿(mǎn)足要求；激光等高能束加工在制作三維結(jié)構(gòu)時(shí)也難以達(dá)到精度要求。電火花加工技術(shù)具有強(qiáng)大的微尺度制造能力，同其他加工方法相比具有非接觸式加工、設(shè)備簡(jiǎn)單、可實(shí)施性強(qiáng)、所能處理的材料廣泛等特點(diǎn)，其加工中沒(méi)有切削力的作用，有利于加工出更加細(xì)小的零件和微細(xì)的特征。由于其獨(dú)特的加工機(jī)理，其最小的加工去除單位可以很方便地通過(guò)控制微小的放電能量來(lái)獲得。對(duì)幾何形體加工適用性而言，不僅可以加工平面和回轉(zhuǎn)體，更可以加工出三維復(fù)雜自由曲面，特別適合薄壁零件上的微加工和微細(xì)零件及微小模具的制造，進(jìn)而通過(guò)模具加工出大量低成本的微細(xì)零件及產(chǎn)品。
[0003]微細(xì)電火花加工技術(shù)要像其它先進(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)題一一如何按零件加工要求制造工具電極，并確定工件電極和工具電極的相對(duì)方向和位置。由于金屬微結(jié)構(gòu)本身尺度在微尺度范圍內(nèi)，一方面其允許尺寸和幾何誤差非常苛刻，同時(shí)對(duì)工件安裝定位精度提出了更高的要求。因此，工件的加工及安裝定位的精確性成為限制微細(xì)電火花加工技術(shù)實(shí)際工程應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題之一。其電極制造方法主要有利用線(xiàn)電極電火花磨削技術(shù)、塊電極修型技術(shù)，電火花線(xiàn)切割等。線(xiàn)電極在線(xiàn)電火花磨削技術(shù)需要專(zhuān)門(mén)機(jī)床，塊電極修型技術(shù)容易造成電極尺寸精度差，電火花線(xiàn)切割技術(shù)是最主要制造方法。但是電火花線(xiàn)切割技術(shù)在切割微尺度電極時(shí)對(duì)放電能量要求較高，放電瞬間產(chǎn)生的高溫容易造成電極產(chǎn)生應(yīng)力導(dǎo)致電極彎曲變形，因此如何在常用電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床上制作微細(xì)電極是現(xiàn)階段科研及生產(chǎn)單位所面臨的重要問(wèn)題之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種微細(xì)工具電極的制備方法，從根上解決了厚度(或直徑)< 0.1mm微細(xì)電極加工制造中加工效率低、形狀精度差等問(wèn)題，同時(shí)精確確定了微細(xì)電極和被加工工件之間的空間關(guān)系。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案:該微細(xì)工具電極的制備方法，其技術(shù)要點(diǎn)是:該方法在如下設(shè)備中進(jìn)行，該設(shè)備包括安裝在線(xiàn)切割加工機(jī)床工作臺(tái)上的夾具體，虎鉗通過(guò)豎直梯形導(dǎo)軌可移動(dòng)的安裝在夾具體上，可調(diào)節(jié)虎鉗高度的調(diào)高旋鈕安裝在夾具體頂部；虎鉗一端設(shè)置固定鉗口體，活動(dòng)鉗口體通過(guò)水平梯形導(dǎo)軌可移動(dòng)的安裝在虎鉗另一端；虎鉗上的活動(dòng)鉗口體一端設(shè)有調(diào)平旋鈕；固定鉗口體、活動(dòng)鉗口體上分別固定有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II ;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)軸心同軸，并與夾具體的標(biāo)準(zhǔn)塊與平行；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)Ι、π上分別安裝有四爪自定心卡盤(pán)1、11，四爪自定心卡盤(pán)1、I1、上分別安裝有夾頭基座1、II，夾頭基座1、II上分別安裝有標(biāo)準(zhǔn)夾頭1、II;
[0006]該制備方法包括以下步驟:
[0007]I)在線(xiàn)切割加工機(jī)床平臺(tái)上定位和夾緊夾具體，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、II的軸心與X軸平行；
[0008]2)通過(guò)調(diào)高旋鈕、調(diào)平旋鈕使豎直梯形導(dǎo)軌、水平梯形導(dǎo)軌復(fù)位，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、II使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、II復(fù)位；
[0009]3)在標(biāo)準(zhǔn)夾頭I上裝夾電極毛坯，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)夾頭II至合適長(zhǎng)度后裝夾電極毛坯另一端，鎖定標(biāo)準(zhǔn)夾頭1、II，通過(guò)調(diào)高旋鈕調(diào)整電極毛坯高度到Z軸的合適位置；
[0010]4)在0°方向上切割方向定位基準(zhǔn)面；
[0011]5)在0°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)XZ側(cè)面到規(guī)定尺寸，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、II同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)毛坯電極，在90°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)YZ側(cè)面到規(guī)定尺寸；
[0012]6)切割端面，切斷電極，即可得到兩個(gè)工具電極。
[0013]本發(fā)明的有益效果:采用本發(fā)明的方法，可在常規(guī)電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床上生產(chǎn)出符合尺寸和形狀精度要求且保證與工件準(zhǔn)確定位的微細(xì)工具電極，可加工任何導(dǎo)電材料，采用線(xiàn)切割加工尺寸精度高。加工中采用對(duì)稱(chēng)加工，同時(shí)電極兩端固定，有效避免微細(xì)電極加工時(shí)的變形。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)夾頭和方向定位面限制工具電極與工件之間的X軸、Y軸的移動(dòng)自由度及繞X、Y、Z軸旋轉(zhuǎn)自由度，Z軸移動(dòng)自由度由工具電極與標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)塊接觸感知確定。在現(xiàn)有機(jī)床即可完成加工，加工成本低；實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度的全部定位，定位精度高；通過(guò)對(duì)電極毛坯兩頭定位保證電極在制造過(guò)程中不會(huì)發(fā)生變形；電極尺寸和形狀精度高。電極在標(biāo)準(zhǔn)夾頭上一體加工，自由度全限制，四個(gè)自由度由標(biāo)準(zhǔn)夾頭限制，一個(gè)自由度由方向定位基準(zhǔn)面限制，定位精度高。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為其中一種電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1標(biāo)準(zhǔn)夾頭1、2夾頭基座1、3四爪自定心卡盤(pán)1、4回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、5固定鉗口體、6驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、7調(diào)高旋鈕、8豎直梯形導(dǎo)軌、9夾具體、10水平梯形導(dǎo)軌、11虎鉗、12標(biāo)準(zhǔn)夾頭I1、13驅(qū)動(dòng)電機(jī)I1、14活動(dòng)鉗口體、15調(diào)平旋鈕、16回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I1、17四爪自定心卡盤(pán)I1、18夾頭基座I1、19方向定位基準(zhǔn)面。
【具體實(shí)施方式】
[0017]以下結(jié)合圖1?2，通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的內(nèi)容。以電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床上制備如圖2所示電極為例說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施過(guò)程。
[0018]本發(fā)明所采用的電極制備裝置主要包括電火花線(xiàn)切割加工機(jī)床和夾具兩部分。其中，夾具體9安裝在線(xiàn)切割加工機(jī)床工作臺(tái)上，虎鉗11通過(guò)豎直梯形導(dǎo)軌8可移動(dòng)的安裝在夾具體9上，可調(diào)節(jié)虎鉗11高度的調(diào)高旋鈕7安裝在夾具體9頂部(可采用絲杠機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)高旋鈕7調(diào)節(jié)豎直梯形導(dǎo)軌8的高度)。虎鉗11 一端設(shè)置固定鉗口體5，活動(dòng)鉗口體14通過(guò)水平梯形導(dǎo)軌10可移動(dòng)的安裝在虎鉗11另一端。虎鉗11上的活動(dòng)鉗口體14 一端設(shè)有調(diào)平旋鈕15 (可采用絲杠機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)通過(guò)調(diào)平旋鈕15調(diào)節(jié)水平梯形導(dǎo)軌10的水平距離)。固定鉗口體5、活動(dòng)鉗口體14上分別固定有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I 4、驅(qū)動(dòng)電機(jī)I 6和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)II 16、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II 13。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)4、16回轉(zhuǎn)軸心同軸，并與夾具體的標(biāo)準(zhǔn)塊與平行?；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)1、II 4、16上分別安裝有四爪自定心卡盤(pán)1、II 3、17，四爪自定心卡盤(pán)1、II 3、17上分別安裝有夾頭基座1、II 2、18，夾頭基座1、11 2、18上分別安裝有標(biāo)準(zhǔn)夾頭1、II 1、12。具有定位、加緊、回轉(zhuǎn)、分度等功能。驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、II 6、13由同一信號(hào)控制器控制實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、II 4、16同步分度、旋轉(zhuǎn)及角度定位。使用時(shí)根據(jù)需要可實(shí)現(xiàn)工具電極毛坯由標(biāo)準(zhǔn)夾頭Ι、Π 1、12兩端同時(shí)固定或者一端固定。夾具保證回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)軸心與夾具基準(zhǔn)座同軸，且與X軸平行。
[0019]采用上述設(shè)備制備微細(xì)工具電極的方法包括以下步驟:
[0020]I)在線(xiàn)切割加工機(jī)床平臺(tái)上定位和夾緊夾具體，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、II的軸心與X軸平行；
[0021]2)通過(guò)調(diào)高旋鈕、調(diào)平旋鈕使豎直梯形導(dǎo)軌、水平梯形導(dǎo)軌復(fù)位，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、II使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、II復(fù)位；
[0022]3)在標(biāo)準(zhǔn)夾頭I上裝夾電極毛坯，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)夾頭II至合適長(zhǎng)度后裝夾電極毛坯另一端，鎖定標(biāo)準(zhǔn)夾頭1、II，通過(guò)調(diào)高旋鈕調(diào)整電極毛坯高度到Z軸的合適位置；
[0023]4)在0°方向上切割方向定位基準(zhǔn)面19 ；
[0024]5)在0°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)XZ側(cè)面到規(guī)定尺寸，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、II同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)毛坯電極，在90°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)YZ側(cè)面到規(guī)定尺寸；
[0025]6)切割端面，切斷電極，即可得到兩個(gè)工具電極。
[0026]步驟5)中，若加工圓柱電極，則可通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)II實(shí)現(xiàn)毛坯的定速轉(zhuǎn)動(dòng)，電極絲做X方向的往復(fù)移動(dòng)，同時(shí)周期性沿Y軸向回轉(zhuǎn)軸心做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
[0027]若加工直紋面電極，則可通過(guò)四軸線(xiàn)切割方法切割電極到規(guī)定尺寸。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微細(xì)工具電極的制備方法，其特征在于:該方法在如下設(shè)備中進(jìn)行，該設(shè)備包括安裝在線(xiàn)切割加工機(jī)床工作臺(tái)上的夾具體，虎鉗通過(guò)豎直梯形導(dǎo)軌可移動(dòng)的安裝在夾具體上，可調(diào)節(jié)虎鉗高度的調(diào)高旋鈕安裝在夾具體頂部；虎鉗一端設(shè)置固定鉗口體，活動(dòng)鉗口體通過(guò)水平梯形導(dǎo)軌可移動(dòng)的安裝在虎鉗另一端；虎鉗上的活動(dòng)鉗口體一端設(shè)有調(diào)平旋鈕；固定鉗口體、活動(dòng)鉗口體上分別固定有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)I和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)II ;回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)軸心同軸，并與夾具體的標(biāo)準(zhǔn)塊與平行；回轉(zhuǎn)工作臺(tái)ι、π上分別安裝有四爪自定心卡盤(pán)1、II，四爪自定心卡盤(pán)1、I1、上分別安裝有夾頭基座1、II，夾頭基座1、II上分別安裝有標(biāo)準(zhǔn)夾頭1、II; 該制備方法包括以下步驟: 1)在線(xiàn)切割加工機(jī)床平臺(tái)上定位和夾緊夾具體，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、II的軸心與X軸平行； 2)通過(guò)調(diào)高旋鈕、調(diào)平旋鈕使豎直梯形導(dǎo)軌、水平梯形導(dǎo)軌復(fù)位，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、II使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1、II復(fù)位； 3)在標(biāo)準(zhǔn)夾頭I上裝夾電極毛坯，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)夾頭II至合適長(zhǎng)度后裝夾電極毛坯另一端，鎖定標(biāo)準(zhǔn)夾頭1、II，通過(guò)調(diào)高旋鈕調(diào)整電極毛坯高度到Z軸的合適位置； 4)在0°方向上切割方向定位基準(zhǔn)面； 5)在0°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)XZ側(cè)面到規(guī)定尺寸，通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、II同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)毛坯電極，在90°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)YZ側(cè)面到規(guī)定尺寸； 6)切割端面，切斷電極，即可得到兩個(gè)工具電極。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種微細(xì)工具電極的制備方法，其技術(shù)要點(diǎn)是，包括以下步驟：1)定位和夾緊夾具體，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I、II的軸心與X軸平行；2)使豎直梯形導(dǎo)軌、水平梯形導(dǎo)軌復(fù)位，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)I、II使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)I、II復(fù)位；3)在標(biāo)準(zhǔn)夾頭I上裝夾電極毛坯，調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)夾頭II至合適長(zhǎng)度后裝夾電極毛坯另一端，鎖定標(biāo)準(zhǔn)夾頭I、II，調(diào)整電極毛坯高度到Z軸的合適位置；4)在0°方向上切割方向定位基準(zhǔn)面；5)在0°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)XZ側(cè)面到規(guī)定尺寸，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)毛坯電極，在90°方向上對(duì)稱(chēng)等量切割電極兩個(gè)YZ側(cè)面到規(guī)定尺寸；6)切割端面，切斷電極，即可得到兩個(gè)工具電極。實(shí)現(xiàn)在空間絕對(duì)位置的精確電極形狀的加工。
【IPC分類(lèi)】B23H7/22, B23H11/00, B23H1/04
【公開(kāi)號(hào)】CN105171148
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王元?jiǎng)? 吳蒙華, 王珍, 馬宏剛, 李曉鵬
【申請(qǐng)人】大連大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月3日