[發(fā)明專利]一種工件旋轉(zhuǎn)的高壓電火花束流加工裝置及加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110205337.2
• 申請日: 2011-07-21
• 公開（公告）號: CN102275021A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發(fā)明（設計）人: 曹鳳國;黃建宇;胡絳梅;張建東
• 申請（專利權(quán)）人: 北京迪蒙吉意超硬材料技術有限公司
• 主分類號: B23H9/14
• 分類號: B23H9/14
• 代理公司: 北京汲智翼成知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11381
• 代理人: 陳曦

技術領域

本發(fā)明涉及一種高壓電火花束流加工裝置及加工方法，尤其涉及一種通過旋轉(zhuǎn)工作臺實現(xiàn)工件旋轉(zhuǎn)的高壓電火花束流加工裝置，同時也涉及利用該裝置實現(xiàn)光整加工的方法，屬于電加工技術領域。

背景技術

近年來，隨著集成電路產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展，對各種金剛石微孔模具的需求呈現(xiàn)日益增加的趨勢。但是，金剛石微孔模具的加工難度非常大，例如金剛石微孔模具的內(nèi)孔孔型是由具有不同角度的出口、倒錐、壓縮、潤滑、入口以及角度為0°的定徑等6個區(qū)域組成，最小的微孔模具孔徑只有0.005mm。對于預孔孔徑小于0.003mm的微孔模具，用常規(guī)的加工方法如超聲加工、線拋光加工等進行加工，都需要應用比金剛石微孔模具的內(nèi)孔更纖細的工具，實施難度非常大幾乎無法完成。

在專利申請?zhí)枮?00810030300.9的中國發(fā)明專利申請中，公開了一種金剛石矩形微孔模具模孔的拋光方法，其基本構(gòu)思是：將模具夾在與模具相匹配的夾具中，模具在夾具中的位置方向可調(diào)，拋光窄帶上下往復運動對模具模孔其中一組對邊逐一進行拋光，然后模具旋轉(zhuǎn)90°，拋光窄帶拋光模孔另一組對邊，以此類推，可拋光孔內(nèi)全部周邊。該拋光方法可對矩形微孔進行拋光，對矩形模孔的長邊和寬邊都會起到磨削作用，有利于孔的形狀保持；在拋光過程中拋光窄帶不會被扭曲斷裂，拋光效率高。

張勤儉、曹鳳國等在《人造單晶金剛石激光微孔加工技術研究》(載于《金剛石與磨料磨具工程》2009年第2期)中指出，人造單晶金剛石傳統(tǒng)的激光打孔方法采用“輪廓法”。該方法的缺點是越靠近孔的中心剝?nèi)サ牟牧显蕉啵_的孔型難以得到。本論文在理論和實踐的基礎上，提出了一種新的激光數(shù)控打孔自適應模型。在模具的壓縮區(qū)，通過控制工件的轉(zhuǎn)速實現(xiàn)材料的均勻去除，并且使激光脈沖能量隨著孔徑的減小而遞減，以提高孔型精度。

另一方面，20世紀50年代以后先后出現(xiàn)電子束加工、離子束加工和激光加工等電加工方法。這些電加工方法不用成型的工具，而是利用密度很高的能量束流進行加工，特別適合加工高硬度材料和復雜形狀、精密微細的特殊零件。

圖1顯示了高壓電火花束流的基本原理。高壓電火花束流是在兩個相距一定距離的電極上加入高頻振蕩的高電壓(一般大于3000伏)，擊穿空氣后產(chǎn)生的。如圖2所示，整條電火花束流被依次稱為前端、中段、尾端。利用高壓電火花束流穿過模具內(nèi)孔，對其進行光整加工，由于不必考慮微小且高精度工具的制作和調(diào)整，因此對于微孔金剛石模具孔形、孔徑的修整以及內(nèi)孔光潔度的提高來說，高壓電火花束流加工是最簡便易行而且非常有效的加工方法。

典型的現(xiàn)有高壓電火花束流加工裝置如圖3所示，將工件粘結(jié)在小托盤上，小托盤可在在大托盤上浮動。當高壓電火花束流穿過工件內(nèi)孔進行加工時，工件靜止不動，電極的位置相對固定，全憑操作者的經(jīng)驗，通過對高壓電火花束流發(fā)生器的輸出能量調(diào)整控制加工，每加工幾秒鐘到十幾秒鐘后都要關機用顯微鏡觀察，經(jīng)判斷、調(diào)整后再開機繼續(xù)加工，這樣的開機關機反復多次才能完成加工。由于在加工中工件靜止不動，很難通過高壓電火花束流的作用保證模具孔徑的圓度和孔形的順暢。另外，電極位置相對固定，不能完全體現(xiàn)出高壓電火花束流加工的作用。因此，現(xiàn)有的高壓電火花束流加工裝置及其工藝不能適應具有高精度要求的微孔模具的加工，而且生產(chǎn)效率低，掌握操作難度大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的首要技術問題在于提供一種工件旋轉(zhuǎn)的高壓電火花束流加工裝置。該裝置有效地解決了現(xiàn)有技術中加工微孔模的孔形和光潔度質(zhì)量不高、生產(chǎn)效率低和掌握操作難等問題。

本發(fā)明所要解決的另一技術問題在于提供一種利用上述裝置實現(xiàn)光整加工的方法。

為實現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述的技術方案：

一種工件旋轉(zhuǎn)的高壓電火花束流加工裝置，包括高壓電火花束流發(fā)生器、第一電極和第二電極，所述高壓電火花束流發(fā)生器分別連接所述第一電極和所述第二電極，其特征在于：

所述高壓電火花束流加工裝置還包括旋轉(zhuǎn)工作臺機構(gòu)、高壓電火花束流位置調(diào)節(jié)機構(gòu)和高壓電火花束流角度調(diào)節(jié)機構(gòu)；

所述旋轉(zhuǎn)工作臺機構(gòu)為待加工工件提供旋轉(zhuǎn)工作臺，所述旋轉(zhuǎn)工作臺位于所述第一電極和所述第二電極之間；

所述高壓電火花束流位置調(diào)整機構(gòu)包括束流位置調(diào)整手柄、框架支撐板及電極支撐框架，所述束流位置調(diào)整手柄及所述電極支撐框架固定在所述框架支撐板之上，所述第二電極安裝在所述束流位置調(diào)整手柄的一端；

所述高壓電火花束流角度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括鎖緊手柄、可調(diào)電極角度板和定位軸，所述第一電極固定在所述可調(diào)電極角度板上，并以所述定位軸為圓心調(diào)整到加工所需角度后，由所述鎖緊手柄鎖緊。