CN104942393A - 一种微电火花加工机的导向器装置 - Google Patents

Abstract

一种应用于微细加工极限的微机械制造技术领域中的微电火花加工机的导向器装置，包括外固定导向环、导向环、调整螺钉，其特征在于：在导向环的外圆周安装外固定导向环，用两个调整螺钉将外固定导向环与导向环固定为一体，在导向环的中间部分为开口的圆柱孔B，左边为开口的U形槽A，右边为开口的V型槽C。工作原理及方法是，工具电极能穿过导向器中心孔,导向器中心孔的右侧为一条狭窄的缝隙，在外力的作用，这条窄逢能够变得更加的狭窄，用一个调整螺钉能够起到施加外力的作用，在螺纹线位置放置调整螺钉。该发明主轴采用高频超声振动技术，克服放电过程中的存在二次放电所造成的危害，提高生产效率，降低生产成本和电极损耗，提高加工质量。

Description

一种微电火花加工机的导向器装置

技术领域

本发明涉及微细加工极限的微机械制造技术领域中的一种微电火花加工机的导向器装置。

背景技术

目前，现代制造技术是一个国家发展经济的重要手段之一，也是衡量一个国家工业水平高低的重要依据。从目前来看，现代制造技术的发展主要呈现两个趋势：一个是追求制造系统自动化的计算机集成制造技术；另一个就是寻求制造系统微细加工极限的微机械制造技术。

微细加工技术源于平面硅工艺，随着半导体器件、集成电路、微型机械等技术的发展与需求，微细加工技术已经发展成为一门多学科交叉和高新技术为一体的制造综合系统工程,广泛应用于医疗器械、生物工程、信息、航空航天、半导体工业、汽车等领域，给国民经济、人民生活等带来了深远的影响，被列为21世纪关键的技术领域之一。

现在，微细加工技术的研究大多集中在半导体制造工艺、光刻技术、蚀刻技术和LIGA技术上，并且取得了相当大的实用性进展。非传统加工技术是除传统切削加工之外的各种新型加工方法的统称。它不是依靠机械能而是通过其他能量方式(如电、化学、光、声、热等)去除金属或非金属材料，适合加工复杂、微细表面和低刚度零件；采用某些特种加工方法可实现精密和超精密加工、镜面光整加工及微纳米级加工。

而电火花微细加工技术(MEDM)作为一种实用的微细特种加工技术，具有加工精度高、表面损伤小、加工中无显著的切削力、切削热、可实施性强等特点，在微细轴、孔加工及微三维结构制作，尤其是对难切削导电材料难加工结构的成形，已经显示出了相当大的发展潜力。由于电火花微细加工属于非接触式加工，加工过程没有切削力的附加影响，非常适合于微小尺寸零件的成形，目前，不论是在国内还是国外，这种加工技术都日益受到重视。

当今微细加工在医疗器械、生物工程、信息、航空航天、半导体工业、汽车等领域的应用越来越多，要求的精度、效率、结构的工艺性、表面质量等越来越高，采用传统的机械式钻孔工艺难以满足上述要求，主要存在以下问题：

（1）在微细孔加工中，传统的工艺采用的阶梯型钻头钻孔，其孔径小于0.2mm以下的加工困难；

（2）由于在加工过程中单位面积上的切削力较大，会导致切削温度高、变形大、刀具寿命短、严重的毛刺等缺陷；

（3）如果加工的表面是斜面或者是曲面，钻孔可能是斜孔，甚至根本无法加工，钻头也容易折断，对一些特殊材料如：不锈钢、钛合金、硬质合金等无法加工。

（4）对于结构复杂微小器件和各种难加工导电材料的三维曲面的加工，由于该加工方式具有传统加工方法比拟的优势。小切削力甚至无切削力，切削力引起的变形可加工底刚度、薄壁、窄缝的零件，热影响小，无显著的表面物理机械性能的变化，加工精度高和无毛刺加工。

综上所述，随着技术的进步，研究领域的拓展，新材料的不断应用，零件加工的复杂性、精度、效率、表面质量等要求不断提高，对传统工艺提出挑战。正如Merchant所指出的那样，只有制造技术和工艺不断的突破和创新，采用非传统的工艺技术，才能应对这种挑战，满足科研和生产的要求。因此，研制一种微电火花加工机的导向器装置一直是急待解决的新课题。

发明内容

本发明的目的提供一种微电火花加工机的导向器装置，采用先进的微细放电电火花加工技术，通过解决压电陶瓷宏微驱动、微细电极夹持、高速旋转、自动进丝技术和微细孔电火花加工工艺等关键技术难题，开发微细电火花数控系统，解决高精度微细零件的加工难题；在微细非传统加工装备的发展，解决在复杂微小器件加工技术的难题，通过该项目的研究及关键技术的突破，形成系列化的产品和装备，提升航空航天、医疗器械、生物工程、信息、半导体工业、汽车等相关行业的技术进步。

本发明的目的是这样实现的：一种微电火花加工机的导向器装置，包括外固定导向环、导向环、调整螺钉，在导向环的外圆周安装外固定导向环，用两个调整螺钉将外固定导向环与导向环固定为一体，在导向环的中间部分为开口的圆柱孔B，左边为开口的U形槽A，右边为开口的V型槽C；

所述的微电火花加工机的导向器装置的工作原理及方法是，工具电极能穿过导向器中心孔, 导向器中心孔的右侧为一条狭窄的缝隙，在外力的作用，这条窄逢能够变得更加的狭窄，用一个调整螺钉能够起到施加外力的作用，在螺纹线位置放置调整螺钉，导向器放置在槽中；通过拧紧调整螺钉便能够施加较大的外力,当外力越大，导向器右侧开口处的变形量会越大,当螺纹顶丝给的外力足够大时，导向器的变形量会接近最大值，导向器会夹住工具电极，然后用手往上拽工具电极，工具电极无法被拽动，工具电极与导向器之间的间隙达到最小，适当的松一松调整螺钉，右侧缝隙会在本身刚性的作用下回弹，缝隙会加大，直到工具电极能够在导向器里做旋转运动时停止松调整螺钉，工具电极在导向器里面的运动间隙达到最佳工作状态，导向器的导向作用得到更好的发挥。

本发明的要点在于它的结构与工作原理。其工作原理是：工具电极能穿过导向器中心孔, 导向器中心孔的右侧为一条狭窄的缝隙，在外力的作用，这条窄逢能够变得更加的狭窄，用一个调整螺钉能够起到施加外力的作用，在螺纹线位置放置调整螺钉，导向器放置在槽中；通过拧紧调整螺钉便能够施加较大的外力,当外力越大，导向器右侧开口处的变形量会越大,当螺纹顶丝给的外力足够大时，导向器的变形量会接近最大值，导向器会夹住工具电极，然后用手往上拽工具电极，工具电极无法被拽动，工具电极与导向器之间的间隙达到最小，适当的松一松调整螺钉，右侧缝隙会在本身刚性的作用下回弹，缝隙会加大，直到工具电极能够在导向器里做旋转运动时停止松调整螺钉，工具电极在导向器里面的运动间隙达到最佳工作状态，导向器的导向作用得到更好的发挥。

一种微电火花加工机的导向器装置与现有技术相比，具有该技术在淬火钢硬质合金、不锈钢等超硬、超软的导电材料上加工直径在0.1mm以下的微孔、沟槽、曲面，精度在±0.005mm 以内；加工时间为20-30s，在汽车喷油嘴、 节流阀、油泵上打出的微孔可满足欧Ⅲ-Ⅳ以上标准的排放要求，主轴采用高频超声振动技术，克服放电过程中的存在二次放电所造成的危害，提高生产效率，降低生产成本和电极损耗，提高加工质量，追求轻型、高效的目标将加工方法打破传统加工理念等优点，将广泛的应用于微细加工极限的微机械制造技术领域中。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

参照附图，一种微电火花加工机的导向器装置，包括外固定导向环1、导向环2、调整螺钉3，在导向环2的外圆周安装外固定导向环1，用两个调整螺钉3将外固定导向环1与导向环2固定为一体，在导向环2的中间部分为开口的圆柱孔B，左边为开口的U形槽A，右边为开口的V型槽C。

所述的微电火花加工机的导向器装置的工作原理及工作方法是，工具电极能穿过导向器中心孔, 导向器中心孔的右侧为一条狭窄的缝隙，在外力的作用，这条窄逢能够变得更加的狭窄，用一个调整螺钉3能够起到施加外力的作用，在螺纹线位置放置调整螺钉3，导向器放置在槽中；通过拧紧调整螺钉3便能够施加较大的外力,当外力越大，导向器右侧开口处的变形量会越大,当螺纹顶丝给的外力足够大时，导向器的变形量会接近最大值，导向器会夹住工具电极，然后用手往上拽工具电极，工具电极无法被拽动，工具电极与导向器之间的间隙达到最小，适当的松一松调整螺钉3，右侧缝隙会在本身刚性的作用下回弹，缝隙会加大，直到工具电极能够在导向器里做旋转运动时停止松调整螺钉3，工具电极在导向器里面的运动间隙达到最佳工作状态，导向器的导向作用得到更好的发挥。

下面结合实施例进一步叙述本发明：

所述的微电火花加工机的导向器装置的使用方法是，在顶丝的作用下，导向器会在某一点处受力，导致导向器右侧缝隙变形不均匀，在受力点处的变形量是最大的，距离此点越远变形量越小，最终导致工具电极与导向器之间的间隙不均匀；为使导向器右侧缝隙的变形更加均匀，在圆柱形导向器跟顶丝之间加一个具有刚性的垫片，在顶丝的作用下，顶丝顶在垫片上，垫片跟导向器接触，顶丝的给的力传给了垫片，然后垫片跟导向器之间是线接触，使受力点转化到导向器的母线上，导向器的变形更加的均匀；导向器的导向性能得到较大的改善，最终导向器与工具电极之间的间隙变的十分均匀，微细工具电极的摆动量得到很好的控制，加工工件的精度得到了提高，加工时间大大缩短；导向器的制作较为方便简单，采用常规加工方法就可以完成导向器的加工；比如电火花线切割机床，利用电脑上的软件CAXA绘图，绘制出导向器的形状，然后设置合理的加工补偿量，选择合适的穿丝点与退丝点，然后根据图形自动生成3B代码程序，把该3B代码传输到线切割机床的控制系统，然后打开工作液，按下断丝保护等按钮，最终加工出所需的高精度的导向器。

所述的微电火花加工机的导向器装置的使用材料及加工方法是，材料为黄铜合金；结构简单，需要一定的加工经验，否则加工不出性能良好的导向器，导向器左侧U型槽与导向器中心孔间的壁厚不得太厚，否则导向器无法变形；线切割所使用的电极不能太粗，否则导向器右侧缝隙会太大，导致工具电极在导向器内的回转精度降低；导向器内孔的大小十分关键，根据加工经验，我们制作出的内孔与工具电极的配合为过渡配合，加工出导向器之后，工具电极的插入十分困难，此时手动旋转工具电极，工具电极与导向器内孔之间迅速摩擦，使导向器内孔上的波纹状残余高度磨平，磨平之后工具电极便可插入导向器内孔，插入之后导向器内孔与工具电极之间的间隙还是不均匀的，插入之后把带有工具电极的导向器放在平口钳上，慢慢地对导向器施加均匀的外力，在平口钳施加的外力作用之下导向器会均匀地产生变形，此时工具电极会被夹住，无法在导向器内活动，然后松开平口钳，然后再夹住，重复几次此种操作，使导向内孔与工具电极之间的间隙更加的均匀。

所述的微电火花加工机的导向器装置的安装方法是，导向器外层需要包裹上一层绝缘外套，首先在该绝缘材料上加工出一个内孔，该内孔与导向器的外径相配合，如果不加绝缘材料，当工具电极碰触到导向器时会自动报警，机床无法进行加工，导向器与导向装置之间无绝缘材料的存在，进而直接接触，导向装置与机床本体、工作台相连，这些装置之间互相不绝缘，当没有绝缘外套时导向器相当于工件这一极，工具电极碰到导向器时相当于两个极之间进行短接，所以会产生报警；在制作绝缘外套时，绝缘外套的内孔及其外径可以利用车床进行加工。

Claims (2)

1.一种微电火花加工机的导向器装置，包括外固定导向环、导向环、调整螺钉，其特征在于：在导向环的外圆周安装外固定导向环，用两个调整螺钉将外固定导向环与导向环固定为一体，在导向环的中间部分为开口的圆柱孔B，左边为开口的U形槽A，右边为开口的V型槽C。

2.根据权利要求1所述的一种微电火花加工机的导向器装置，其特征在于：所述的微电火花加工机的导向器装置的工作原理及方法是，工具电极能穿过导向器中心孔, 导向器中心孔的右侧为一条狭窄的缝隙，在外力的作用，这条窄逢能够变得更加的狭窄，用一个调整螺钉能够起到施加外力的作用，在螺纹线位置放置调整螺钉，导向器放置在槽中；通过拧紧调整螺钉便能够施加较大的外力,当外力越大，导向器右侧开口处的变形量会越大,当螺纹顶丝给的外力足够大时，导向器的变形量会接近最大值，导向器会夹住工具电极，然后用手往上拽工具电极，工具电极无法被拽动，工具电极与导向器之间的间隙达到最小，适当的松一松调整螺钉，右侧缝隙会在本身刚性的作用下回弹，缝隙会加大，直到工具电极能够在导向器里做旋转运动时停止松调整螺钉，工具电极在导向器里面的运动间隙达到最佳工作状态，导向器的导向作用得到更好的发挥。