[發(fā)明專利]一種微細(xì)工具電極在線制備方法及制備系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2020-09-24
• 公開（公告）號: CN111992831A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 佟浩;蔡磊明;楊子豪;李勇;李寶泉
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)無錫應(yīng)用技術(shù)研究院;無錫微研精微機(jī)械技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23H9/00
• 分類號: B23H9/00;B23H9/02
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 聶啟新

本發(fā)明涉及一種微細(xì)工具電極在線制備方法及制備系統(tǒng)，屬于微細(xì)特種加工技術(shù)領(lǐng)域。修整電極的主要步驟包括：通過一次對刀，主軸模塊以水平等分角度沿z軸方向伺服進(jìn)給獲得棱狀粗修毛坯；通過一次對刀，主軸模塊沿z軸方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)伺服進(jìn)給獲得圓柱半精修電極；通過一次對刀，主軸模塊沿Z軸方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)單向進(jìn)給獲得圓柱精修微細(xì)工具電極。通過三道修整工序，縮短了整體加工時間，減少毛刺生成率，解決了因偏心而造成的微細(xì)工具電極根部修整高度不一致問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電極加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種工具電極在線制備方法及制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微細(xì)電火花加工技術(shù)具有非接觸式、精度高、無毛刺、可在熱處理后加工等優(yōu)點(diǎn)，適合導(dǎo)電材料微小結(jié)構(gòu)零件的精密制造。為避免剛度低細(xì)長電極絲的二次裝夾誤差和微操作困難問題，微細(xì)工具電極(徑向尺寸100μm)需要在線制作。考慮細(xì)長微細(xì)工具電極剛度低問題，在線制作出的微細(xì)工具電極不宜過長，否則將影響微細(xì)結(jié)構(gòu)加工精度和效率。而且，由于微細(xì)工具電極使用中存在較嚴(yán)重的損耗問題，微細(xì)工具電極使用一段時間后需要再次在線制作。

目前，線放電磨削(WEDG：Wire Electro Discharge Grinding)方法主要通過旋轉(zhuǎn)主軸頭夾持較短一段棒料，在線制作一段微細(xì)工具電極進(jìn)行微細(xì)電火花加工。由于微細(xì)電火花加工過程中，微細(xì)工具電極軸向?qū)⒉粩鄵p耗，微細(xì)工具電極損耗直到這段較短棒料長度不夠時，需要通過人工重新裝夾一段棒料重復(fù)上述過程。這樣的操作過程不僅效率低，而且易于引入二次裝夾誤差，無法滿足工業(yè)應(yīng)用中批量化加工微小結(jié)構(gòu)的高精度和高效率需求，限制了微細(xì)電火花加工技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展。

為實(shí)現(xiàn)微細(xì)工具電極重復(fù)多次在線WEDG制作和使用的需求，現(xiàn)有一種可實(shí)現(xiàn)較細(xì)(Φ0.1-0.2mm)長電極(300-500mm)棒料旋轉(zhuǎn)、蠕動進(jìn)給復(fù)合功能的主軸頭機(jī)構(gòu)。然而，由于主軸本身加工制造誤差及裝配誤差和微細(xì)工具電極棒料的安裝誤差，導(dǎo)致無法完全保證微細(xì)工具電極棒料軸心與主軸旋轉(zhuǎn)軸線的同軸度，造成不可避免的工具電極棒料安裝偏心誤差。這造成在微細(xì)工具電極的WEDG過程中，微細(xì)工具電極幾何中心與WEDG導(dǎo)向片尖端修絲點(diǎn)的距離在主軸旋轉(zhuǎn)時實(shí)時變化，也即實(shí)際加工量隨主軸旋轉(zhuǎn)而變化，因此在主軸旋轉(zhuǎn)的同時控制z軸向下伺服進(jìn)給進(jìn)行在線修絲時，容易導(dǎo)致微細(xì)工具電極各加工面產(chǎn)生去除不均，微細(xì)工具電極根部高低不平的問題，同時由于去除量不均造成的工具電極反復(fù)伺服進(jìn)退使得加工效率降低。

發(fā)明內(nèi)容

本申請人針對上述現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種微細(xì)工具電極在線制備方法及制備系統(tǒng)，從而將微細(xì)工具電極的修整過程分為粗修、半精修、精修三個階段，通過粗修的單面加工，防止微細(xì)工具電極與主軸之間必然存在的偏心誤差而導(dǎo)致的反復(fù)加工，解決主軸存在旋轉(zhuǎn)偏心誤差造成的在線制備誤差和效率低的問題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：

一種微細(xì)工具電極制備方法，包括如下步驟：

步驟一粗修過程：通過一次對刀，主軸模塊以水平等分角度沿z軸方向伺服進(jìn)給且主軸無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，獲得棱狀粗修毛坯；

步驟二半精修過程：通過一次對刀，主軸模塊沿z軸方向伺服進(jìn)給且主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，獲得圓柱狀半精修電極；

步驟三精修過程：通過一次對刀，主軸模塊沿z軸方向單向進(jìn)給且主軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，獲得圓柱精修微細(xì)工具電極。

步驟一粗修過程中，主軸模塊以水平等分角度伺服進(jìn)給的具體步驟為：WEDG模塊沿x軸正向移動，通過電接觸測得待修工具電極的待修表面切點(diǎn)的x軸讀數(shù)，附加移動進(jìn)給量S₁；主軸模塊沿z軸逐漸下移，直至待修工具電極與修絲電極相接觸；控制主軸模塊沿z軸方向伺服進(jìn)給且主軸無旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，伺服進(jìn)給至設(shè)定的加工長度；控制WEDG模塊沿x軸負(fù)向移動至預(yù)留出對刀安全距離；主軸模塊沿z軸正向上抬至待修位置，主軸轉(zhuǎn)過水平等分角度θ；然后重復(fù)上述過程，直到待修工具電極圓周一圈都有去除材料。