CN105108248A - 一种慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，其包括一定位芯轴，该定位芯轴上间隔地套设作为电极直径较大的电极和直径较小的垫片；所述定位芯轴上设置轴向定位结构，使得所述电极片和垫片在定位芯轴上定位。该发明提供的组合电极具有易于制造和保证加工精度、易于调整组合成各种微细槽宽槽间距并形成系列标准的特点。用本发明提供的组合电极加工慢波结构，其加工精度可以得到保障。另外，本发明提供的组合电极比整体式电极还具有对于损耗的电极片可方便更换从而重复使用降低使用成本的优点。本发明还提供了所述叠式组合电极的制作方法。

Description

一种慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极及其制作方法

技术领域

本发明属于电加工技术领域，涉及一种慢波结构电火花加工电极，尤其是提供一种慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极；本发明还提供该叠式组合电极的制作方法。

背景技术

慢波结构是微波真空电子器件实现微波信号的产生或放大的最核心部件，广泛应用于国防和民用领域。随着现代工业的向前发展，对器件的工作频段要求越来越高，希望得到的功率也越来越大，这已成为真空电子器件追求的目标。

慢波结构具有尺寸小、精度高、内槽排布密实且微细、结构异型等特点，在众多的精密加工工艺技术中，采用精密微细电火花加工技术不仅能够得到非常窄的槽，而且能够达到很高的尺寸精度和表面粗糙度的要求。

慢波结构一般在孔的内表面或轴的外表面上加工很多条宽度很窄、深度较浅的微细槽。如图1和图2所示为一类具有慢波结构的零件结构的一个例子。该类零件需要加工的主要部位包括沟槽直径D，基体直径d，沟槽宽度a，沟槽间距b等几个主要尺寸，同时沟槽的外形尺寸根据产生的波谱特性不同而有不同的要求。

以下是图1和图2所示的慢波结构零件的主要尺寸及精度要求：

1.慢波结构沟槽直径D：Φ6.2±0.01mm；

2.慢波结构基孔直径d：Φ6±0.01mm；

3.沟槽宽度a：0.15mm；

4.沟槽距离b：0.35±0.01mm；

5.慢波结构总长度L：27×0.15＋26×0.2=9.25mm；

6.加工表面粗糙度为Ra≤1.6μm。

以上尺寸中，D和d尺寸相差很小，其差值决定槽深尺寸很小。

加工上述零件的工具电极是电火花加工中必不可少的工具之一，方便而准确的制造出电极是一个十分重要的问题，由于电极的材料、类型、几何形状复杂程度及精度要求的不同，电极的加工方法也不同，最常用的电极制造方法有机械加工法和电极与凸模联合磨削的方法。电极的结构形式应根据型腔的尺寸大小、复杂程度及电极的加工工艺性来确定，常用的电极结构形式是整体电极。但是，对于图1所示的慢波结构，由于具有尺寸小，结构复杂，精度要求高的特点，采用机械加工的方法加工整体电极很难满足精确加工要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够加工结构复杂精度要求高的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极。

本发明另一个目的是提供该慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极的制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，包括一定位芯轴，该定位芯轴上间隔地套设作为电极直径较大的电极片和直径较小的垫片；所述定位芯轴上设置轴向定位结构，使得所述电极片和垫片在定位芯轴上定位。

所述电极片的厚度决定加工槽的宽度，垫片的厚度决定加工相邻内槽的间距。

所述电极片和所述垫片与所述定位芯轴均为过盈配合。

所述电极片优选圆铜片。所述垫片也可以由与所述电极片相同的铜材质制作。

更具体地，所述圆铜片和铜材质垫片的孔径与定位芯轴的过盈度即定位芯轴的轴径与圆铜片和垫片的孔径之差）约为0.002-0.005mm。

优选所述定位芯轴的轴公差为h6，所述圆铜片和垫片的孔公差是P7。

圆铜片和垫片在定位芯轴上的过盈程度不能太大，如果过大，在安装过程中就很难避免两者尤其是圆铜片的形变，由此则可能造成电极的精度降低，影响慢波结构的加工精度。但是，如果过盈程度较小，则不能保证圆铜片与定位芯轴的一体化程度，这样也会影响到将来加工慢波结构时候的加工精度。

所述定位芯轴上设置的轴向定位结构优选是：在套设电极片和垫片的轴段两侧，其中一侧为直径较大的轴段形成定位轴肩，该较大直径的轴段的直径小于电极的直径，另一侧套设一定位轴套，在定位轴套的外侧的定位芯轴上设置螺纹，以用锁紧螺母顶抵所述定位轴套而固定并压实所述定位芯轴上的所述圆铜片和垫片。

所述定位轴套与定位芯轴为过渡配合，以满足定位精度和接触的稳定性要求。

上述慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极的制作方法是：

步骤1：制作出定位芯轴；

步骤2：根据慢波结构中内槽宽度和相邻内槽的间距选择设定电极片和垫片的厚度，依此设定厚度选择同样厚度的制作电极的片材或研磨制作电极片材的厚度达到设定厚度要求作为备选材料，然后制成圆形电极和垫片；

步骤3：将所述定位芯轴冷却或将所述电极片和垫片加热，再将所述电极片和垫片间隔地套设在定位芯轴上，通过定位结构轴向定位，通过锁紧螺母固定并压实；

步骤4：将步骤3中组合好且温度恢复到常温电极片和垫片与定位芯轴固为一体的电极毛坯安装在电火花成形机床的主轴上，利用电火花成形机床的在机反拷贝功能，对电极外径进行在机修正，使得电极的外圆周面的尺寸、圆柱度和同轴度满足设计要求，完成所需尺寸的叠式组合电极的制作。

在机修正的具体操作过程可以是，将所述电极毛坯固定在电火花成形机床的主轴上，其旋转并沿与主轴侧面平行的轴线方向移动，通过设置在电极毛坯一侧的材质为铜钨合金的修正块进行修正。

这种在机修正电极的方法既保证了电极外圆的尺寸、圆柱度和同轴度，又保证了电极在机床上的相对精确位置。

步骤2中，电极片和垫片通过单向走丝电火花线切割机床或压制的方法制作。

本发明提供的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，与传统的整体式电极相比，该电极具有易于制造和保证加工精度的特点，具有易于调整组合成各种微细槽宽槽间距并形成系列标准的特点。现有整体式电极，用机加工方式车削或铣削制作出电极片和其间的沟槽，其精细度和细密度都受到加工刀具的限制，其形状尺寸精度又受到机加工精度限制，而这些问题在本发明提供的组合电极，都是非常容易解决的。圆铜片和垫片可以通过选择符合要求厚度的片材采用单向走丝电火花线切割机床或压制的方法制作，由此可以制出更加精细的电极，加工更加精细的慢波结构的微细内槽，慢波结构中内槽的细密性可以通过本组合电极方便地得到，制作的圆铜片和垫片可以容易地保证其形状和尺寸精度，因此，将其叠合起来制成组合电极也可以获得很高的精度，用本发明提供的组合电极加工慢波结构，其加工精度可以得到保障。另外，本发明提供的组合电极比整体式电极还具有对于损耗的电极圆铜片可方便更换从而重复使用降低使用成本的优点。

下面通过附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为慢波结构工件的一种结构的示意图。

图2为图1中慢波结构的局部放大结构示意图。

图3为本发明提供的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极结构示意图。

图4为图3所示组合电极中圆铜片的结构示意图。

图5为图3所述组合电极中垫片的结构示意图。

图6为图3所示组合电极中定位芯轴的结构示意图。

图7和图7a为图3所示组合电极中锁紧螺母的结构示意图。

图8为图3所示组合电极中定位套筒的结构示意图。

具体实施方式

如图3至图8所示是本发明提供的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，该电极由定位芯轴1、电极片2、垫片3、定位轴套4与锁紧螺母5组成。电极片为铜质的铜圆片3。该定位芯轴1上间隔地套设作为电极直径较大的圆铜片2和直径较小的垫片3；定位芯轴1上设置轴向定位结构，使得圆铜片2和垫片3在定位芯轴1上定位。

垫片3与电极圆铜片2可以为同一材质。定位芯轴1可以为调制处理的45钢制成。

轴向定位结构在本实施例中是：在套设圆铜片2和垫片3的轴段两侧，其中一侧为直径较大的轴段形成定位轴肩，该较大直径的轴段的直径小于圆铜片2的直径，另一侧套设一轴向定位轴套4，在轴向定位轴套4的外侧的定位芯轴1上设置螺纹，锁紧螺母5旋入定位芯轴1顶抵轴向定位轴套4而固定并压实定位芯轴1上的圆铜片2和垫片3。

当然，轴向定位结构也可以采用其他结构，例如可以是在定位芯轴的两侧设置螺纹，套设定位轴套并用螺母固定。

圆铜片2的厚度决定加工慢波结构内槽的宽度a，垫片3的厚度决定加工慢波结构相邻内槽的间距b。

圆铜片2和垫片3与定位芯轴1均为过盈配合。更具体地，所述圆铜片和铜材质垫片的孔径与定位芯轴的过盈度(即定位芯轴的轴径与圆铜片和垫片的孔径之差）约为0.002-0.005mm。

在本实施例中，如图4、5、6所示，定位芯轴1和圆铜片2的孔为基轴制过盈配合，定位芯轴1的轴公差为h6，Φ3⁰ _-0.006，圆铜片2和垫片3的孔公差是P7,Φ3^-0.006 _-0.016。

轴向定位轴套4与定位芯轴1为过渡配合，轴向定位轴套的孔径Φ3^+0.01 ₀，以满足定位精度和接触的稳定性要求。

叠式组合电极的制作方法是：

步骤1：制作出定位芯轴；

步骤2：根据慢波结构中内槽宽度和相邻内槽的间距选择设定圆铜片2和垫片3的厚度，依此设定厚度选择同样厚度的制作电极的片材或研磨制作电极片材的厚度达到设定厚度要求作为备选材料，然后制成圆形电极片和垫片；

步骤3：将定位芯轴1冷却和/或将所述电极片和垫片加热，再将圆铜片2和垫片3间隔地套设在定位芯轴1上，通过定位结构轴向定位，该轴向定位装置是定位轴肩和锁紧螺母，套在定位芯轴上的圆铜片和垫片的一端抵在定位轴肩上，另一端通过锁紧螺母5固定并压实。

步骤4：将步骤3中组合好且温度恢复到常温电极片和垫片与定位芯轴固为一体的电极毛坯安装在电火花成形机床的主轴上，利用电火花成形机床的在机反拷贝功能，对电极外径进行在机修正，使得电极的外圆周面的尺寸、圆柱度和同轴度满足设计要求，完成所需尺寸的叠式组合电极。

在机修正的具体操作过程可以是，将所述电极毛坯固定在电火花成形机床的主轴上，其旋转并沿与主轴侧面平行的轴线方向移动，通过设置在电极毛坯一侧的材质为铜钨合金的修正块进行修正。

步骤2中，电极片和垫片通过单向走丝电火花线切割机床或压制的方法制作。

这种在机修正电极的方法既保证了电极外圆的尺寸、同轴度和圆柱度，又保证了电极在机床上的相对精确位置。

Claims (8)

1.一种慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，其特征在于：包括一定位芯轴，该定位芯轴上间隔地套设作为电极直径较大的电极片和直径较小的垫片；所述定位芯轴上设置轴向定位结构，使得所述电极片和垫片在定位芯轴上定位。

2.根据权利要求1所述的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，其特征在于：所述电极片为圆铜片；和/或，所述垫片由与所述电极片相同的铜材质制作；和/或，所述定位芯轴为调制处理的45钢制成；和/或，

所述电极片和所述垫片与所述定位芯轴均为过盈配合。

3.根据权利要求2所述的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，其特征在于：铜材质的所述电极片和铜材质垫片的孔径与所述定位芯轴的过盈度为：

定位芯轴的轴径与电极片和垫片的孔径之差为0.002-0.005mm；或者，

所述定位芯轴的轴公差为h6，所述电极片和垫片的孔公差是P7。

4.根据权利要求1至3之一所述的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，其特征在于：所述定位芯轴上设置的轴向定位结构是：在套设所述电极片和垫片的轴段两侧，其中一侧为直径较大的轴段形成定位轴肩，该较大直径的轴段的直径小于电极的直径，另一侧套设一轴向定位轴套，在该轴向定位轴套的外侧用锁紧螺母固定并压实所述定位芯轴上的所述电极片和垫片。

5.根据权利要求4所述的慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极，其特征在于：所述轴向定位轴套与所述定位芯轴为过渡配合。

6.一种慢波结构微细内槽电火花加工用叠式组合电极的制作方法是：

步骤1：制作出定位芯轴；

步骤2：根据慢波结构中内槽宽度和相邻内槽的间距选择设定电极片和垫片的厚度，依此设定厚度选择同样厚度的制作电极的片材或研磨制作电极片材的厚度达到设定厚度要求作为备选材料，然后制成圆形电极片和垫片；

步骤3：将定位芯轴冷却和/或将所述电极片和垫片加热，再将圆铜片和垫片间隔地套设在定位芯轴上，通过定位结构轴向定位，该轴向定位装置是定位轴肩和锁紧螺母，套在定位芯轴上的圆铜片和垫片的一端抵在定位轴肩上，另一端通过锁紧螺母固定并压实；

步骤4：将步骤3中组合好且温度恢复到常温电极片和垫片与定位芯轴固为一体的电极毛坯安装在电火花成形机床的主轴上，利用电火花成形机床的在机反拷贝功能，对电极外径进行在机修正，使得电极的外圆周面的尺寸、圆柱度和同轴度满足设计要求，完成所需尺寸的叠式组合电极的制作。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：在机修正的具体操作过程是，将所述电极毛坯固定在电火花成形机床的主轴上，其旋转并沿与主轴侧面平行的轴线方向移动，通过设置在电极毛坯一侧的材质为铜钨合金的修正块进行修正。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于：在所述步骤2中，电极片和垫片通过单向走丝电火花线切割机床或压制的方法制作。