CN101890546A - 微细阵列电极在线卧式电火花加工的专用夹具 - Google Patents

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吴赵兵
杨晓冬
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Abstract

一种微细阵列电极在线卧式电火花加工的专用夹具，其包括阵列电极方形棒料装夹机构、夹具固定机构和支撑底座组成，其特征在于：大理石支座(9)将整个夹具保持在机床的阵列电极加工的工作高度位置；阵列电极方形棒料装夹机构包括上固定板(1)、L形下固定板(3)、紧固螺钉螺母(4)和调整块(5)，上固定板(1)和L形下固定板(3)通过紧固螺钉螺母(4)将阵列电极方形棒料(2)装夹在夹具上，调整块(5)保持阵列电极方形棒料(2)与机床工作台水平；夹具固定机构包括紧固压板(6)、压板螺栓螺母(7)和预紧螺栓(8)，支撑底座为大理石支座(9)，紧固压板(6)通过压板螺栓螺母(7)和预紧螺栓(8)将阵列电极方形棒料装夹机构固定在大理石支座(9)上。

Description

微细阵列电极在线卧式电火花加工的专用夹具
技术领域
本发明涉及微细阵列电极电火花加工时工件及电极材料的装夹固定，具体为利用静电感应给电方法加工微细阵列电极的加工装置提供专用的配套夹具。
技术背景
微细阵列电极及阵列孔一直是超精密和微细加工技术等领域备受关注的对象。随着人们对微小模具、微细喷嘴及生命医学传感器等微小器件需求的增加，微细阵列电极及阵列孔的加工能力也迫切需要加以提高。在微细加工领域，一般有LIGA、MEMS和微细电火花等加工方法，但是由于LIGA和MEMS昂贵的加工成本以及较为受限的加工对象，使得微细电火花加工方法成为了首选的加工方法。
利用微细电火花线切割加工微细阵列电极，之后再用所加工的阵列电极利用微细电火花加工进行阵列孔的加工被认为是一种经济高效的可行方案。但是将在线切割加工机床上加工完成的微细阵列电极再在电火花加工机床上进行重新装夹是非常困难的，而且二次装夹也使其位置精度难以得到保证。为此，有必要实现微细阵列电极及阵列孔的一体化在线加工，此外，传统的电火花加工方式为主轴立式加工，在进行阵列孔加工时，加工间隙中的放电屑不易排出，放电状态不稳定，影响了阵列孔的加工精度和加工质量。
为实现在微细电火花线切割机床上加工阵列电极并在线一体式卧式加工阵列孔，必须有适用于该加工方法的专用夹具。
发明内容
本发明为一种用于微细阵列电极电火花加工的专用夹具，它用于在微细电火花线切割机床上利用电火花线切割加工出微细阵列电极时对工件及电极材料进行装夹固定。
本发明的微细阵列电极在线卧式电火花加工的专用夹具包括阵列电极方形棒料装夹机构、夹具固定机构和支撑底座组成，大理石支座固定在机床工作台上，将整个夹具保持在机床的阵列电极加工的工作高度位置；阵列电极方形棒料装夹机构包括上固定板、L形下固定板、紧固螺钉螺母和调整块，上固定板和L形下固定板通过紧固螺钉螺母将阵列电极方形棒料装夹在夹具上，调整块保持阵列电极方形棒料与机床工作台水平；夹具固定机构包括紧固压板、压板螺栓螺母和预紧螺栓，支撑底座为大理石支座，紧固压板通过压板螺栓螺母和预紧螺栓将阵列电极方形棒料装夹机构固定在大理石支座上，阵列电极方形棒料正方形截面的边长范围为0.5～2mm，棒料长度20～30mm。
根据本发明，阵列电极方形棒料与机床丝架侧面的平行度由镜像参考法校准，也就是把已装夹好方形棒料的装夹机构通过压板螺栓螺母压紧在大理石支座上后，不完全锁死预紧螺母；此时在丝架侧壁上紧密贴放一块表面粗糙度为镜面质量的量块，然后用手轻轻磕动机床工作台，让方形棒料慢慢贴近量块，方形棒料的镜像会出现在量块的镜面里，如果方形棒料和机床丝架侧面不平行，方形棒料和其镜像会形成很明显的楔形间隙，此时可通过施加作用力F对L形下固定板进行微调以使方形棒料和其镜像之间的楔形间隙消失，然后紧固预紧螺钉将夹具和支座夹紧。
本配套夹具具有制造简单，成本低，易于装夹，装夹精度高，夹具结构有利于工作液对放电屑的排除，有利于放电状态的稳定，易于推广使用的特点。并且本配套夹具的拓展性强，可为集成微细电火花线切割、电火花在线卧式加工微细阵列孔、电火花卧式加工微小轴孔等的电火花卧式加工复合机床的开发提供现成的夹具设计方案。
附图说明
图1阵列电极及阵列孔在线卧式加工配套夹具安装布局图；
图2阵列电极和阵列孔加工区域示意图；
图3阵列电极加工夹具正视图；
图4阵列电极加工夹具三视图；
图5阵列电极加工夹具爆炸图；
图6阵列电极夹具的镜像参考法校准示意图。
具体实施方法
如图1所示，阵列孔专用夹具竖直安装在机床丝架上，与机床工作台的X轴有足够的垂直度，与Y轴有足够的平行度；阵列电极专用夹具水平安装在机床工作台上，在工作台的驱动下可以在机床电极丝和阵列孔工件附近作X、Y方向移动。
如图1-5所示，阵列电极加工夹具由阵列电极方形棒料装夹机构、夹具固定机构和支撑底座组成，阵列电极方形棒料装夹机构包括上固定板1、L形下固定板3、紧固螺钉螺母4和调整块5，夹具固定机构包括紧固压板6、压板螺栓螺母7和预紧螺栓8，支撑底座为大理石支座9。具体位置关系为：上固定板1和L形下固定板3通过紧固螺钉螺母4将阵列电极方形棒料2装夹在夹具上，调整块5保持阵列电极方形棒料与机床工作台水平；紧固压板6通过压板螺栓螺母7和预紧螺栓8将阵列电极方形棒料装夹机构固定在大理石支座上；大理石支座9将整个夹具保持在机床的阵列电极和阵列孔卧式加工的工作高度位置。
本夹具对工件材料准备工作的要求：阵列电极方形棒料要求正方形截面的边长范围为0.5～2mm，棒料长度20～30mm。
阵列电极方形棒料装夹的具体实施办法为：将大理石支座9的位置调整好并固定在工作台上，保证机床工作台从阵列电极加工区域到阵列孔加工区域在X轴和Y轴方向上有足够的运动行程；阵列电极方形棒料2夹持在上固定板1和L形下固定板3之间，用调整块5调整方形棒料的水平后，用紧固螺钉螺母4将上固定板1和L形固定板3压紧固定；将上固定板1、阵列电极方形棒料2、L形下固定板3、紧固螺钉螺母4、调整块5组合，通过紧固压板6和压板螺栓螺母7装夹在大理石支座9上，预紧螺栓8不完全预紧，通过镜像参考法校准方形棒料2和机床丝架侧面的平行度后，将预紧螺栓8完全锁死。至此，阵列电极方形棒料的装夹完成。
如图6所示，镜像参考法的校准步骤是：阵列电极方形棒料2与机床丝架侧面的平行度可以通过镜像参考校准，具体方法为：把已装夹好方形棒料2的装夹机构通过压板螺栓螺母7压紧在大理石支座9上后，不完全锁死预紧螺母8；此时在丝架侧壁上紧密贴放一块表面粗糙度为镜面质量的量块，然后用手轻轻磕动机床工作台，让方形棒料2慢慢贴近量块，方形棒料的镜像会出现在量块的镜面里，如果方形棒料2和机床丝架侧面不平行，方形棒料2和其镜像会形成很明显的楔形间隙，如图9所示，此时可如图9所示通过施加作用力F对L形下固定板进行微调以使方形棒料2和其镜像之间的楔形间隙消失，然后紧固预紧螺钉8将夹具和支座9夹紧即可。通过测量和实验结果发现利用镜像参考法可以使方形棒料2和丝架侧面的平行度保持在0.1/100以下，说明该调整方法可有效地保证位置精度，且校准方法简单易行。

Claims (2)

1.一种微细阵列电极在线卧式电火花加工的专用夹具，其包括阵列电极方形棒料装夹机构、夹具固定机构和支撑底座组成，其特征在于：大理石支座(9)固定在机床工作台上，将整个夹具保持在机床的阵列电极加工的工作高度位置；阵列电极方形棒料装夹机构包括上固定板(1)、L形下固定板(3)、紧固螺钉螺母(4)和调整块(5)，上固定板(1)和L形下固定板(3)通过紧固螺钉螺母(4)将阵列电极方形棒料(2)装夹在夹具上，通过调整块(5)保持阵列电极方形棒料(2)与机床工作台水平；夹具固定机构包括紧固压板(6)、压板螺栓螺母(7)和预紧螺栓(8)，支撑底座为大理石支座(9)，紧固压板(6)通过压板螺栓螺母(7)和预紧螺栓(8)将阵列电极方形棒料装夹机构固定在大理石支座(9)上，阵列电极方形棒料正方形截面的边长范围为0.5～2mm，棒料长度20～30mm。
2.如权利要求1所述的专用夹具，其特征在于，阵列电极方形棒料(2)与机床丝架侧面的平行度由镜像参考法校准，也就是把已装夹好方形棒料(2)的装夹机构通过压板螺栓螺母(7)压紧在大理石支座(9)上后，不完全锁死预紧螺母(8)；此时在丝架侧壁上紧密贴放一块表面粗糙度为镜面质量的量块，然后用手轻轻磕动机床工作台，让方形棒料(2)慢慢贴近量块，方形棒料的镜像会出现在量块的镜面里，如果方形棒料(2)和机床丝架侧面不平行，方形棒料(2)和其镜像会形成很明显的楔形间隙，此时可通过施加作用力F对L形下固定板(3)进行微调以使方形棒料(2)和其镜像之间的楔形间隙消失，然后紧固预紧螺钉(8)将夹具和支座(9)夹紧。
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