[發(fā)明專利]微細(xì)電解線切割的線電極張力控制方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810047116.9
• 申請(qǐng)日: 2018-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN108406019B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾永彬;孟嶺超;朱荻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): B23H7/02
• 分類號(hào): B23H7/02;B23H7/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

本發(fā)明涉及一種微細(xì)電解線切割的線電極張力控制方法及裝置，屬于微細(xì)電化學(xué)加工領(lǐng)域。其主要特征在于：線電極在裝夾過(guò)程中，通過(guò)微型電容傳感器和微型凸輪可以實(shí)現(xiàn)張力的精確控制；在加工過(guò)程中，通過(guò)微型傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線電極的張力變化，并通過(guò)微型凸輪及時(shí)調(diào)整張力大小，使其始終保持最優(yōu)的張緊狀態(tài)。該方法及裝置可以使線電極多次裝夾的張緊力大小精準(zhǔn)恒定，可重復(fù)性高，并可以有效提高線電極在振動(dòng)過(guò)程中的抗變形、抗擾動(dòng)能力，提高微細(xì)電解線切割的加工精度和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種微細(xì)電解線切割的線電極張力控制方法及裝置，屬于微細(xì)電化學(xué)加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微細(xì)電解加工是基于電化學(xué)離子去除原理來(lái)微量溶解工件的技術(shù)，理論上可以達(dá)到單個(gè)原子尺度的加工精度，具有低成本、與材料硬度無(wú)關(guān)、不產(chǎn)生加工應(yīng)力等原理上的優(yōu)勢(shì)，在微細(xì)加工方面存在著巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＮ⒓?xì)電解線切割是電解原理和線切割形式相結(jié)合的一種新型微細(xì)電解加工技術(shù)，由于線電極沒有損耗，可以采用微米級(jí)直徑金屬絲做電極，加工出小至數(shù)微米的切縫。

線電極是進(jìn)行微細(xì)電解線切割加工的工具，其直徑大小直接影響最終成型微結(jié)構(gòu)的加工精度，并且其在加工過(guò)程中的張緊力變化對(duì)加工穩(wěn)定性具有重要影響。線電極軸向運(yùn)動(dòng)作為一種提高加工間隙內(nèi)傳質(zhì)效率的重要方法，是利用線電極表面與電解液之間的固壁引力帶動(dòng)電解液在加工間隙內(nèi)流動(dòng)，可以有效改善加工間隙內(nèi)流場(chǎng)，加快電解產(chǎn)物的排出和電解液的更新，提高加工穩(wěn)定性和加工精度。但是加工過(guò)程中，較快的運(yùn)絲速率或者較高的往復(fù)振動(dòng)頻率，都容易使線電極在加工過(guò)程中產(chǎn)生顫動(dòng)，嚴(yán)重影響微細(xì)電解線切割加工的精度和穩(wěn)定性。若能保證線電極在加工過(guò)程中始終處于最佳的張緊狀態(tài)，便可以有效降低顫動(dòng)的影響。

目前，線電極主要是通過(guò)一定的預(yù)緊力安裝在線電極夾具上，其預(yù)緊力大小由拉力計(jì)來(lái)控制。但是該方法很難準(zhǔn)確地將線電極的張緊力控制在最大狀態(tài)，并且裝絲工藝過(guò)程復(fù)雜繁瑣，容易發(fā)生斷絲，嚴(yán)重影響加工效率。線電極的材料一般為數(shù)微米或者數(shù)十微米的金屬絲，例如鉬絲，鎢絲，鉑絲，不銹鋼絲等，材料的直徑大小和拉伸強(qiáng)度等性能差異進(jìn)一步加大了精確控制張緊力的難度。另一方面，在運(yùn)絲微細(xì)電解切割過(guò)程中，傳統(tǒng)的線電極裝置無(wú)法檢測(cè)到線電極的張緊力變化，更無(wú)法實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，嚴(yán)重影響加工過(guò)程的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率。因此，如何準(zhǔn)確控制裝夾過(guò)程中線電極的張緊力大小，并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其在加工過(guò)程中的張緊力變化，成為微細(xì)電解線切割工藝進(jìn)一步發(fā)展的重要難題。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)微細(xì)電解線切割線電極張力大小控制的難題，以及裝夾效率低，可重復(fù)性低，抗變形和擾動(dòng)能力差等缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了一種精確控制并實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)線電極張力大小的微細(xì)電解線切割的線電極張力控制方法及裝置。

一種微細(xì)電解線切割的線電極張力控制裝置，其特征在于：該裝置包括基體，定義順時(shí)針或逆時(shí)針為正方向，基體的四個(gè)側(cè)面沿正方向依次為第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面、第四側(cè)面；其中基體的第一側(cè)面沿正方向依次安裝有微型電容傳感器和伺服電機(jī)凸輪微調(diào)機(jī)構(gòu)；基體的第二側(cè)面開有用于容納工件的缺口結(jié)構(gòu)；基體的第四側(cè)面安裝有緊固導(dǎo)電螺釘；基體的第一側(cè)面、第二側(cè)面、第三側(cè)面和第四側(cè)面相應(yīng)位置還開有用于限制線電極的限位凹槽結(jié)構(gòu)；上述微型電容傳感器由相對(duì)設(shè)置的固定極板和活動(dòng)極板組成；上述伺服電機(jī)凸輪微調(diào)機(jī)構(gòu)由微型凸輪和微型伺服電機(jī)組成；線電極的第一端經(jīng)噴涂絕緣層后裝夾于微型電容傳感器的活動(dòng)極板上，第二端依次經(jīng)過(guò)伺服電機(jī)凸輪微調(diào)機(jī)構(gòu)的微型凸輪表面，穿過(guò)第二側(cè)面的缺口結(jié)構(gòu)，最后繞至第四側(cè)面的緊固導(dǎo)電螺釘并固定。

上述的微細(xì)電解線切割的線電極張力控制裝置的控制方法，其特征在于包括以下過(guò)程：步驟1、將線電極安裝于基體，其中對(duì)線電極施加預(yù)緊力，然后擰緊導(dǎo)電螺釘，再將導(dǎo)電螺釘處多余的線電極剪斷；步驟2、將基體安裝到微細(xì)電解加工設(shè)備上，加工過(guò)程中通過(guò)工控機(jī)上的控制軟件，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并控制線電極張力大小；其中利用微型電容傳感器監(jiān)測(cè)張力大小，當(dāng)活動(dòng)極板與固定極板相對(duì)間距變化時(shí)，微型電容傳感器的電容將發(fā)生變化，將電容信息進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換得出張力的大小；其中利用伺服電機(jī)凸輪微調(diào)機(jī)構(gòu)精確控制張力大小，利用微型伺服電機(jī)對(duì)微型凸輪的角度進(jìn)行微調(diào)，使線電極的張力精確達(dá)到所需值。