CN106001801A - 一种在线整形的微细电火花电极磨削装置及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种在线整形的微细电火花电极磨削装置及其使用方法，所述的装置包括基座、圆柱块电极驱动单元、砂轮驱动单元、砂轮恒定压力进给单元和储液及循环过滤单元。本发明用圆柱块电极替代长方体块电极，借助磨削实现块电极放电加工面的实时修型，解决了块电极表面因放电损耗产生不平整导致被加工电极加工质量问题，提高被加工电极的尺寸和形状精度。本发明用被加工电极沿圆柱块电极径向单向进给替代被加工电极既平行于块电极表面往复移动又垂直块电极表面做横向进给的复杂路径，实现加工程序的简单化。本发明磨削工艺采用砂轮浸液、高转速加工方式，冷却效果好，安全稳定，可以适用于电火花冲液工作环境和浸液工作环境，应用面较广。

Description

一种在线整形的微细电火花电极磨削装置及其使用方法
技术领域
本发明属于精密电火花加工领域，具体涉及一种基于块电极的微细电火花电极磨削技术。
背景技术
电火花加工电极的微型化是制作更小更精密零件的关键，许多学者在这方面进行了深入研究，取得一定的成果。自日本东京大学T.Masuzawa等人发明了线电极电火花磨削方法使微细电火花加工成为可能以来，日本京都工艺纤维大学K.Egashira等利用线电极电火花在线磨削和电解复合方法加工出微细轴，哈尔滨工业大学贾宝贤等发明单边块电极电火花磨削方法，此外还有刃口电火花磨削法、扫描放电制备法、单脉冲放电制备法、微孔反铐制备法、电铸制备法、LIGA工艺制备法等等。最常用方法包括线电极在线磨削、块电极在线磨削、刃口电极在线磨削等方式，其中以线电极在线磨削方法最高端，但效率较低、成本较高；长方体块电极在线磨削最简单、在国内应用较广。由于块电极、刃口电极与被加工电极在放电时，表面也会损耗，导致微细电极形状和尺寸精度降低，通常做法是块电极放电后，从机床取下，在平面磨床上磨削后再次使用，相应的加工效率降低，过程繁琐。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能提高被制备微细电极尺寸和形状精度并提高加工效率的在线整形微细电火花电极磨削装置及其使用方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，包括基座、圆柱块电极驱动单元、砂轮驱动单元、砂轮恒定压力进给单元和储液及循环过滤单元；
所述的圆柱块电极驱动单元包括圆柱块电极和圆柱块电极驱动电机，所述的圆柱块电极和圆柱块电极驱动电机分别安装在圆柱块电极驱动单元支架上，圆柱块电极驱动单元支架安装在基座上，圆柱块电极由圆柱块电极驱动电机通过圆柱块电极传动皮带传动；所述的圆柱块电极驱动单元支架上固定有圆柱块电极传动密封罩，圆柱块电极的传动系统密封在由圆柱块电极驱动单元支架、圆柱块电极传动密封罩和基座构成的密封腔内；
所述的砂轮恒定压力进给单元包括滑块、滑动导轨、压力调节阀和气缸，所述的滑块安装在滑动导轨上，所述的滑动导轨固定在基座上，所述的气缸的一端固定在基座上，另一端与砂轮驱动单元支架连接；气缸通过减压阀与机床气源连接；
所述的砂轮驱动单元包括圆柱砂轮和砂轮驱动电机，所述的圆柱砂轮和砂轮驱动电机分别安装砂轮驱动单元支架上，砂轮驱动单元支架与滑块固定连接，砂轮驱动电机通过砂轮传动皮带带动圆柱砂轮传动，砂轮驱动单元支架底面安装有砂轮传动密封罩，圆柱砂轮的传动系统密封在由砂轮驱动单元支架和砂轮传动密封罩构成的封闭空间内；
所述的储液及循环过滤单元包括储液槽、过滤器、循环泵、管道和出液管，所述储液槽固定在基座上，过滤器进液口置于储液槽内，通过管道与循环泵相连，循环泵出液口与出液管连接，出液管口与过滤器进液口分别位于储液槽左右两侧，实现工作液从左到右定向流动。
进一步地，所述的滑动导轨有两条，平行地固定在基座上。
进一步地，所述的滑块有两个，滑动导轨有两条，滑块A和滑块B分别安装于滑动导轨A和滑动导轨B上。
进一步地，所述的圆柱块电极和圆柱砂轮轴线平行，与基座底面垂直。
进一步地，所述的基座固定在磁力吸盘上，通过磁力吸盘与机床连接。
进一步地，所述的圆柱块电极、圆柱块电极驱动单元支架和基座均为导体。
进一步地，所述的圆柱块电极和圆柱砂轮有多种尺寸规格。
一种在线整形的微细电火花电极磨削装置的使用方法，包括以下步骤：
A、通过磁性吸盘将磨削装置固定在机床上，气缸接机床气源，圆柱块电极驱动电机和砂轮驱动电机均接通电源，调整减压阀至设定压力；
B、开机，移动机床主轴使被加工电极靠近圆柱块电极的设定位置，储液槽加注液体至液面高于圆柱砂轮上表面；
C、在被加工电极以1～3000r/m的速度转动、圆柱块电极以0.01～1m/s的线速度转动、圆柱砂轮以50～200m/s的线速度转动的条件下，圆柱砂轮在恒定压力下持续磨削圆柱块电极；
D、以机床设定初始速度沿圆柱块电极径向并向圆柱块电极靠近，当两者距离小于放电间隙时，圆柱块电极开始磨削被加工电极，同时圆柱块电极已放电侧面旋转到圆柱砂轮接触位置后被圆柱砂轮磨削整形，整形后继续参与火花放电；直至被加工电极加工到规定的尺寸。
E、停机。
进一步地，步骤B所述的储液槽加注液体至液面高于圆柱砂轮上表面50-120mm。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明用圆柱块电极替代长方体块电极，借助磨削实现块电极放电加工面的实时修型，解决了块电极表面因放电损耗产生不平整导致被加工电极加工质量问题，提高被加工电极的尺寸和形状精度；
2、本发明用被加工电极沿圆柱块电极径向单向进给替代被加工电极既平行于块电极表面往复移动又垂直块电极表面做横向进给的复杂路径，实现加工程序的简单化；
3、本发明磨削工艺采用砂轮浸液、高转速加工方式，冷却效果好，安全稳定；
4、本发明设计有储液槽，可以适用于电火花冲液工作环境和浸液工作环境，应用面较广；
5、本发明采用独立的储液及循环过滤单元实现磨削磨粒、磨削屑和放电蚀除产物的过滤，传动系统通过密封罩与工作液隔离，不污染电火花工作液；
6、本发明通过圆柱块电极、圆柱砂轮规格尺寸的系列化设计制造可以匹配不同材料、规格的电极制作。
7、本发明的高度方向即机床的Z轴方向空间尺寸小，可作为包括微细电火花加工机床在内的电火花成型加工机床附件。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明去掉储液槽和密封罩后的结构示意图。
图3是图1的俯视图。
图中：1、滑块A，2、滑动导轨A，3、砂轮驱动单元支架，4、砂轮传动密封罩，5、气缸，6、压力调节阀，7、过滤器，8、管道，9、滑动导轨B，10、滑块B，11、砂轮驱动电机，12、圆柱砂轮，13、循环泵，14、基座，15、储液槽，16、出液管，17、圆柱块电极，18、圆柱块电极驱动电机，19、圆柱块电极传动密封罩，20、圆柱块电极驱动单元支架，21、圆柱块电极传动皮带，22、砂轮传动皮带。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-3所示，一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，包括基座14、圆柱块电极驱动单元、砂轮驱动单元、砂轮恒定压力进给单元和储液及循环过滤单元；
所述的圆柱块电极驱动单元包括圆柱块电极17和圆柱块电极驱动电机18，所述的圆柱块电极17和圆柱块电极驱动电机18分别安装在圆柱块电极驱动单元支架20上，圆柱块电极驱动单元支架20安装在基座14上，圆柱块电极17由圆柱块电极驱动电机18通过圆柱块电极传动皮带21传动；所述的圆柱块电极驱动单元支架20上固定有圆柱块电极传动密封罩19，圆柱块电极17的传动系统密封在由圆柱块电极驱动单元支架20、圆柱块电极传动密封罩19和基座14构成的密封腔内；
所述的砂轮恒定压力进给单元包括滑块、滑动导轨、压力调节阀6和气缸5，所述的滑块安装在滑动导轨上，所述的滑动导轨固定在基座14上，所述的气缸5的一端固定在基座14上，另一端与砂轮驱动单元支架3连接；气缸5通过减压阀与机床气源连接；
所述的砂轮驱动单元包括圆柱砂轮12和砂轮驱动电机11，所述的圆柱砂轮12和砂轮驱动电机11分别安装砂轮驱动单元支架3上，砂轮驱动单元支架3与滑块固定连接，砂轮驱动电机11通过砂轮传动皮带22带动圆柱砂轮12传动，砂轮驱动单元支架3底面安装有砂轮传动密封罩4，圆柱砂轮12的传动系统密封在由砂轮驱动单元支架3和砂轮传动密封罩4构成的封闭空间内；
所述的储液及循环过滤单元包括储液槽15、过滤器7、循环泵13、管道和出液管16，所述储液槽15固定在基座14上，过滤器7进液口置于储液槽15内，通过管道与循环泵13相连，循环泵13出液口与出液管16连接，出液管16口与过滤器7进液口分别位于储液槽15左右两侧，实现工作液从左到右定向流动。
进一步地，所述的滑动导轨有两条，平行地固定在基座14上。
进一步地，所述的滑块有两个，滑动导轨有两条，滑块A1和滑块B10分别安装于滑动导轨A2和滑动导轨B9上。
进一步地，所述的圆柱块电极17和圆柱砂轮12轴线平行，与基座14底面垂直。
进一步地，所述的基座14固定在磁力吸盘上，通过磁力吸盘与机床连接。
进一步地，所述的圆柱块电极17、圆柱块电极驱动单元支架20和基座14均为导体。
进一步地，所述的圆柱块电极17和圆柱砂轮12有多种尺寸规格。
一种在线整形的微细电火花电极磨削装置的使用方法，包括以下步骤：
F、通过磁性吸盘将磨削装置固定在机床上，气缸5接机床气源，圆柱块电极驱动电机18和砂轮驱动电机11均接通电源，调整减压阀至设定压力；
G、开机，移动机床主轴使被加工电极靠近圆柱块电极17的设定位置，储液槽15加注液体至液面高于圆柱砂轮12上表面；
H、在被加工电极以1～3000r/m的速度转动、圆柱块电极17以0.01～1m/s的线速度转动、圆柱砂轮12以50～200m/s的线速度转动的条件下，圆柱砂轮12在恒定压力下持续磨削圆柱块电极17；
I、以机床设定初始速度沿圆柱块电极17径向并向圆柱块电极17靠近，当两者距离小于放电间隙时，圆柱块电极17开始磨削被加工电极，同时圆柱块电极17已放电侧面旋转到圆柱砂轮12接触位置后被圆柱砂轮12磨削整形，整形后继续参与火花放电；直至被加工电极加工到规定的尺寸。
J、停机。
进一步地，步骤B所述的储液槽15加注液体至液面高于圆柱砂轮12上表面50-120mm。
实施例：
如图1-3所示，以直径为1mm的铜圆柱电极毛坯加工直径为0.5mm、长度为20mm的铜圆柱电极。
将本发明固定在AD30Ls电火花成型加工机床的磁性吸盘上，电极毛坯装夹到主轴3R卡头上，气缸5接机床气源，圆柱块电极驱动电机18和砂轮驱动电机11接通电源，调整压力调节阀6至合适压力，机床开机，移动机床主轴调整被加工电极靠近圆柱块电极17，设置工作液面在圆柱砂轮12上面100mm，设定合适电火花加工参数，机床主轴以20r/m速度转动、以机床设定初始速度向圆柱块电极17移动，开始放电加工，圆柱块电极17以1m/s线速度转动把已放电区域转动到圆柱砂轮12接触位置，被圆柱砂轮12以线速度为50m/s速度磨削去除，又转回放电区域，在气缸5作用下，圆柱砂轮12保持恒定压力继续磨削，被加工电极被持续放电磨削，直至加工到规定的尺寸，停机。加工过程中，圆柱块电极17在恒压力圆柱砂轮12作用下实现在线实时整形，机床主轴带动被加工电极做单向进给运动，被加工电极始终与高精度的圆柱块电极17侧面放电，保证加工质量和加工效率。
本发明不局限于本实施例，任何在本发明披露的技术范围内的等同构思或者改变，均列为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，其特征在于：包括基座(14)、圆柱块电极驱动单元、砂轮驱动单元、砂轮恒定压力进给单元和储液及循环过滤单元；
所述的圆柱块电极驱动单元包括圆柱块电极(17)和圆柱块电极驱动电机(18)，所述的圆柱块电极(17)和圆柱块电极驱动电机(18)分别安装在圆柱块电极驱动单元支架(20)上，圆柱块电极驱动单元支架(20)安装在基座(14)上，圆柱块电极(17)由圆柱块电极驱动电机(18)通过圆柱块电极传动皮带(21)传动；所述的圆柱块电极驱动单元支架(20)上固定有圆柱块电极传动密封罩(19)，圆柱块电极(17)的传动系统密封在由圆柱块电极驱动单元支架(20)、圆柱块电极传动密封罩(19)和基座(14)构成的密封腔内；
所述的砂轮恒定压力进给单元包括滑块、滑动导轨、压力调节阀(6)和气缸(5)，所述的滑块安装在滑动导轨上，所述的滑动导轨固定在基座(14)上，所述的气缸(5)的一端固定在基座(14)上，另一端与砂轮驱动单元支架(3)连接；气缸(5)通过减压阀与机床气源连接；
所述的砂轮驱动单元包括圆柱砂轮(12)和砂轮驱动电机(11)，所述的圆柱砂轮(12)和砂轮驱动电机(11)分别安装砂轮驱动单元支架(3)上，砂轮驱动单元支架(3)与滑块固定连接，砂轮驱动电机(11)通过砂轮传动皮带(22)带动圆柱砂轮(12)传动，砂轮驱动单元支架(3)底面安装有砂轮传动密封罩(4)，圆柱砂轮(12)的传动系统密封在由砂轮驱动单元支架(3)和砂轮传动密封罩(4)构成的封闭空间内；
所述的储液及循环过滤单元包括储液槽(15)、过滤器(7)、循环泵(13)、管道和出液管(16)，所述储液槽(15)固定在基座(14)上，过滤器(7)进液口置于储液槽(15)内，通过管道与循环泵(13)相连，循环泵(13)出液口与出液管(16)连接，出液管(16)口与过滤器(7)进液口分别位于储液槽(15)左右两侧，实现工作液从左到右定向流动。
2.根据权利要求1所述的一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，其特征在于：所述的滑动导轨有两条，平行地固定在基座(14)上。
3.根据权利要求1所述的一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，其特征在于：所述的滑块有两个，滑动导轨有两条，滑块A(1)和滑块B(10)分别安装于滑动导轨A(2)和滑动导轨B(9)上。
4.根据权利要求1所述的一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，其特征在于：所述的圆柱块电极(17)和圆柱砂轮(12)轴线平行，与基座(14)底面垂直。
5.根据权利要求1所述的一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，其特征在于：所述的基座(14)固定在磁力吸盘上，通过磁力吸盘与机床连接。
6.根据权利要求1所述的一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，其特征在于：所述的圆柱块电极(17)、圆柱块电极驱动单元支架(20)和基座(14)均为导体。
7.根据权利要求1所述的一种在线整形的微细电火花电极磨削装置，其特征在于：所述的圆柱块电极(17)和圆柱砂轮(12)有多种尺寸规格。
8.一种在线整形的微细电火花电极磨削装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、通过磁性吸盘将磨削装置固定在机床上，气缸(5)接机床气源，圆柱块电极驱动电机(18)和砂轮驱动电机(11)均接通电源，调整减压阀至设定压力；
B、开机，移动机床主轴使被加工电极靠近圆柱块电极(17)的设定位置，储液槽(15)加注液体至液面高于圆柱砂轮(12)上表面；
C、在被加工电极以1～3000r/m的速度转动、圆柱块电极(17)以0.01～1m/s的线速度转动、圆柱砂轮(12)以50～200m/s的线速度转动的条件下，圆柱砂轮(12)在恒定压力下持续磨削圆柱块电极(17)；
D、以机床设定初始速度沿圆柱块电极(17)径向并向圆柱块电极(17)靠近，当两者距离小于放电间隙时，圆柱块电极(17)开始磨削被加工电极，同时圆柱块电极(17)已放电侧面旋转到圆柱砂轮(12)接触位置后被圆柱砂轮(12)磨削整形，整形后继续参与火花放电；直至被加工电极加工到规定的尺寸；
E、停机。
9.根据权利要求8所述的一种在线整形的微细电火花电极磨削装置的使用方法，其特征在于：步骤B所述的储液槽(15)加注液体至液面高于圆柱砂轮(12)上表面50-120mm。
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