CN114247922B - 一种阵列式针尖浇口电极的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于电极加工技术领域，公开了一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，包括以下步骤：S1：将电极毛坯通过装夹工具定位安装于机床的加工部位，该电极毛坯可便于形成单列式或多列式针尖浇口电极；S2：进行粗加工，将电极毛坯加工成以单列排布或多列排布的多个电极齿且每个电极齿具有一致的拔模斜度，并形成有基座；S3：进行精加工，选择曲面区域驱动方法和采取螺旋切削的模式对对粗加工后的每个电极齿进行铣削；S4：对经过精加工后的电极进行表面粗糙度、形状和同心度的检测，以判断是否合格。本发明可加工出单列式或多列式的针尖浇口电极，可适用于批量单件针尖浇口的放电加工，在进行针尖浇口的放电加工过程中无需进行多次安装调试。

Description

一种阵列式针尖浇口电极的加工方法

技术领域

本发明属于电极加工技术领域，具体涉及一种阵列式针尖浇口电极的加工方法。

背景技术

针尖浇口一般指在注塑模具中直径小于1mm的小浇口，其在制件上的残留痕迹很小，浇口固化快，容易去除，可应用于各种形式的制品，实现自动化生产。在对针尖浇口进行加工时，通常是将针尖浇口装夹于专用的夹具上，然后用连接于放电治具的电极对针尖浇口进行放电加工。

现有技术中，常用的针尖浇口电极是一种由头部为针尖形的电极和与电极相连接且为圆形的底座8组成的结构(如图1)。这种电极结构只能是单个的电极头7(也成为电极齿)，也被称为单头针尖浇口电极，单头针尖浇口电极一般都比较细长，通过车床削或者磨削加工制作而成。

其中，由于放电加工是一种特种加工方法，电极头在放电加工过程中会产生损耗，该损耗等于电极头的长度减少量与工件中所形成的针尖浇口深度的比率。在生产中，为了得到满足要求的针尖浇口，通常需要准备多支单头针尖浇电极对针尖浇口进行反复加工。而在放电加工前，需要进行一系列复杂且耗时的操作，才能够对针尖浇口进行放电加工；该操作主要包括：首先，需要将每一支单头针尖浇口电极分别装夹到电极治具上，并分别调整每一支电极与定位片之间的垂直度和平行度；然后，分别将每一支调整好的电极连接到放电机床上，找出被加工的针尖浇口与电极之间的相对中心位置，完成以上操作之后才能对针尖浇口进行放电加工。

可见，现有的单头针尖浇口电极存在以下缺陷：在对针尖浇口进行放电加工之前，需要人工对电极结构的安装位置进行多次调试，操作十分耗时且出错率较高，导致加工得到的针尖浇口品质合格率较低，且无法进行批量加工。

发明内容

为了解决现有单头针尖浇口电极存在的上述至少一种问题，本发明的目的提供的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，通过该加工方法可加工出单列式或多列式的针尖浇口电极，这种电极可适用于批量单件针尖浇口的放电加工，在进行针尖浇口的放电加工过程中无需进行多次安装调试，大大缩短了安装时间，并且这样的加工方法可批量制造，成品一致性好且加工效率更高。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，包括以下步骤：

S1：将电极毛坯通过装夹工具定位安装于机床的加工部位，该电极毛坯可便于形成单列式或多列式针尖浇口电极；

S2：进行粗加工，将电极毛坯加工成以单列排布或多列排布的多个电极齿且每个电极齿具有一致的拔模斜度，并形成有基座；

S3：进行精加工，选择曲面区域驱动方法和采取螺旋切削的模式对对粗加工后的每个电极齿进行铣削；

S4：对经过精加工后的电极进行表面粗糙度、形状和同心度的检测，以判断是否合格。

在可能的实现方式中，在步骤S2中，在进行粗加工前先通过编程软件建立开粗几何部件模型，该开粗几何部件与电极齿的拔模斜度一致且可完全嵌合住整个电极齿。

在可能的实现方式中，在步骤S2中，粗加工选择型腔铣，开粗选择所述开粗几何部件模型进行，并选择顺铣，同时粗加工还要留有开粗余量。

在可能的实现方式中，电极齿的拔模斜度在1.8°～2.4°范围内。

在可能的实现方式中，在步骤S1中，用3R装夹夹具将电极毛坯装夹固定在三轴立式加工中心的工作台上，以三轴立式加工中心作为所述机床并通过三轴向的加工方式对电极毛坯进行加工。

在可能的实现方式中，在步骤S2的粗加工过程中，装夹夹具的转速为5000～6000rpm，下刀量为0.4～0.6mm，并留0.25～0.4mm的电极开粗余量，进给量为2500～3000mm。

在可能的实现方式中，在步骤S3的精加工过程中，装夹夹具的转速为5000～6000rpm，下刀量为0.03～0.10mm，进给量为500～1100mm。

在可能的实现方式中，所述加工方法还包括以下步骤：

S5:将合格的浇口电极和装夹夹具一起进行电极放电工序，不合格的浇口电极通过调整下刀参数重复步骤S1～S3，直至加工合格。

在可能的实现方式中，在经过步骤SI～S4后加工合格的针尖浇口电极的基座包括底座和成型于底座上的基准台，在基台座的顶部成型有若干单列或多列排布的电极齿；

在基准台的两侧成型有低于其顶面的基准平面，并且两侧的基础平面高度一致。

在可能的实现方式中，电极毛坯为黄铜毛坯。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的阵列式针尖浇口电极的加工方法，可解决单个、单列或多列针尖江浇口电极的一次性加工，相较于传统的车床削或者磨削加工，加工效率更高，操作也更为简单、快捷，也避免了需要较多人工投入的问题，并且可批量制造电极，且成品一致性好。

而且，所加工出的单列式或多列式针尖浇口电极可适用于批量单件针尖浇口的放电加工，在进行针尖浇口的放电加工过程中无需进行多次安装调试，大大缩短了安装时间。

附图说明

图1为现有单头针尖浇口电极解结构的示意图；

图2为本发明在加工合格后的单列式针尖浇口电极结构的示意图；

图3为本发明在加工合格后的多列式针尖浇口电极结构的示意图；

图4为图3或图2所示的针尖浇口电极结构的侧视图；

图5为本发明的开粗几何部件模型的侧视图；

图6为单列式针尖浇口电极的开粗几何部件模型结构的示意图；

图7为本发明的多列式针尖浇口电极的开粗几何部件模型结构的示意图；

图8为本发明的阵列式针尖浇口电极精修几何部件模型的侧视图；

图9为本发明采用螺旋切削模式进行的螺旋切削刀路图；

图10为本发明的单列式针尖浇口电极首齿精修螺旋切削刀路图；

图11为本发明的单列式针尖浇口电极精修螺旋切削刀路图；

图12为本发明的多列式针尖浇口电极精修螺旋切削刀路阵列图。

图中：1-电极齿；2-基准台；3-底座；4-倒角；5-第一基准平面；6-第二基准平面；7-电极头；8-圆形底座。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

下面结合附图及实施例对本发明作进一步阐述。

结合图1-12所示，本申请的实施例提供了一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，该加工方法可加工出具有具有多个电极齿1且为单列式或多列式的针尖浇口电极，而这种电极可适用于批量单件针尖浇口的放电加工，在进行针尖浇口的放电加工过程中无需进行多次安装调试，大大缩短了安装时间。

该电极结构如图2和图3所示，其具有基座以及以单列式或多列式排布于基座上的电极齿1，而基座包括底座3和成型于底座3上的基准台2，在基台座的顶部成型有若干单列或多列排布的电极齿1；在基准台2的两侧成型有低于其顶面的第一基准平面5和第二基准平面6，并且两侧的基础平面高度一致。这样的电极结构，可使得单向阵列式电极可适用于单件针尖浇口或批量单件针尖浇口的放电加工，并且可一次性制作成型和便于自动化检测，在放电加工的时候，只需要将阵列式针尖浇口电极安装在放电机床上就可以完成对针尖浇口的加工，无需人工对电极的安装位置进行多次调整，操作简单方便。

具体的，基准台2的周侧还设有倒角4，该倒角4用于区分安装方向。

为了制造加工出上述结构的电极，本申请实施例的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，包括以下步骤：

S1：将电极毛坯通过装夹工具定位安装于机床的加工部位，该电极毛坯可便于形成单列式或多列式针尖浇口电极；该电极毛坯可根据实际需求，选择可加工出单列式或多列式针尖浇口电极的毛坯，该毛坯为金属且具有导电性能以可作为针尖浇口电极使用。

S2：进行粗加工，将电极毛坯加工成以单列排布或多列排布的多个电极齿1且每个电极齿1具有一致的拔模斜度，并形成有基座；粗加工是通过机床实现，当然也就需要在进行粗加工前通过机床的相关数控部件进行粗加工的参数设定、程序、编程等操作，以能够将电极毛坯加工出以单列排布或多列排布的多个电极齿1且每个电极齿1具有一致的拔模斜度并形成有基座的结构；拔模斜度为加工出针口电极的结构参数，而形成的底座3便于电极在进行放电加工时的安装；当然的，所进行的粗加工还需要留有一定的加工余量。

S3：进行精加工，选择曲面区域驱动方法和采取螺旋切削的模式对对粗加工后的每个电极齿1进行铣削；其中，曲面区域驱动方法可便于机床在经过粗加工后的电极毛坯表面创建刀轨，进而可加工出对于形状的浇口电极；而螺旋切削的模式，是一种切削方法，即类似于螺旋式从上往下的切削方式。

具体的，每个电极齿1上的面(如图8中所示的面1、面2和面3)采用单独一条程序加工，并从上到下顺次加工到数(图十)。同一电极上单列式或多列式的齿，都先做一个齿的程序(如图10)，其他依次阵列程序(如图11、图12所示)。刀具可以参考粗加工的大小，选平刀加工，刀具刀尖要好，切削性要好，一般选择新刀为益；齿太高的电极，要选择大刀；由于电极齿1高，加工的刀具装夹时悬长也会很长，所以要充分考虑刀具在切削运动过程中的刚性；选择平刀主要是减少切削过程中的横向切削力，保证电极齿1不会受力弹伤；还要要注意刀具磨损的问题，加工时间超过正常加工时间就必须换新刀。

S4：对经过精加工后的电极进行表面粗糙度、形状和同心度的检测，以判断是否合格。合格后，则可以进行放电加工。

在一实施方式中，在步骤S2中，在进行粗加工前先通过编程软件建立开粗几何部件模型，该开粗几何部件与电极齿1的拔模斜度一致且可完全嵌合住整个电极齿1。

这样一来，通过编程软件建立的开粗几何部件模型可便于机床准确加工到位；具体的，该开粗几何部件模型具有与电极齿1一致的拔模斜度，让开粗几何部件模型形成上小下大的宝塔状，开粗几何部件模型完全包住整个电极齿1的形状，这样可以保证电极在开粗不断齿，不变形，不弹伤电极。

进一步的，在步骤S2中，粗加工选择型腔铣，开粗选择所述开粗几何部件模型进行，并选择顺铣，同时粗加工还要留有开粗余量。

具体的，电极齿1的拔模斜度在1.8°～2.4°范围内。

在本申请的实施例中，在步骤S1中，用3R装夹夹具将电极毛坯装夹固定在三轴立式加工中心的工作台上，以三轴立式加工中心作为所述机床并通过三轴向的加工方式对电极毛坯进行加工。

3R装夹夹具具体采用3R Holder，用3R Holder将电极毛坯装夹好，3R Holder是3R公司的一种夹具，主要用于快速定位，其重复定位精度高达0.002mm。用3R holder装夹电极是为了更好、更方便的将电极加工好后的高精度传递给放电加工。如果没有3R夹具，也可以用虎钳等其他装夹方式，只要符合电极加工要求；而且，三轴立式加工中心选择为精密三轴立式加工中心，在加工时转速在5000rpm以上，电极通过3R Holder装夹固定在加工中心工作台上，工作台控制X轴左右移动，加工中心主轴转动并控制Y轴和Z轴，形成前后和上下移动。

在具体的实施方式中，在步骤S2的粗加工过程中，装夹夹具的转速为5000～6000rpm，下刀量为0.4～0.6mm，并留0.25～0.4mm的电极开粗余量，进给量为2500～3000mm。具体设置参数，可根据刀具的尺寸和加工的尺高而定，可参考表1。

表1粗加工的加工参数要求

进一步的，在步骤S3的精加工过程中，装夹夹具的转速为5000～6000rpm，下刀量为0.03～0.10mm，进给量为500～1100mm。具体的参数设定，可根据加工齿高而定，具体可参考表2：

表2精加工的加工参数要求

加工齿高H(mm)	刀具	下刀量(mm)	转速(r/min)	进给(mm)
					0-30	φ6	0.10	6000	1100
30-45	φ8	0.07	6000	900
					45-60	φ10	0.04	6000	700
60-70	φ12	0.03	5000	500

在本申请发明的另一实施方式中，所述加工方法还包括以下步骤：

S5:将合格的浇口电极和装夹夹具一起进行电极放电工序，不合格的浇口电极通过调整下刀参数重复步骤S1～S3，直至加工合格。

在本发明的实施例中，在经过步骤SI～S4后加工合格的针尖浇口电极的基座包括底座和成型于底座上的基准台，在基台座的顶部成型有若干单列或多列排布的电极齿；在基准台的两侧成型有低于其顶面的基准平面，并且两侧的基础平面高度一致。

具体的，电极毛坯采用黄铜毛坯。

具体实施例：

在该具体实施例中，单列式或多列式针尖浇口电极结构对加工的要求：首先，电极形状完整，不能断齿，导致设计所需的数量不够；不能弹伤，否则会在针尖浇口内壁产生凹陷，导致脱模时浇口无法顺利取出；最重要的，是尺寸保持一致，位置要保证精确，中心偏心需控制在0.005mm以内，否则根本不能用于加工。其次，要求加工制造的表面粗糙度很好，确保工件在放电后表面顺滑方便进胶位顺利脱模。这种单列式或多列式针尖浇口电极结构，不能使用车床削或者磨削加工，选择CNC加工中心加工制造，因为加工这种又细又高的电极极易断齿，成型都难以保证，更不说其他要求。

因此，阵列式针尖浇口电极的加工通过CNC加工中心加工制造。

在加工制造过程中，所用设备为精密三轴立式加工中心，其转速要求在5000rpm以上，所用夹具为3R系统，所用刀具为φ6、φ8、φ10、φ12硬质合金带涂层的刀具。

以下对具体加工方法进行详细说明：

S1：用3R Holder将黄铜毛坯装夹好，3R Holder是3R公司的一种夹具，主要用于快速定位，其重复定位精度高达0.002mm。用3R holder装夹电极是为了更好、更方便的将电极加工好后的高精度传递给放电加工。如果没有3R夹具，也可以用虎钳等其他装夹方式，只要符合电极加工要求。

S2：电极开粗几何部件模型的处理(借助编程软件完成)，先将原电极每个齿的拔模斜度A(如图4所示)增大，一般让增大后的齿的拔模斜度B(如图5所示)保持在1.8°到2.4°之间，让开粗几何部件模型形成上小下大的宝塔状，开粗几何部件模型完全包住整个电极齿的形状。这可以保证电极在开粗不断齿，不变形，不弹伤电极。

S3：粗加工，将装好的电极毛坯的3R Holder放到机床的3R底座上，设好加工零位，准备好所需要的刀具及刀具长度，就可以运行粗加工程序加工。粗加工程序切削参数(借助编程软件完成),粗加工选择型腔铣，开粗选择经过增大拔模处理后的开粗几何部件模型，选择顺铣，粗加工还要留够一定的开粗余量。具体加工参数见表1。

S4：电极精修几何部件模型处理(借助编程软件完成)，将电极的齿的部分偏小一个放电火花间隙的距离进行加工，以保证精加工程序按零位3D(如图6或图7所示)加工到数。

S5：精加工,精加工选择曲面区域驱动方法加工，并采取螺旋切削的模式铣削(如图9所示)，设置顺铣。每个齿上的面(如图8所示的面一、面二和面三)单独一条程序加工，并从上到下顺次加工到数(如图10所示)。同一电极上单列式或多列式的齿，都先做一个齿的程序(如图10所示)，其他依次阵列程序(如图11、图12所示)。刀具可以参考粗加工的大小，选平刀加工，刀具刀尖要好，切削性要好，一般选择新刀为益。齿太高的电极，要选择大刀。由于电极齿高，加工的刀具装夹时悬长也会很长，所以要充分考虑刀具在切削运动过程中的刚性。选择平刀主要是减少切削过程中的横向切削力，保证电极齿1不会受力弹伤。还要要注意刀具磨损的问题，加工时间超过正常加工时间就必须换新刀。转速，进给和下刀量的参数见表2。

S4：电极加工完后，要进行检测。电极连同3R Holder一起从3R底座上取下。先看表面粗糙度是否达到要求，再用投影机检测形状及同心度，也可以进行三坐标自动检测。检测合格后将电极和3R Holder一起送电极放电。不合格就要调整下刀参数再加工。如果没有3Rholder就按平常加工流程送下序加工。

在图4中，A为电极拔模斜度，D为电极齿的直径，H为电机齿的高度，P为电极齿距；在图5中，B为电极开粗几何部件模型的拔模斜度；在图8中，D′为电极精修零位3D齿的直径，面1、面2和面3为电极精修零位的三个面。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：将电极毛坯通过装夹工具定位安装于机床的加工部位，该电极毛坯可便于形成多列式针尖浇口电极；

S2：进行粗加工，将电极毛坯加工成以多列排布的多个电极齿且每个电极齿具有一致的拔模斜度，并形成有基座；

S3：进行精加工，选择曲面区域驱动方法和采取螺旋切削的模式对粗加工后的每个电极齿进行铣削；其中，每个齿上的面一、面二和面三单独一条程序加工，并从上到下顺次加工到数；同一电极上多列式的齿，都先做一个齿的程序，其他依次阵列程序；刀具参考粗加工的大小，选平刀加工，刀具刀尖要好，切削性要好；齿太高的电极，要选择大刀；由于电极齿高，加工的刀具装夹时悬长也会很长，所以要充分考虑刀具在切削运动过程中的刚性；选择平刀主要是减少切削过程中的横向切削力，保证电极齿不会受力弹伤；

S4：对经过精加工后的电极进行表面粗糙度、形状和同心度的检测，以判断是否合格；

在经过步骤S1～S4后加工合格的针尖浇口电极的基座包括底座和成型于底座上的基准台，在基台座的顶部成型有若干多列排布的电极齿；在基准台的两侧成型有低于其顶面的基准平面，并且两侧的基础平面高度一致。

2.根据权利要求1所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：在步骤S2中，在进行粗加工前先通过编程软件建立开粗几何部件模型，该开粗几何部件与电极齿的拔模斜度一致且可完全嵌合住整个电极齿。

3.根据权利要求2所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：在步骤S2中，粗加工选择型腔铣，开粗选择所述开粗几何部件模型进行，并选择顺铣，同时粗加工还要留有开粗余量。

4.根据权利要求3所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：电极齿的拔模斜度在1.8°～2.4°范围内。

5. 根据权利要求1所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：在步骤S1中，用3R 装夹夹具将电极毛坯装夹固定在三轴立式加工中心的工作台上，以三轴立式加工中心作为所述机床并通过三轴向的加工方式对电极毛坯进行加工。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：在步骤S2的粗加工过程中，装夹工具的转速为5000～6000rpm，下刀量为0.4～0.6mm，并留0.25～0.4mm的电极开粗余量，进给量为2500～3000mm。

7.根据权利要求6所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：在步骤S3的精加工过程中，装夹工具的转速为5000～6000rpm，下刀量为0.03～0.10mm，进给量为500～1100mm。

8.根据权利要求1所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：所述加工方法还包括以下步骤：

S5:将合格的浇口电极和装夹夹具一起进行电极放电工序，不合格的浇口电极通过调整下刀参数重复步骤S1～S3，直至加工合格。

9.根据权利要求1所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：电极毛坯为黄铜毛坯。

10.根据权利要求1所述的一种阵列式针尖浇口电极的加工方法，其特征在于：在步骤S3中，刀具选择新刀。

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