CN103028799B - 一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置 - Google Patents

一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN103028799B
CN103028799B CN201210578889.2A CN201210578889A CN103028799B CN 103028799 B CN103028799 B CN 103028799B CN 201210578889 A CN201210578889 A CN 201210578889A CN 103028799 B CN103028799 B CN 103028799B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hole
electrode
workpiece
punching
grinding tool
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210578889.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103028799A (zh
Inventor
王匀
陆广华
许桢英
殷苏民
王雪鹏
吴俊峰
蒋素琴
陈万荣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Changshu intellectual property operation center Co., Ltd
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201210578889.2A priority Critical patent/CN103028799B/zh
Publication of CN103028799A publication Critical patent/CN103028799A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103028799B publication Critical patent/CN103028799B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明涉及微细孔加工领域,特指一种基于冲孔与电火花复合的微型阵列通孔加工方法和装置。本发明综合了常规机械冲孔加工和电火花加工的优点,采用的成形模头分三段,分别是作为电火花加工的电极、冲孔用的冲头、精密磨削用的磨具;首先使用成形模头的电极段对孔进行型腔加工,当电极下端距离板料底部还有1/6t~1/7t时(t为板料的厚度),切断直流发生器,成形模头上的冲头段以一定的速度直接对板料进行冲孔,当冲孔完毕,成形模头的磨具上下运动,起到精密磨削的作用。该发明设计合理,实用性强,适合于微型阵列通孔的低成本批量化生产。

Description

一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置
技术领域
[0001] 本发明属于微成形技术领域,特指一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置,综合了微细冲孔加工和微细电火花加工的优点,使用该方法加工微细通孔,避免了因电火花加工产生的锥孔,也避免了冲裁力过大容易损伤冲头的问题,可以实现高效、低成本、大批量、高精度等目的。
背景技术
[0002] 等工业领域中,以微细阵列孔为关键结构的零部件的使用越来越多(如光纤连接器、电连接器、化纤喷丝板、打印机喷墨孔、集成电路板、电子显微镜光栅、微喷嘴、过滤板等结构),加工要求也越来越高,一般尺寸精度为±0.002mm〜0.005mm,表面粗糙度Ra0.005〜0.1 μ m,对加工过程中的进给量、加载速度、加工精度、测量和控制系统的实时性提出更高的要求。因此如何高质量、低成本、大批量实现微细阵列孔的加工与制造成为目前最迫切需要解决的技术。
[0003]目前微细孔的加工方法主要有微细超声加工、激光加工、微细电解加工、LIGA和准LIGA工艺、微塑性成形加工、电子束加工、微细电火花加工等。总的来说,目前微细通孔成形的技术存在以下问题:
[0004] 但微细超声加工只适用于硬脆材料,且轴向尺寸难控制;激光加工和电子束加工成本高,设备贵,孔形略带腰锥形,激光加工件还有重铸层,且表面质量差;微细电解加工杂散腐蚀大,精度低且对夹具和机床等有腐蚀;LIGA技术投资大,加工过程复杂;微细电火花加工主要存在加工短路、断路或电弧放电作用,降低加工效率和精度,此外,加工中存在电极损耗,刀具补偿困难、加工速度慢等问题,加工的孔容易形成锥形;微塑性成形加工中工件存在变形,且受限于刀具尺寸,很难加工出微小群孔结构,且对冲头的制备和装夹要求也很高。因此,如何综合各种微细加工手段的优点,采用复合加工技术实现经济、高效、优质地加工出微细阵列孔成为目前研宄的热点和亟待解决的难题。
发明内容
[0005] 本发明的目的是提供一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置。通过采用的三段式成形模头对微细阵列通孔进行加工,三段式成形模头分别是作为电火花加工的电极、冲孔用的冲头、精密磨削用的磨具,对通孔可以同时实现电火花加工、冲压和精磨。该发明可以实现高效、优质、低成本、大批量的加工微细阵列通孔。
[0006] 本发明所采用的技术方案是:
[0007] 本发明所提供的一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法,包含以下步骤:
[0008] (I)按照精度要求加工多个三段式成形模头,三段式成形模头从上向下依次为电火花加工的电极、冲孔用的冲头和精密磨削用的磨具,电极直径D3、冲头直径D2和磨具直径Dl之间存在以下的关系:D3 < D2 < D1,而且D2 = D3+(2〜6μπι),Dl = D2+(0.05〜0.5 ym),电极长度L3、冲头长度L2、磨具长度LI和工件厚度t之间存在以下的关系:L3 =5/6Xt, L2 = (1.0l 〜0.99) Xt, LI = (1.01 〜I) Xt ;
[0009] (2)包覆好电极和磨具,使用电解沉积方法在冲头外表面均匀沉积一层耐磨性能好的金属层,沉积的金属层厚度为I〜20 μπι ;
[0010] (3)包覆好电极和冲头,用激光喷射的方法在磨具外表面均匀喷射金刚石磨粒层,金刚石磨粒层厚为I〜20 μ m,金刚石磨粒的直径在0.5 μ m,喷射有金刚石磨粒层的磨具的直径D1’和电解沉积好的冲头直径D2’之间存在以下的关系,Dl’ = D2’ + (0.05〜0.5 μm);[0011 ] (4)电极接在脉冲电源的阴极,工件接在脉冲电源的阳极,成形模头的电极在进给调节装置(I)的作用下,逐渐靠近工件,对工件上的孔进行电火花加工;
[0012] (5)电极不断下行,电脑控制系统测算出电极下端距离工件底部还有l/6t〜l/7t(t为工件的厚度)时,切断直流发生器,对进给调节装置发出加速进给的指令,成形模头上的冲头段加速下行,对工件进行冲孔动作,完成通孔的加工;
[0013] (6)冲头不断下行,电脑控制系统测算出磨具下端开始与工件接触时,对进给调节装置发出减速并做上下往复运动的指令,实现微细阵列孔进行磨削的动作,最终完成了微细阵列孔的精加工,避免了因电火花加工产生的锥孔,也避免了冲裁力过大容易损伤冲头的问题。
[0014] 实施上述一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法的装置,包括进给调节装置、成形模头、工作液循环系统、安装平台、电气系统、工作液、工件和电脑控制系统八个部分;进给调节装置位于整个成形装置的顶部,装置的伺服运动由步进电机通过同步齿形带减速带动丝杠、螺母完成;成形模头安装在进给调节装置下方,工作液循环系统由工作箱、过滤器、高压泵、压力表、节流阀、高压管组成,工作液可以用纯水、自来水或是乳化液;安装台位于整个成形装置的底部,上面安置工件;电气系统由脉冲电源、主轴伺服系统、机床电气系统、整流单元组成;电脑控制系统控制进给调节装置和电气系统。
[0015] 上述的一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法,其特征在于,三段式成形模头按照微细阵列通孔的排布方式一次性放置多个,实现阵列通孔的一次加工成形。
[0016] 本发明具有如下技术优势:
[0017] 1.采用电解沉积工艺在成形模头表面沉积了一层耐磨金属,提高了冲头刚度、强度和耐磨性。
[0018] 2.与微细阵列孔单孔逐一加工相比,采用阵列工具加工微细阵列孔,提高了阵列孔的相互位置精度。
[0019] 3.与微细电火花加工微细阵列孔相比,提高了加工速度,降低了成形孔的锥度,对于电火花加工过程中造成的锥形孔具有矫正作用,可以挤压或剔除孔壁上多余的金属满足加工质量,并且提高孔壁金属的硬度和强度。
[0020] 4.与微细冲压加工微细阵列孔相比,降低了冲裁力,延长了冲头的使用寿命。
[0021] 5.与激光、电子束、LIGA等技术加工微细阵列孔相比,降低了制造成本。
[0022] 6与其他微细阵列电极加工微细阵列孔相比,由于冲压的冲头也作为电火花加工中的电极和磨削工具,极大的提高了工件定位精度和成形精度。
附图说明
[0023] 图1是成形模头示意图。
[0024] 图2是基于冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工装置简图。
[0025] (I)进给调节装置(2)成形模头(3)工作液循环系统(4)工件(5)安装平台(6)电气系统(7)工作液(8)电脑控制系统(9)磨具(10)冲头(11)电极
具体实施方式
:
[0026] 下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。
[0027] 如图1所示,基于冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法所采用的成形模头2是三段式的,从上向下依次为电极11、冲头10和磨具9,电极直径D3、冲头直径D2和磨具直径Dl之间存在以下的关系:D3 < D2 < D1,而且D2 = D3+(2〜6 μ m),Dl = D2+(0.05〜0.5 ym),电极长度L3、冲头长度L2、磨具长度LI和工件厚度t之间存在以下的关系:L3 =5/6Xt, L2 = (1.01〜0.99) Xt, LI = (1.01〜I) Xt ;包覆好电极11和磨具9,使用电解沉积方法在冲头10外表面均匀沉积一层耐磨性能好的金属层,沉积的金属层厚度为I〜20 μ m ;包覆好电极11和冲头10,用激光喷射的方法在磨具9外表面均匀喷射金刚石磨粒层,金刚石磨粒层厚为I〜20 μ m,金刚石磨粒的直径在0.5 μπι,喷射有金刚石磨粒层的磨具9的直径D1’和电解沉积好的冲头10直径D2’之间存在以下的关系,Dl’ = D2’ + (0.05〜0.5 μ m) ο
[0028] 如图2所示,基于冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工装置,包括进给调节装置1、成形模头2、工作液循环系统3、安装平台5、电气系统6、工作液7、工件4和电脑控制系统8八个部分;进给调节装置I位于整个加工装置的顶部,装置的伺服运动由步进电机通过同步齿形带减速带动丝杠、螺母完成;成形模头2安装在进给调节装置I下方,工作液循环系统3由工作箱、过滤器、高压泵、压力表、节流阀、高压管组成,工作液7可以用纯水、自来水或是乳化液;安装平台5位于整个成形装置的底部,上面安置工件4 ;电气系统6由脉冲电源、主轴伺服系统、机床电气系统、整流单元组成;电脑控制系统8控制进给调节装置I和电气系统6。
[0029] 结合图1和图2说明基于冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法,其包含以下步骤:
[0030] (I)按照精度要求加工多个三段式成形模头2,三段式成形模头2从上向下依次为电火花加工的电极11、冲孔用的冲头10和精密磨削用的磨具9,电极直径D3、冲头直径D2和磨具直径Dl之间存在以下的关系:D3 < D2 < D1,而且D2 = D3+(2〜6 μπι),Dl =D2+(0.05〜0.5 μ m),电极长度L3、冲头长度L2、磨具长度LI和工件厚度t之间存在以下的关系:L3 = 5/6Xt, L2 = (1.01 〜0.99) Xt, LI = (1.01 〜I) Xt ;
[0031] (2)包覆好电极11和磨具9,使用电解沉积方法在冲头10外表面均匀沉积一层耐磨性能好的金属层,沉积的金属层厚度为I〜20 μπι ;
[0032] (3)包覆好电极11和冲头10,用激光喷射的方法在磨具9外表面均匀喷射金刚石磨粒层,金刚石磨粒层厚为I〜20 μm,金刚石磨粒的直径在0.5 ym,喷射有金刚石磨粒层的磨具9的直径D1’和电解沉积好的冲头10直径D2’之间存在以下的关系,Dr =D2 ’ + (0.05 〜0.5 μ m);
[0033] (4)电极11接在脉冲电源的阴极,工件4接在脉冲电源的阳极,成形模头2的电极11在进给调节装置I的作用下,逐渐靠近工件4,对工件上的孔进行电火花加工;
[0034] (5)电极11不断下行,电脑控制系统8测算出电极11下端距离工件4底部还有l/6t〜l/7t(t为工件的厚度)时,切断直流发生器,对进给调节装置I发出加速进给的指令,成形模头上的冲头段加速下行,对工件进行冲孔动作,完成通孔的加工;
[0035] (6)冲头不断下行,电脑控制系统测算出磨具下端开始与工件接触时,对进给调节装置I发出减速并做上下往复运动的指令,实现微细阵列孔进行磨削的动作,最终完成了微细阵列孔的精加工,避免了因电火花加工产生的锥孔,也避免了冲裁力过大容易损伤冲头的问题。
[0036] 上述的一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法,其中三段式成形模头按照微细阵列通孔的排布方式一次性放置多个,实现阵列通孔的一次加工成形。
[0037] 综上所述,本发明采用了三段式成形模头对微细阵列通孔进行加工,对通孔可以同时实现电火花加工、冲压和精磨的效果。该发明可以实现高效、优质、低成本、大批量的加工微细阵列通孔。

Claims (3)

1.一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法,其特征在于,包含以下步骤: (1)按照精度要求加工多个三段式成形模头,三段式成形模头从上向下依次为电火花加工的电极、冲孔用的冲头和精密磨削用的磨具,电极直径D3、冲头直径D2和磨具直径Dl之间存在以下的关系:D3 < D2 < Dl,而且 D2 = D3+ (2 〜6 μ m),Dl = D2+ (0.05 〜0.5 μ m),电极长度L3、冲头长度L2、磨具长度LI和工件厚度t之间存在以下的关系:L3 = 5/6Xt,L2 = (1.01 〜0.99) Xt, LI = (1.01 〜I) Xt ; (2)包覆好电极和磨具,使用电解沉积方法在冲头外表面均匀沉积一层耐磨性能好的金属层,沉积的金属层厚度为I〜20 μπι ; (3)包覆好电极和冲头,用激光喷射的方法在磨具外表面均匀喷射金刚石磨粒层,金刚石磨粒层厚为I〜20 μ m,金刚石磨粒的直径在0.5 μ m,喷射有金刚石磨粒层的磨具的直径D1’和电解沉积好的冲头直径D2’之间存在以下的关系,Dl’ = D2’ +(0.05〜0.5 μπι); (4)电极接在脉冲电源的阴极,工件接在脉冲电源的阳极,成形模头的电极在进给调节装置(I)的作用下,逐渐靠近工件,对工件上的孔进行电火花加工; (5)电极不断下行,电脑控制系统测算出电极下端距离工件底部还有l/6t〜l/7t (t为工件的厚度)时,切断直流发生器,对进给调节装置发出加速进给的指令,成形模头上的冲头段加速下行,对工件进行冲孔动作,完成通孔的加工; (6)冲头不断下行,电脑控制系统测算出磨具下端开始与工件接触时,对进给调节装置发出减速并做上下往复运动的指令,实现微细阵列孔进行磨削的动作,最终完成了微细阵列孔的精加工,避免了因电火花加工产生的锥孔,也避免了冲裁力过大容易损伤冲头的问题。
2.权利要求1所述的一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法,其特征在于,三段式成形模头按照微细阵列通孔的排布方式一次性放置多个,实现阵列通孔的一次加工成形。
3.为实施权利要求1所述的一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法的装置,其包括进给调节装置、成形模头、工作液循环系统、安装平台、电气系统、工作液、工件和电脑控制系统八个部分;进给调节装置位于整个成形装置的顶部,装置的伺服运动由步进电机通过同步齿形带减速带动丝杠、螺母完成;成形模头安装在进给调节装置下方,工作液循环系统由工作箱、过滤器、高压泵、压力表、节流阀、高压管组成,工作液用纯水、自来水或是乳化液;安装台位于整个成形装置的底部,上面安置工件;电气系统由脉冲电源、主轴伺服系统、机床电气系统、整流单元组成;电脑控制系统控制进给调节装置和电气系统。
CN201210578889.2A 2012-12-28 2012-12-28 一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置 Active CN103028799B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210578889.2A CN103028799B (zh) 2012-12-28 2012-12-28 一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210578889.2A CN103028799B (zh) 2012-12-28 2012-12-28 一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103028799A CN103028799A (zh) 2013-04-10
CN103028799B true CN103028799B (zh) 2015-04-22

Family

ID=48016479

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210578889.2A Active CN103028799B (zh) 2012-12-28 2012-12-28 一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103028799B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104128678A (zh) * 2014-07-24 2014-11-05 成都亨通兆业精密机械有限公司 一种基于在模具加工中的电火花切割系统
CN104117742A (zh) * 2014-07-24 2014-10-29 成都亨通兆业精密机械有限公司 一种能够自动控制行程的电火花切割系统
CN104942388B (zh) * 2015-06-17 2017-11-17 江苏大学 电化学放电与激光复合加工材料的装置和方法
CN108526299A (zh) * 2018-04-08 2018-09-14 天津职业技术师范大学 一种金属板材冲孔整修复合成形装置及方法
CN111347112A (zh) * 2020-03-25 2020-06-30 西安工业大学 一种导体材料的钻孔装置及其方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4459190A (en) * 1982-12-22 1984-07-10 Inoue-Japax Research Incorporated Method of and apparatus for machining a 3-D cavity in a workpiece
CN1315235A (zh) * 2000-03-27 2001-10-03 微邦科技股份有限公司 微孔及微件的磁性研磨的加工方法
JP2004114228A (ja) * 2002-09-26 2004-04-15 Nagoya Industrial Science Research Inst 超微細穴打抜き加工方法及び打抜き加工装置
JP4630540B2 (ja) * 2003-12-15 2011-02-09 キヤノン株式会社 ノズルプレートの製造方法
CN100346916C (zh) * 2005-06-01 2007-11-07 清华大学 微细喷射型孔的复合加工工艺
CN101190471A (zh) * 2006-11-23 2008-06-04 汉达精密电子(昆山)有限公司 网孔加工装置及方法
GB0723666D0 (en) * 2007-12-04 2008-01-16 Rolls Royce Plc Electrical discharge machining

Also Published As

Publication number Publication date
CN103028799A (zh) 2013-04-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103028799B (zh) 一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置
CN101633065B (zh) 微尺度脉冲电解射流加工系统及加工方法
CN108705164B (zh) 旋转超声辅助微细电解磨削扩孔加工装置及方法
CN104014880B (zh) 一种无重铸层微小孔的激光‑电解复合加工装置及方法
CN101774050B (zh) 用于电解线切割加工的循环走丝电极系统及加工方法
CN1958206A (zh) 蜂窝状微坑结构电解加工方法
CN102357688B (zh) 一种用于成型微结构的模具镶块电火花加工方法
CN102794516A (zh) 一种整体叶盘叶型精微电解加工电极及加工方法
CN101658965B (zh) 一种非标准凹模制造方法
CN101664833B (zh) 一种用于电火花成型加工复杂曲面的装置的加工方法
CN109693009B (zh) 工件往复运动辅助轴向冲液电解线切割加工方法及装置
CN101693312B (zh) 一种钢模型腔的加工方法
CN205129105U (zh) 一种面向非导电硬脆材料的微细高效加工装置
CN101767230B (zh) 钢模型腔的加工方法
CN105108250B (zh) 柔性化在线制备微细群线电极的方法
CN105154926B (zh) 回转体内表面竹节状微结构的组合电加工方法
CN104475887B (zh) 低刚度圆锥面杆件的电火花磨削加工方法
CN105014308A (zh) 一种微型钢球的制造方法
CN106270848A (zh) 一种单向走丝电火花加工用电极丝及其制备方法
CN104511669B (zh) 大长径比盘状阵列群电极的电化学加工方法
CN101890542A (zh) 超微细放电加工机床
CN102489803B (zh) 一种多锥度内孔电解加工装置
CN209110343U (zh) 夹层式阴极装置和阴极群孔电解加工工装夹具
CN101327563A (zh) 一种局部为三维微结构的金属模具的复合加工方法
CN205183984U (zh) 一种电解加工机床

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20181012

Address after: 212000 101 South Xu Road, run Zhou District, Zhenjiang, Jiangsu

Patentee after: JIANGSU HUIZHI INTELLECTUAL PROPERTY SERVICES CO., LTD.

Address before: 212013 No. 301, Xuefu Road, Zhenjiang, Jiangsu

Patentee before: Jiangsu University

Effective date of registration: 20181012

Address after: 212000 101 South Xu Road, run Zhou District, Zhenjiang, Jiangsu

Patentee after: JIANGSU HUIZHI INTELLECTUAL PROPERTY SERVICES CO., LTD.

Address before: 212013 No. 301, Xuefu Road, Zhenjiang, Jiangsu

Patentee before: Jiangsu University

TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20200518

Address after: 215500 No.13, Caotang Road, Changshu, Suzhou, Jiangsu Province

Patentee after: Changshu intellectual property operation center Co., Ltd

Address before: 101 No. 212000 Zhenjiang city of Jiangsu Province, Runzhou District Nan Xu Road

Patentee before: JIANGSU HUIZHI INTELLECTUAL PROPERTY SERVICES Co.,Ltd.

CP02 Change in the address of a patent holder
CP02 Change in the address of a patent holder

Address after: 215500 5th floor, building 4, 68 Lianfeng Road, Changfu street, Changshu City, Suzhou City, Jiangsu Province

Patentee after: Changshu intellectual property operation center Co.,Ltd.

Address before: No.13 caodang Road, Changshu City, Suzhou City, Jiangsu Province

Patentee before: Changshu intellectual property operation center Co.,Ltd.