CN107931753B - 加工微回转体结构的方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种加工微回转体结构的方法，通过薄片队列微电极进行加工，包括：通过薄片队列微电极上的第一薄片微电极依次对工件上与第一薄片微电极一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构或微棱柱结构；通过与微棱锥结构或微棱柱结构相应的第二薄片微电极对旋转的微棱锥结构或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构。本发明加工微回转体结构的方法，通过薄片队列微电极进行实现加工微回转体结构，电极的加工时间短，加工更方便，使回转体的加工效率更高，成本更低，且电极在加工微回转体结构的过程中损耗更小。

Description

加工微回转体结构的方法

技术领域

本发明涉及到回转体加工领域，特别是涉及到一种加工微回转体结构的方法。

背景技术

宏观尺度上的回转体结构主要是通过数控铣削加工获得，在微观尺度上的微回转体结构的加工方法目前还不是很多。随着微型零部件被越来越广泛地应用于工业领域，开发一种针对微回转体结构的加工方法则显得十分必要；现今的电火花加工回转体的方法，需要将多个片状电极层叠并连接，圆柱形微电极需要大面积层层扫描铣削放电加工，不但电极加工费时，而且整个加工过程耗时较长，加工效率低，且在加工回转体的过程中电极的损耗较大。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种利用薄片队列微电极的加工微回转体结构的方法。

本发明提出一种加工微回转体结构的方法，通过薄片队列微电极进行加工，包括：

通过薄片队列微电极上的第一薄片微电极依次对工件上与第一薄片微电极一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构或微棱柱结构；

通过与微棱锥结构或微棱柱结构相应的第二薄片微电极对旋转的微棱锥结构或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构。

进一步地，通过薄片队列微电极上的第一薄片微电极依次对工件上与第一薄片微电极一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构或微棱柱结构的步骤之前包括：

根据微回转体结构设计并加工出相应的薄片队列微电极。

进一步地，根据微回转体结构设计并加工出相应的薄片队列微电极的步骤包括：

通过辅助设计CAD软件系统，对工件的微回转体结构建立CAD几何模型；

根据微回转体结构的CAD几何模型建立对应的正棱锥或正棱柱的CAD几何模型，并且使棱面与微回转体结构的外表曲面相切；

根据正棱锥或正棱柱和微回转体结构的CAD几何模型分别建立一组与正棱锥或正棱柱的棱面相对应的第一薄片微电极的CAD几何模型和一个对应微回转体结构的外表曲面的第二薄片微电极的CAD几何模型；

按照计算机中第一薄片微电极和第二薄片微电极的CAD几何模型在一片薄片微电极材料上逐个切割出多个第一薄片微电极以及一个第二薄片微电极；

去除薄片微电极材料上的废料后得到包括一组第一薄片微电极和一个第二薄片微电极的薄片队列微电极；

第一薄片微电极队列排列，第二薄片微电极位于第一薄片微电极队列的末端所在侧。

进一步地，多个第一薄片微电极之间的间距相同。

进一步地，通过薄片队列微电极上的第一薄片微电极依次对工件上与第一薄片微电极一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构或微棱柱结构的步骤包括：

第一个第一薄片微电极对准工件进行微细电火花加工，其它第一薄片微电极悬空；通过第一个第一薄片微电极上下往返式的进行微细电火花加工，在工件上加工出对应于第一个第一薄片微电极的微棱锥结构或微棱柱结构的棱面；

运动平台移动薄片队列微电极，工件旋转到设定角度，以使后一个第一薄片微电极在工件上上下往返式的微细电火花加工，加工出对应于后一个第一薄片微电极的微棱锥结构或微棱柱结构的棱面，依此类推在工件上加工出微棱锥结构或微棱柱结构。

进一步地，通过与微棱锥结构或微棱柱结构相应的第二薄片微电极对旋转的微棱锥结构或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构的步骤包括：

运动平台移动薄片队列微电极，以使第二薄片微电极与微棱锥结构或微棱柱结构在设定位置相对；

第二薄片微电极到达加工位置，第二薄片微电极与微棱锥结构或微棱柱结构相对旋转，同时伴随着第二薄片微电极对微棱锥结构或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构。

进一步地，在第二薄片微电极与微棱锥结构或微棱柱结构相对旋转时，微棱锥结构或微棱柱结构绕其轴线旋转。

进一步地，薄片队列微电极的厚度尺寸≤1.0mm。

进一步地，薄片队列微电极的材料是铜板、钨板、石墨板、镍板、钼板或钢板。

本发明加工微回转体结构的方法，通过薄片队列微电极进行实现加工微回转体结构，电极的加工时间短，加工更方便，使回转体的加工效率更高，成本更低，且电极在加工微回转体结构的过程中损耗更小。

附图说明

图1是本发明加工微回转体结构的方法一实施例的步骤示意图；

图2是本发明加工微回转体结构的方法另一实施例的步骤示意图；

图3是步骤S1一实施例的步骤示意图；

图4是步骤S10一实施例的步骤示意图；

图5是步骤S20一实施例的步骤示意图；

图6是薄片队列微电极与微回转体结构和微棱锥结构间对应关系示意图；

图7是具有微回转体结构的工件的结构示意图；

图8是具有微棱锥结构结构的工件的结构示意图；

图9是加工出微回转体结构的工件的结构示意图；

图10是薄片队列微电极加工工件的原理示意图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1及图6-10，本发明加工微回转体结构的方法，通过薄片队列微电极1进行加工，包括：

S10、通过薄片队列微电极1上的第一薄片微电极11依次对工件4上与第一薄片微电极11一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构2或微棱柱结构；

S20、通过与微棱锥结构2或微棱柱结构相应的第二薄片微电极12对旋转的微棱锥结构2或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构3。

上述步骤S10中，微棱锥结构2或微棱柱结构都包括多对相对的棱面，棱面由第一薄片微电极11进行微细电火花加工获得，每一个第一薄片微电极11加工出一对棱面；微棱锥结构2或微棱柱结构可以有3、4、5、6对棱面，棱面越多微棱锥结构2或微棱柱结构就越接近微回转体结构3；其中，第一薄片微电极11的数量大于等于棱面数量的1/2。

上述步骤S20中，第二薄片微电极12按照工作顺序排在第一薄片微电极11队列的后方，队列最后方的第一薄片微电极11与第二薄片微电极12之间可以设有修正薄片微电极13；修正薄片微电极13可以在上述步骤S20之前通过微细电火花加工对微棱锥结构2或微棱柱结构的外侧进行清理；在清理过程中修正薄片微电极13与微棱锥结构2或微棱柱结构相对旋转；修正薄片微电极13的结构不会与微棱锥结构2或微棱柱结构产生电火花，只会清理微棱锥结构2或微棱柱结构外侧部分，方便在步骤S20时，第二薄片微电极12受干扰更小，加工出微回转体结构3的形状更稳定。

请一并参照图2，步骤S10之前包括：

S1、根据微回转体结构3设计并加工出相应的薄片队列微电极1。

在上述步骤S1中，可以通过激光切割、线切割或高能离子束加工出相应的薄片队列微电极1。

请一并参照图3，步骤S1包括：

S1a、通过辅助设计CAD软件系统，对工件的微回转体结构3建立CAD几何模型。

S1b、根据微回转体结构3的CAD几何模型建立对应的正棱锥或正棱柱的CAD几何模型，并且使棱面与微回转体结构3的外表曲面相切。

S1c、根据正棱锥或正棱柱和微回转体结构3的CAD几何模型分别建立一组与正棱锥或正棱柱的棱面相对应的第一薄片微电极11的CAD几何模型和一个对应微回转体结构3的外表曲面的第二薄片微电极12的CAD几何模型。

S1d、按照计算机中第一薄片微电极11和第二薄片微电极12的CAD几何模型在一片薄片微电极材料上逐个切割出多个第一薄片微电极11以及一个第二薄片微电极12。

S1e、去除薄片微电极材料上的废料后得到包括一组第一薄片微电极11和一个第二薄片微电极12的薄片队列微电极1。

在上述步骤S1a中，微回转体结构3为对称的正微回转体结构3。

在上述步骤S1b中，正棱锥或正棱柱是根据微回转体结构3而得出；当微回转体结构3是圆锥形，建立正棱锥的CAD几何模型；当微回转体结构3是圆柱形，建立正棱柱的CAD几何模型，无论是正棱锥还是正棱柱都大于其对应的微回转体结构3。

在上述步骤S1c中，第一薄片微电极11与正棱锥或正棱柱的棱面相对应，第一薄片微电极11用于加工正棱锥或正棱柱的棱面，第二薄片微电极12用于加工为回转体结构的外表面。

在上述步骤S1d中，采用激光切割、线切割或高能离子束加工的方法切割出多个第一薄片微电极11以及第二薄片微电极12。

在上述步骤S1e中，第一薄片微电极11设有多个，且队列排列，第二薄片微电极12设有一个。

其中、第一薄片微电极11队列排列，第二薄片微电极12位于第一薄片微电极11队列的末端所在侧。

多个第一薄片微电极11之间的间距相同，方便第一薄片微电极11的移动和对位。

请一并参照图4，步骤S10包括：

S101、第一个第一薄片微电极11对准工件进行微细电火花加工，其它第一薄片微电极11悬空；通过第一个第一薄片微电极11上下往返式的微细电火花加工，在工件上加工出对应于第一个第一薄片微电极11的微棱锥结构2或微棱柱结构的棱面；

S102、运动平台移动薄片队列微电极1，工件4旋转到设定角度，以使后一个第一薄片微电极11在工件上上下往返式的进行微细电火花加工，加工出对应于后一个第一薄片微电极11的微棱锥结构2或微棱柱结构的棱面，依此类推在工件上加工出微棱锥结构2或微棱柱结构。

在上述步骤S101中，第一个第一薄片微电极11是指位于队列的第一薄片微电极11中最前端的第一薄片微电极11，用于最先加工出一个相对的棱面。

在上述步骤S102中，运动平台移动薄片队列微电极1使后一加工工位的第一薄片微电极11移动到对应微棱锥结构2或微棱柱结构的位置；工件4旋转的角度与棱面的个数相关，通常为360度除以棱面个数，例如加工8个棱面，需要旋转45度角。

请一并参照图5，步骤S20包括：

S201、运动平台移动薄片队列微电极1，以使第二薄片微电极12与微棱锥结构2或微棱柱结构在设定位置相对；

S202、第二薄片微电极12到达加工位置，第二薄片微电极12与微棱锥结构2或微棱柱结构相对旋转，同时伴随着第二薄片微电极12对微棱锥结构2或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构3。

在上述步骤S201中，第二薄片微电极12的中心线与微电极与微棱锥结构2或微棱柱结构的中轴线重合。

在上述步骤S202中，可以是第二薄片微电极12绕微棱锥结构2或微棱柱结构旋转，也可以是微棱锥结构2或微棱柱结构旋转。

在本实施例中，在第二薄片微电极12与微棱锥结构2或微棱柱结构相对旋转时，微棱锥结构2或微棱柱结构绕其轴线旋转，实现或绕微棱锥结构2或微棱柱结构微细电火花加工，获得微回转体结构3。

在另一些实施例中，在第二薄片微电极12与微棱锥结构2或微棱柱结构相对旋转时，可以是第二薄片微电极12围绕微棱锥结构2或微棱柱结构的轴线旋转，实现或绕微棱锥结构2或微棱柱结构微细电火花加工，获得微回转体结构3。

在本实施例中，薄片队列微电极1的厚度尺寸≤1.0mm。

在本实施例中，薄片队列微电极1的材料是铜板、钨板、石墨板、镍板、钼板或钢板。

本发明加工微回转体结构3的方法，通过薄片队列微电极1进行实现加工微回转体结构3，电极的加工时间短，加工更方便，使回转体的加工效率更高，成本更低，且电极在加工微回转体结构3的过程中损耗更小。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种加工微回转体结构的方法，通过薄片队列微电极进行加工，其特征在于，包括：

通过薄片队列微电极上的第一薄片微电极依次对工件上与所述第一薄片微电极一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构或微棱柱结构；

通过与所述微棱锥结构或微棱柱结构相应的第二薄片微电极对旋转的微棱锥结构或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构。

2.根据权利要求1所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，所述通过薄片队列微电极上的第一薄片微电极依次对工件上与所述第一薄片微电极一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构或微棱柱结构的步骤之前包括：

根据微回转体结构设计并加工出相应的薄片队列微电极。

3.根据权利要求2所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，所述根据微回转体结构设计并加工出相应的薄片队列微电极的步骤包括：

通过辅助设计CAD软件系统，对工件的微回转体结构建立CAD几何模型；

根据微回转体结构的CAD几何模型建立对应的正棱锥或正棱柱的CAD几何模型，并且使棱面与微回转体结构的外表曲面相切；

根据所述正棱锥或正棱柱和所述微回转体结构的CAD几何模型分别建立一组与所述正棱锥或正棱柱的棱面相对应的第一薄片微电极的CAD几何模型和一个对应微回转体结构的外表曲面的第二薄片微电极的CAD几何模型；

按照计算机中第一薄片微电极和第二薄片微电极的CAD几何模型在一片薄片微电极材料上逐个切割出多个第一薄片微电极以及一个第二薄片微电极；

去除薄片微电极材料上的废料后得到包括一组所述第一薄片微电极和一个

第二薄片微电极的薄片队列微电极；

所述第一薄片微电极队列排列，所述第二薄片微电极位于所述第一薄片微电极队列的末端所在侧。

4.根据权利要求3所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，多个所述第一薄片微电极之间的间距相同。

5.根据权利要求1所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，所述通过薄片队列微电极上的第一薄片微电极依次对工件上与所述第一薄片微电极一一相应的位置进行微细电火花加工，得到微棱锥结构或微棱柱结构的步骤包括：

第一个所述第一薄片微电极对准工件进行微细电火花加工，其它所述第一薄片微电极悬空；通过第一个所述第一薄片微电极上下往返式的进行微细电火花加工，在工件上加工出对应于第一个所述第一薄片微电极的微棱锥结构或微棱柱结构的棱面；

运动平台移动薄片队列微电极，工件旋转到设定角度，以使后一个所述第一薄片微电极在工件上上下往返式的微细电火花加工，加工出对应于后一个所述第一薄片微电极的微棱锥结构或微棱柱结构的棱面，依此类推在所述工件上加工出所述微棱锥结构或微棱柱结构。

6.根据权利要求5所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，所述通过与所述微棱锥结构或微棱柱结构相应的第二薄片微电极对旋转的微棱锥结构或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构的步骤包括：

运动平台移动薄片队列微电极，以使所述第二薄片微电极与所述微棱锥结构或微棱柱结构在设定位置相对；

所述第二薄片微电极到达加工位置，所述第二薄片微电极与所述微棱锥结构或微棱柱结构相对旋转，同时伴随着所述第二薄片微电极对所述微棱锥结构或微棱柱结构进行微细电火花加工，获得微回转体结构。

7.根据权利要求6所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，在所述第二薄片微电极与所述微棱锥结构或微棱柱结构相对旋转时，所述微棱锥结构或微棱柱结构绕其轴线旋转。

8.根据权利要求1所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，所述薄片队列微电极的厚度尺寸≤1.0mm。

9.根据权利要求1所述的加工微回转体结构的方法，其特征在于，所述薄片队列微电极的材料是铜板、钨板、石墨板、镍板、钼板或钢板。