一種微細(xì)工具電極在位制備與修整裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微細(xì)電加工領(lǐng)域，具體涉及一種集圓柱形、圓錐形、螺旋狀等多種形狀微細(xì)工具電極快速車(chē)削粗成形與線(xiàn)電極電火花磨削精密成形與修整于一體的微細(xì)工具電極在位制備與修整裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微細(xì)電加工的工藝方法和原理要求有高精度的微細(xì)工具電極，工具電極尺寸和精度很大程度上決定了微細(xì)電加工所能達(dá)到的尺寸和精度。同時(shí)，在微細(xì)電加工過(guò)程中，工具電極存在明顯的損耗，需要不斷對(duì)工具電極進(jìn)行修整(工具電極的修整時(shí)間可達(dá)總制造周期的50%以上)，這成為影響綜合加工效率的重要因素。并且隨著微細(xì)三維結(jié)構(gòu)加工需求的增加，對(duì)于具有一定截面形狀(如圓柱形、圓錐形、螺旋狀等)的異形電極的需求也愈來(lái)愈強(qiáng)烈。采用傳統(tǒng)的切削、磨削等機(jī)械方式離線(xiàn)制作，能夠得到微細(xì)圓柱狀的工具電極，但尺寸精度與形狀精度的控制比較困難，并且二次裝夾在機(jī)床主軸上時(shí)，不可避免的會(huì)產(chǎn)生微細(xì)電極與工作臺(tái)面間的垂直度誤差和回轉(zhuǎn)精度誤差。而采用線(xiàn)電極電火花磨削方式可實(shí)現(xiàn)微細(xì)工具電極的高質(zhì)量在位制備與修整，但也存在加工效率低下的局限性，并且制作圓錐形、螺旋狀等微細(xì)異形電極時(shí)對(duì)于機(jī)床的要求高，適應(yīng)性差。對(duì)于精度與質(zhì)量要求高、加工特征尺寸小、截面形狀多樣的微細(xì)工具電極的制作，現(xiàn)有的加工裝置存在精度較低或效率低下、加工成本高等缺點(diǎn)，已不能適應(yīng)目前微細(xì)電加工中經(jīng)常需要在位精密高效制備與修整多種形狀微細(xì)工具電極的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種微細(xì)工具電極在位制備與修整裝置，采用本發(fā)明，能夠解決目前微細(xì)電加工中圓柱形、圓錐形、螺旋狀等多種形狀微細(xì)工具電極在位精密、高效制備難題。
[0004]本發(fā)明的微細(xì)工具電極在位制備與修整裝置，含有基座、車(chē)削單元、自動(dòng)送絲與收絲單元、張力控制與導(dǎo)向單元、放電磨削單元;基座安裝在微細(xì)電加工機(jī)床上，包括基板與固定在基板上的大理石板支座，基座用于為其它部分提供支撐以及吸收和隔離外界的振動(dòng);車(chē)削單元、自動(dòng)送絲與收絲單元、張力控制與導(dǎo)向單元、放電磨削單元分別固定在基座上，微細(xì)工具電極固定安裝于機(jī)床主軸上，機(jī)床的X軸、Y軸、Z軸的聯(lián)動(dòng)能夠控制微細(xì)工具電極的運(yùn)動(dòng)；車(chē)削單元用于微細(xì)工具電極的車(chē)削成形或粗成形；自動(dòng)送絲與收絲單元控制線(xiàn)電極的自動(dòng)送絲與收絲;張力控制與導(dǎo)向單元控制線(xiàn)電極的張力與走絲軌跡，使線(xiàn)電極導(dǎo)入放電磨削單元中，放電磨削單元用于微細(xì)工具電極精密放電磨削成形或修整。
[0005]所述的車(chē)削單元含有車(chē)刀、車(chē)刀架;車(chē)刀架固定在大理石板支座上，車(chē)刀固定在車(chē)刀架上。
[0006]所述的自動(dòng)送絲與收絲單元含有送絲單元和收絲單元;送絲單元含有軸端擋板、儲(chǔ)絲輪、彈性壓緊裝置、防松螺母、儲(chǔ)絲輪軸;儲(chǔ)絲輪軸通過(guò)與大理石板支座上孔的過(guò)盈配合固定在大理石板支座上，儲(chǔ)絲輪安裝在儲(chǔ)絲輪軸上，背靠軸端擋板，繞儲(chǔ)絲輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彈性壓緊裝置與防松螺母確定儲(chǔ)絲輪的軸向位置，與張力控制與導(dǎo)向單元的配合，提供電極絲張力使電極絲繃緊;收絲單元含有緊固螺釘、支座、軸端緊固螺釘、步進(jìn)電機(jī)、收絲輪，步進(jìn)電機(jī)通過(guò)支座與緊固螺釘固定在大理石板支座上，收絲輪通過(guò)軸端緊固螺釘安裝在步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上，電極絲由儲(chǔ)絲輪弓I出，經(jīng)過(guò)張力控制與導(dǎo)向單元控制電極絲走絲路徑，使電極絲經(jīng)過(guò)放電磨削單元后回收到收絲輪上，由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)安裝在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的收絲輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)線(xiàn)電極走絲，電極絲帶動(dòng)與之配合的儲(chǔ)絲輪旋轉(zhuǎn)，完成自動(dòng)送絲、收絲過(guò)程。
[0007]所述的張力控制與導(dǎo)向單元含有第一導(dǎo)絲輪、定位桿、第二導(dǎo)絲輪、拉力調(diào)節(jié)輪、磁阻力器、定位軸、彈性壓緊裝置、導(dǎo)絲氈圈、第三導(dǎo)絲輪、第四導(dǎo)絲輪；電極絲纏繞在拉力調(diào)節(jié)輪上，拉力調(diào)節(jié)輪安裝在磁阻力器上，磁阻力器置于基板與大理石板支座之間，定位軸固定在大理石板支座上，導(dǎo)絲氈圈安裝在定位軸上，繞定位軸轉(zhuǎn)動(dòng)，彈性壓緊裝置確定導(dǎo)絲氈圈的軸向位置，第一導(dǎo)絲輪安裝在定位桿上，通過(guò)定位桿的轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)第一導(dǎo)絲輪的位置，將電極絲導(dǎo)入收絲輪中，定位桿安裝在大理石板支座上，電極絲由儲(chǔ)絲輪引出，通過(guò)第二導(dǎo)絲輪，水平進(jìn)入拉力調(diào)節(jié)輪，經(jīng)過(guò)拉力調(diào)節(jié)輪后進(jìn)入導(dǎo)絲氈圈，之后經(jīng)過(guò)第三導(dǎo)絲輪導(dǎo)向進(jìn)入放電磨削單元，通過(guò)放電磨削單元后由第四導(dǎo)絲輪與第一導(dǎo)絲輪導(dǎo)向進(jìn)入收絲輪。
[0008]所述的放電磨削單元為圓柱電極放電磨削單元或錐面電極放電磨削單元。
[0009]所述的圓柱電極放電磨削單元含有右支座、第一導(dǎo)向塊、第一導(dǎo)絲頭、第二導(dǎo)絲頭、第二導(dǎo)向塊、左支座、螺桿、接電螺栓;右支座、左支座分別固定在大理石板支座上，螺桿水平放置，兩端分別與右支座、左支座上的孔進(jìn)行過(guò)度配合，繞軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，第一導(dǎo)向塊、第二導(dǎo)向塊中間部分分別有旋向相反的螺紋孔，與螺桿上對(duì)應(yīng)的旋向相反的外螺紋配合，旋轉(zhuǎn)螺桿調(diào)節(jié)兩導(dǎo)向塊之間的水平距離，固定第一導(dǎo)向塊、第二導(dǎo)向塊位置，第一導(dǎo)絲頭、第二導(dǎo)絲頭分別固定在第一導(dǎo)向塊、第二導(dǎo)向塊上，電極絲沿第一導(dǎo)絲頭、第二導(dǎo)絲頭上的微槽在水平面內(nèi)走絲。
[0010]所述的錐面電極放電磨削單元含有支座、定位銷(xiāo)、旋轉(zhuǎn)臺(tái)、第一導(dǎo)絲柱、第二導(dǎo)絲柱;支座固定在大理石板支座上，旋轉(zhuǎn)臺(tái)通過(guò)定位銷(xiāo)貼附在支座上，定位銷(xiāo)與支座之間采用過(guò)盈配合聯(lián)接，定位銷(xiāo)與旋轉(zhuǎn)臺(tái)之間采用過(guò)渡配合聯(lián)接，第一導(dǎo)絲柱、第二導(dǎo)絲柱緊固在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，調(diào)整好旋轉(zhuǎn)臺(tái)角度位置后，將旋轉(zhuǎn)臺(tái)固定在支座上，電極絲在第一導(dǎo)絲柱和第二導(dǎo)絲柱間走絲。
[0011]本發(fā)明的微細(xì)工具電極在位制備與修整裝置的具體工作原理如下:車(chē)削單元通過(guò)固定在大理石板支座上的車(chē)刀與機(jī)床主軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)及x、Y、z軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的相配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)圓柱形微細(xì)工具電極快速車(chē)削成形，或者實(shí)現(xiàn)微細(xì)工具電極的粗成形，減小后續(xù)工具電極制備與修整的加工余量。自動(dòng)送絲與收絲單元為線(xiàn)電極電火花磨削加工提供恒速自動(dòng)供絲的功能，由步進(jìn)電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)力并調(diào)節(jié)走絲速度，通過(guò)直接安裝在步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的收絲輪旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)線(xiàn)電極走絲，從而帶動(dòng)與之配合的儲(chǔ)絲輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)供絲。張力控制與導(dǎo)向單元實(shí)現(xiàn)線(xiàn)電極的恒張力控制與導(dǎo)向功能，通過(guò)張力調(diào)節(jié)輪調(diào)節(jié)線(xiàn)電極張力的大小以提高走絲穩(wěn)定性，通過(guò)導(dǎo)向輪改變線(xiàn)電極的走絲路徑，使線(xiàn)電極由儲(chǔ)絲輪進(jìn)入放電磨削單元參與放電加工，之后直接進(jìn)入收絲輪。放電磨削單元分為圓柱電極放電磨削單元與錐面電極放電磨削單元，兩種裝置安裝在大理石板支座上，可便攜更換。圓柱電極放電磨削單元主要用于加工圓柱形微細(xì)工具電極，線(xiàn)電極沿著調(diào)整間距的兩個(gè)導(dǎo)絲頭在水平面內(nèi)恒速走絲，放電加工區(qū)域位于兩導(dǎo)絲頭之間，結(jié)合機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與Χ、γ、ζ軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)小直徑、幾乎沒(méi)有錐度的微細(xì)圓柱形工具電極的精密成形與修整。錐面電極放電磨削單元主要用于加工圓錐形、螺旋狀、帶螺旋槽結(jié)構(gòu)型等形狀特征的微細(xì)工具電極，線(xiàn)電極沿著兩導(dǎo)向柱恒速走絲，放電加工區(qū)域位于兩導(dǎo)絲柱之間，兩導(dǎo)絲柱安裝固定在高精度的旋轉(zhuǎn)臺(tái)上，通過(guò)旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旋轉(zhuǎn)，靈活調(diào)整線(xiàn)電極與待加工工具電極之間的角度，結(jié)合機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與Χ、Υ、Ζ軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)圓錐形、螺旋狀、帶螺旋槽結(jié)構(gòu)型等形狀特征的微細(xì)工具電極精密成形與修整。
[0012]本發(fā)明的特點(diǎn)是:
(1)車(chē)割一體:結(jié)合車(chē)削工藝與線(xiàn)電極電火花磨削工藝，通過(guò)車(chē)削快速實(shí)現(xiàn)微細(xì)工