CN106944684A - 一种微细轴侧表面平台加工方法 - Google Patents

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李国�
宋成伟
袁光辉
高莎莎
初巧妹
刘峰
李朝阳
易泰民
杨洪
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    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明公开了一种微细轴侧表面平台加工方法，所述的平台加工方法如下：在电火花铣床上，通过线电极磨削装置在线加工电极，直至电极直径小于平台长度和宽度的最小值，通过分层铣削加工技术编制数控程序，在加工过程中设置不加工区域的一点为参考点，完成每一层加工后通过参考点测试电极损耗数值，对电极损耗进行在线补偿，直至Z方向进给深度满足要求。本发明适用于微小轴类零件侧表面平台加工，本发明加工方法简单，实施方便，易操作。

Description

一种微细轴侧表面平台加工方法
技术领域
本发明属于微细加工领域，具体涉及一种微细轴侧表面平台加工方法，适用于微小轴类零件侧表面平台加工。
背景技术
在现代工业生产中，微小轴类零件在钟表、激光惯性聚变物理实验等流域有广泛的用途。如在惯性约束聚变间接驱动冲击波实验用靶中，需要在黑腔侧表面加工平台，实验用金黑腔制备一般采用在紫铜微细轴（直径Ø0.8mm~Ø10.0mm）电镀金层，通过在硝酸中腐蚀去除紫铜微细轴，获得具有侧表面平台的金黑腔样品。
在微细轴侧表面平台的加工方面，国内外均有采用气浮飞刀铣削加工方法的报道，美国LANL在直径1mm的紫铜微细轴表面铣削加工长1mm，宽0.8mm的平台，名称为“惯性约束聚变用黑腔制备技术”（LA-UR-94-2065[R].California: Los Alamos nationallaboratory, 1994.）的文章，公开了一种微细轴侧表面平台加工方法；中物院激光聚变研究中心采用电火花成型加工方法对微细轴侧表面平台进行加工，名称为“黑腔芯轴平台微细电火花加工技术”（强激光与粒子束，2014（12）：122006）的文章，公开了一种微细轴侧表面平台加工方法。然而，采用气浮飞刀铣削方式加工柱腔平台，存在以下问题：（1）从飞刀铣削运动轨迹可知，平台在径向方向为圆弧，而不是在线，从而在加工过程中需增加平台长度方向尺寸；（2）飞刀铣削为断续切削加工，且飞刀需设计成较尖锐的尖刀，刀具破损的可能性增加，从而使加工成本大大增加；（3）飞刀铣削等机械加工方法存在切削宏观力，微细轴激光作用有效区域与轴夹持部分连接处直径仅有380μm，与激光入射孔的大小相同，由于宏观作用力的存在，加工过程中可能导致零件变形，从而影响后续加工；（4）电火花成型加工工具电极需通过其它机械加工方法（如：电火花线切割加工）制造，再安装在机床主轴上，这样就导致电极制造过程及二次装夹过程中产生较大的误差，且方形电极与工件（镀金层的微细轴）的轴向方向可能存在一定的角度误差，电极在加工过程中必然存在损耗，从而导致平台平面度大于10μm，且在大批量生产过程中需不断更换电极，从而也会带来误差，影响加工效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种微细轴侧表面平台加工方法，适用于微小轴类零件侧表面平台加工。
本发明为了解决上述问题所采用的技术步骤如下：
a.在电火花铣床上Z轴安装工具电极，X轴安装工件；
b.在线加工电极，直至电极直径小于所加工平台长、宽的最小值；
c.通过显微镜侧向瞄准装置确定工件坐标系X轴、Y轴零点，通过电极与工件接触感知确定工件坐标系Z轴零点；
d.输入分层铣削加工参数；
e.输入电火花铣削放电参数；
f.在微细轴表面工件不加工的区域选择一点作为参考点；
g.完成一层铣削加工后，电极回参考点通过接触感知确定电极的Z方向损耗长度，进行Z方向电极损耗补偿；
h.重复步骤g，直至电极的Z方向进给深度满足要求为止。
所述的步骤e中加工极性为负极性，电压：100V，峰值电流:45A，脉冲宽度：6µs，频率：100Hz，增益：700，能量：110J。
所述的步骤a中工具电极的材料采用钨钢。
本发明的一种微细轴侧表面平台加工方法的有益效果是：相对与电火花成型机械加工而言，避免了机械加工存在宏观切削力而导致微细轴在加工过程中变形；避免了飞刀铣削平台在径向方向存在圆弧过渡区域；且电极成本远小于金刚石刀具成本。相对与电火花成型加工平台而言，避免了方形电极装夹过程中与工件的轴向方向可能存在一定的角度误差；且提高了平台表面平面度，采用电火花成型加工平台，表面平面度大于10μm，本发明加工平台表面平面度可达小于0.5μm。本发明加工方法简单，实施方便，易操作。
附图说明
图1a为具有侧表面平台的微细轴的主视图；
图1b为具有侧表面平台的微细轴的俯视图；
图中，1.平台 2.微细轴 3.参考点。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1
在直径1mm的紫铜微细轴表面铣削加工长（L）1.0mm，宽（W）0.8mm的平台；
图1a为具有侧表面平台的微细轴的主视图，图1b为具有侧表面平台的微细轴的俯视图。
在图1a、图1b中，本发明的微细轴侧表面平台加工方法包括以下步骤：
1.在电火花铣床上Z轴安装工具电极，X轴安装工件；
2.通过线电极在线磨削装置在线加工电极，直至电极直径Ø＜0.8mm。
3.工件坐标系零点选择在微细轴2侧表面平台1中心（设为O点），通过电火花加工侧向瞄准装置确定工件坐标系X轴、Y轴零点，通过电极与工件接触感知确定工件坐标系Z轴零点；
4.采用分层铣削方法编制数控加工程序；
5.确定放电参数；
6.在芯轴表面工件坐标系Y轴、Z轴均为零且不加工的区域选择一点R作为参考点3，设∣XR∣＞0.5mm；
7.完成一层铣削加工后，电极回参考点通过接触感知确定电极Z方向损耗长度，进行电极Z方向损耗补偿；
8.重复步骤7，直至Z方向进给深度满足要求，电极损耗数值小于平台平面度要求数值0.5μm为止。
所述的步骤e中加工极性为负极性，电压：100V，峰值电流:45A，脉冲宽度：6µs，频率：100Hz，增益：700，能量：110J。
所述的步骤a中工具电极的材料采用钨钢。

Claims (3)

1.一种微细轴侧表面平台加工方法，其特征在于：所述的平台加工方法，依次包含如下步骤：
a.在电火花铣床上Z轴安装工具电极，X轴安装工件；
b.在线加工电极，直至电极直径小于所加工平台长、宽的最小值；
c.通过显微镜侧向瞄准装置确定工件坐标系X轴、Y轴零点，通过电极与工件接触感知确定工件坐标系Z轴零点；
d.输入分层铣削加工参数；
e.输入电火花铣削放电参数；
f.在微细轴表面工件不加工的区域选择一点作为参考点；
g.完成一层铣削加工后，电极回参考点通过接触感知确定电极的Z方向损耗长度，进行Z方向电极损耗补偿；
h.重复步骤g，直至电极的Z方向进给深度满足要求为止。
2.根据权利要求1所述的一种微细轴侧表面平台加工方法，其特征在于：所述的步骤e中加工极性为负极性，电压：100V，峰值电流:45A，脉冲宽度：6µs，频率：100Hz，增益：700，能量：110J。
3.根据权利要求1所述的一种微细轴侧表面平台加工方法，其特征在于：所述的步骤a中工具电极的材料采用钨钢。
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