CN101108433A - 一种微细铣削刀具电火花加工方法及其专用电极 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微细铣削刀具电火花加工方法及其专用电极，属于微细加工领域。方法特征在于：采用成型的微细开槽圆盘电极，利用高速主轴带动微细开槽圆盘电极旋转，以旋转的电极外缘的放电研磨方式加工出微细铣刀的刀体和切削刃，其中根据微细铣刀的刀体直径和长度，确定电火花加工的放电加工参数。本发明的加工方法过程简单，能够方便的改变刀具的结构，可以获得极小的刀具直径，同时加工表面质量好，材料去除率高，刀具制造成本比较低。
Description
技术领域
本发明涉及一种微细铣削刀具电火花加工方法及其专用电极，属于微细加工领域。
背景技术
微细铣刀的制备工艺是制约微细铣削加工技术发展的难点之一，聚焦离子束加工、超声振动研磨、激光束加工、精密磨削等技术手段是目前主要的微细铣刀制备技术，存在的主要问题是制造能力以及成本和效率问题。聚焦离子束加工材料去除率低，加工时间长，难以获得凹曲面形状，同时设备昂贵，微细铣刀制作的造价高周期长。超声振动研磨制造微细铣刀，这种方法能够减小研磨力，但这种方法的缺点是研磨力不易控制，非常容易引起刀具的破碎，特别是在刀具的直径比较小的时候。采用激光束加工来制作微细铣刀，不易控制热熔区的大小，加工刀具的精度难以保证。同时这些加工方法，往往受到材料硬度、强度、韧性等性能的要求限制，或由于微细铣刀刚性低，加工时易产生变形弯曲等问题，并不完全适用于深宽比较高以及外型复杂的微细铣刀的加工，不但制作成本高而且过程过于复杂。
电火花加工利用微细电极和被加工物之间所产生的放电作用，将加工物材料去掉，与以往的机械加工法不同，电火花加工过程属于非接触性加工，加工力小，电火花制作微细铣刀能够方便的改变刀具的结构，可以获得极小的刀具直径，同时加工时间短，材料去除率高，刀具制造成本比较低。但是由于电火花加工的尖端放电效应，难以获得锋利的切削刃口。
Lim等研究人员采用配备线电极丝的微细电火花磨削装置来制作微小部件，由于线电极在其导轨内一直不断的缓慢滑动，对于放电加工时的散热帮助不大；而且加工越微小的部件，需要越细的电极丝，越细的线电极其强度越低，容易断裂。另有一篇文章(C.S，Chen.The research and application on micro electricaldischarge machining of minimum grooves with a micro rotating disk electrode.National Yunlin University of Science and Technology，2005.)介绍了一种采用圆盘电极利用电火花加工直槽的方法，但是由于圆盘电极结构和尺寸的限制，其并不能用于尺度更加微小的微细铣刀的制作。
发明内容
本发明目的在于提供一种微细铣削刀具微细电火花加工方法及其专用电极，以解决微细铣削加工中微细铣刀制作难题。
一种微细铣削刀具电火花加工方法，其特征在于：采用成型的微细开槽圆盘电极，利用高速主轴带动微细开槽圆盘电极旋转，以旋转的电极外缘的放电研磨方式加工出微细铣刀的刀体和切削刃，其中根据微细铣刀的刀体直径和长度，确定电火花加工的放电加工参数。
一种微细铣削刀具电火花加工方法的专用电极，其特征在于：它为一种周边开有均布电极槽的微细圆盘电极，在圆盘电极的外缘，圆盘的顶面和底面的交角为锐角。
本发明的优点是：以微细开槽圆盘电极代替以往的盘、柱状电极或线电极，克服了微细线电极容易断线的缺点；微细开槽圆盘电极单脉冲电火花能量密度高，所需要的放电能量小，尺寸精确且容易控制；微细开槽圆盘电极有利于消电离，排屑能力佳；加工速度也更快，在得到相同加工质量的情况下，材料去除率高，加工时间可以节省10倍以上。
附图说明
图1为本发明的微细开槽圆盘电极示意图。
图2为本发明的微细铣刀刀体部分加工示意图。
图3为本发明的微细铣刀切削刃部分加工示意图。
图中标号名称：1、电极槽；2、微细开槽圆盘电极；3、微细铣刀；4、刀具切削刃。
具体实施方式
图1为本发明的微细开槽圆盘电极示意图。
图2和图3，为本发明的微细铣刀的电火花加工方法的一个较佳实施案例的两个示意图。
(1)、制作微细开槽圆盘电极，把制作好的微细开槽圆盘电极装夹在高速主轴上。
(2)、把配备微细开槽圆盘电极的电火花加工装置放置于微细铣刀的侧向，加工出微细铣刀的刀体部分。
(3)、把配备微细开槽圆盘电极的电火花加工装置放置于微细铣刀的刀头下方，加工出微细铣刀的切削刃。
(4)、微细铣刀的加工直径为50微米，刀体加工长度为2000微米，步骤(2)(3)中，先对工件进行粗加工，然后再精加工。粗加工时电极接电源负极，工件接电源正极，峰值电压为100伏特，放电电容为3000皮法；精加工时电极接电源正极，工件接电源负极，峰值电压为60伏特，放电电容为离散电容。
(5)、依据步骤(4)，开槽圆盘电极的转速为每分钟3000转，粗加工时伺服进给速度为每分钟30微米；精加工时伺服进给速度为每分钟5微米。
(6)、依据步骤(4)(5)，控制放电间隙和电极的损耗率。粗加工时放电间隙控制为2微米，电极的损耗率为10％；精加工时放电间隙控制为0.02微米，电极的损耗率为5％。
以上所述电火花加工的放电加工参数是根据微细铣刀的刀体直径和长度。微细铣刀的直径为10-500微米，其加工参数为：
(1)、电加工参数：放电回路为脉冲放电回路；峰值电压为30-150伏特；放电电容为0-9000皮法；粗加工时电极接电源负极，工件接电源正极；精加工时电极接电源正极，工件接电源负极；
(2)、电极转速和伺服进给速度：微细开槽圆盘电极的转速为每分钟500-5000转，伺服进给速度为每分钟1-150微米；
(3)、放电间隙和电极的损耗率：放电间隙控制为0.01-20微米，电极的损耗率为4％-15％。
Claims (3)
1.一种微细铣削刀具电火花加工方法，其特征在于：采用成型的微细开槽圆盘电极，利用高速主轴带动微细开槽圆盘电极旋转，以旋转的电极外缘的放电研磨方式加工出微细铣刀的刀体和切削刃，其中根据微细铣刀的刀体直径和长度，确定电火花加工的放电加工参数。
2.根据权利求1所述的一种微细铣削刀具的电火花加工方法，其特征在于：所述的微细铣刀的直径为10-500微米，其加工参数为：
(1)、电加工参数：放电回路为脉冲放电回路；峰值电压为30-150伏特；放电电容为0-9000皮法；粗加工时电极接电源负极，工件接电源正极；精加工时电极接电源正极，工件接电源负极；
(2)、电极转速和伺服进给速度：微细开槽圆盘电极的转速为每分钟500-5000转，伺服进给速度为每分钟1-150微米；
(3)、放电间隙和电极的损耗率：放电间隙控制为0.01-20微米，电极的损耗率为4％-15％。
3.一种微细铣削刀具电火花加工方法的专用电极，其特征在于：它为一种周边开有均布电极槽的微细圆盘电极，在圆盘电极的外缘，圆盘的顶面和底面的交角为锐角。
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