CN114619110B - 微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法 - Google Patents

微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114619110B
CN114619110B CN202210073511.0A CN202210073511A CN114619110B CN 114619110 B CN114619110 B CN 114619110B CN 202210073511 A CN202210073511 A CN 202210073511A CN 114619110 B CN114619110 B CN 114619110B
Authority
CN
China
Prior art keywords
wire
electrode
clamping block
electrode wire
positioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210073511.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114619110A (zh
Inventor
张如东
申继文
曾永彬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN202210073511.0A priority Critical patent/CN114619110B/zh
Publication of CN114619110A publication Critical patent/CN114619110A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114619110B publication Critical patent/CN114619110B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • B23H11/00—Auxiliary apparatus or details, not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/10—Greenhouse gas [GHG] capture, material saving, heat recovery or other energy efficient measures, e.g. motor control, characterised by manufacturing processes, e.g. for rolling metal or metal working

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

本发明涉及一种微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法，属于微细电化学加工技术领域。首先将电极丝穿过导丝管和电极管，其中电极管与电极丝下端部固结在一起用来打孔，导丝管用来作为加工时的导丝器。打孔完成后，直接牵引固结的电极管穿过打好的孔，电极丝也就跟着穿过孔，之后在固结的铜管上悬挂重物，可以保证钨丝在垂直于夹具前表面的方向上保持竖直向下，最后固定电极丝的两端并施加一定的预紧力，再通过CCD相机校正电极丝平行于夹具前表面的方向，使其竖直向下。本发明通过自研夹具可以实现轮廓封闭图形电解线切割加工，并且操作方便，容易实现。

Description

微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法
技术领域
本发明涉及一种微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法，属于微细电化学加工技术领域。
背景技术
随着现在制造技术水平逐步向微小化、精密化的方向发展，大量精密工程技术改进后被应用于生产微细零部件。电解加工是微精制造的一种,是利用金属在电解液中发生阳极溶解的原理将工件加工成型的一种特种加工方法,具有加工过程中没有宏观力、加工范围广、生产率高、表面质量好、工具阴极无损耗等显著优点,尤其适合难加工材料和复杂形状零件的加工,在兵器、汽车、医疗器材、电子、模具等行业中已得到了广泛应用。
微细电解线切割技术是一种以微米级金属丝作为阴极，基于电化学阳极溶解原理，配合简单的数控运动实现对阳极工件切割的加工技术。微细电解线切割加工技术在继承了微细电解加工优点的同时，还具有的如下优点：用微细金属丝代替成型阴极，节约了阴极制备时间，降低了加工成本；配合复杂的数控运动，能够实现复杂的二维形状微小零件的加工；可实现高深宽比微小零件的加工。
当前微细电解线切割普遍采用把电极丝装在丝块上进行工件加工的方法，这样就不可避免的产生了一个问题：必须从工件的边缘切进去来加工。尽管可以满足大多数零件的加工要求，但对于轮廓封闭的零件就无法加工了。与慢走丝机床用自动穿丝机构来实现自动穿丝不同，微细电解线切割加工平台结构比较简单，线电极直径又比较小，只有几十微米，实现自动穿丝不太现实，所以本发明提出了一种操作方便的打孔穿丝的方法来实现轮廓封闭零件的加工。
发明内容
针对现有微细电解线切割技术无法加工轮廓封闭图形这一难题，本发明提出了一种操作方便的打孔穿丝的方法。
一种微细电解线切割加工电极及夹具，其特征在于：
所述电极由电极丝、导丝管和电极管组成；其中电极丝的下端穿过上述导丝管后与上述电极管固结在一起；
所述夹具包括夹具体本体，夹具体本体从上向下依次由上部夹块、中部肋板、下部夹块组成；
上述上部夹块前表面开设定位通槽；定位通槽包括槽宽不同的上、下两段，其中上段槽宽与电极丝直径尺寸对应，下段槽宽与电极管和导丝管直径尺寸对应；上部夹块的顶部设置有第一定位螺孔；第一定位螺孔通过第一螺栓安装第一引电片并固定电极丝上端；上部夹块前表面设置有第二定位螺孔，第二定位螺孔通过第二螺栓安装第二引电片并固定电极管；上部夹块侧面设置有连接螺孔，用于夹具本体与机床上双自由度螺旋平台连接；
上述中部肋板与上部夹块和下部夹块所形成的空间为工件加工区；中部肋板的高度由工件厚度决定；
上述下部夹块的前表面设置有与上述定位通槽一体加工出的位于同一竖直面的定位缺槽；定位缺槽由位于下部夹块上表面附近的上定位缺槽和位于下部夹块下表面附近的下定位缺槽组成，上定位缺槽和下定位缺槽之间不连续；下部夹块的前表面还设置有第三定位螺孔；第三螺栓从第三定位螺孔的后面向前穿出，夹紧螺母片安装于该第三螺栓末端；由于下部夹块外侧和下侧设置有挡边，使得下部夹块、夹紧螺母片、第三螺栓形成螺母丝杠结构，通过旋拧第三螺栓带动夹紧螺母片用来固定电极丝下端。
利用所述的微细电解线切割加工电极及夹具的打孔穿丝方法，其特征在于包括以下过程：
步骤1、电解打孔过程
步骤1-1、将电极丝的下端穿过上述导丝管后与上述电极管固结在一起，将电极管固定在位于上部夹块上的定位通槽下段，然后利用该电极管来在工件上打孔；
步骤2、穿丝
步骤2-1、打孔完成后，旋松电极管，并将其牵引穿过打好的孔，电极丝也就跟着穿过孔，然后将导丝管固定在定位通槽下段，固定电极丝上端，之后在固结的电极管上悬挂重物，电极丝在重力的作用下绷直，从而保证电极丝在垂直于下部夹块前表面的方向上保持竖直向下；
步骤2-2、利用第一螺栓、第三螺栓固定电极丝的两端，并施加预紧力；
步骤3、校正电极丝
步骤3-1、在CCD相机的辅助下，通过调节机床上的双自由度螺旋平台来校正电极丝，使其在平行于下部夹块前表面的方向上竖直向下；
步骤4、电解线切割过程
工控机通过运动控制卡控制Z轴带动夹具及电极丝进行微幅轴向往复运动，从而利用电极丝壁面粘性带动加工区产物离开加工间隙，同时使新鲜的电解液进入加工区，以此方式进行加工。
1、本发明提出的一种微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法，实现了轮廓封闭图形的加工，解决了轮廓封闭图形加工难的问题。
2、定位通槽确保电极管与电极丝的位置不发生偏移，实现电极管和电极丝的快速定位。
3、电极管悬挂重物牵引电极丝竖直，实现在垂直于夹具体前表面的方向上电极丝快速矫直和校正，减少了电极丝矫直和校正时间，提高了效率。
4、下部夹块上的丝杠螺母结构有利于电极丝的方便高效固定。
5、打孔穿丝一体化，实现了打完孔后在线装丝，避免了工装夹具的二次定位，提高了装夹精度，保证后续加工顺利进行。
附图说明
图1为夹具的结构示意图；
图2为夹具爆炸图；
图3为定位通槽结构图；
图4为夹具装夹电极丝加工示意图；
图5打孔穿丝方法步骤示意图；
其标号名称分别为：1、夹具本体，1-1、上部夹块，1-2、中部肋板，1-3、下部夹块，2、第二螺栓，3、第二引电片，4、工件，5、夹紧螺母片，6、第一引电片，7、电极丝，8、导丝管，9、定位通槽，10、定位缺槽，10-1、上定位缺槽，10-2、下定位缺槽，11、电极管，12、第三螺栓，13、第一螺栓,14、第一定位螺孔,15、连接孔，16、第二定位螺孔,17、第三定位螺孔。
具体实施方式
根据图1、2、3所示，其为本发明提出的一种微细电解线切割加工夹具，包括夹具本体1，夹具本体1的上部夹块1-1在上表面开有第一定位螺孔14，上部夹块1-1前表面开有定位通槽9，定位通槽9上下两段槽宽不同。所述夹具包含第一引电片6、第二引电片3，一个夹紧螺母片5，电极管11用来打孔，电极丝7用来切割。夹紧螺母片5用来固定电极丝7下端，第三螺栓12固定电极丝7上端。定位通槽9和定位缺槽10位于同一竖直平面。定位通槽9由槽宽不同的两段组成，分别用来定位电极丝7和电极管11。悬挂重物的电极管11牵引着电极丝7使其竖直，旋拧螺钉12带动夹紧螺母片5夹紧电极丝7下端，调整第三螺栓12预紧电极丝7上端。电极丝7与工件4的相对运动的方式如下：工控机通过运动控制卡控制夹具带动电极丝7进行微幅轴向往复运动，从而利用电极丝7表面粘性带动加工区产物离开加工间隙，进而使新鲜的电解液进入加工区。
根据图4所示，首先将电极丝穿过导丝管8和电极管11，其中电极管11与电极丝7下端固结在一起用来在工件4上打孔，导丝管8用来作为加工时的导丝器。打孔完成后，直接牵引电极管11穿过打好的孔，电极丝7也就跟着穿过孔，之后在固结的电极管11上悬挂重物，可以保证电极丝7在垂直于夹具本体1前表面的方向上保持竖直向下，最后固定电极丝7的两端并施加一定的预紧力，再通过CCD相机校正电极丝7的平行于夹具本体1前表面的方向，使其竖直向下。本方法可以加工轮廓封闭的图形，不同于其他方法需要在工件边缘切入，难点在于如何保证电极丝7与工件4垂直，即如何矫直和校正电极丝7。定位通槽9确保电极管11与电极丝7的位置不发生偏移，同时，处于同一平面的定位通槽9和定位缺槽10保证电极丝7笔直。电极管11悬挂重物牵引电极丝7竖直，实现在垂直于夹具本体1前表面的方向上电极丝7的快速矫直和校正，减少了电极丝7校正时间，提高了效率。打孔穿丝一体化，实现了打完孔后在线装丝，避免了工装夹具的二次定位，提高了装夹精度，保证后续加工顺利进行。
根据图5所示，打孔穿丝方法共分为四个步骤。（1）将与电极丝7固结好的电极管11装夹在上部夹块1-1的定位通槽9上，将夹具本体1通过连接孔15固定在机床旋转轴上，此时夹具本体1被浸泡在电解液中。调整双自由度旋转轴使固定在定位通槽9的电极管11与工件4上表面垂直，工件4接电源正极，电极管11接电源负极，通过工控机控制机床Z轴向下对刀，由于对刀短路时，电流会突然增大，可通过观察示波器电流变化情况判断是否短路，短路时，回退铜管30-50μm，对刀完成。（2）调整Z轴进给速度，开始打孔，由于打孔时电解产物排出困难，可以辅助冲液的方式提高产物排出效率。（3）打孔完成后，开始穿丝。直接牵引固结的电极管11穿过打好的孔，电极丝7也就跟着穿过孔，之后在固结的电极管11上悬挂重物，可以保证电极丝7在垂直于夹具本体1前表面的方向上保持竖直向下，最后固定电极丝7的两端并施加一定的预紧力，再通过CCD相机校正电极丝7的平行于夹具本体1前表面的方向，使其竖直向下。至此，穿丝步骤完成。（4）切割。为了使加工时产生的产物及时带出加工间隙，工控机通过运动控制卡控制夹具带动电极丝7进行微幅轴向往复运动，从而利用电极丝7表面粘性带动加工区产物离开加工间隙，进而使新鲜的电解液进入加工区。为了进一步提高加工产物排出效率，还可以辅助冲液的方式，使整个电解液循环起来。

Claims (2)

1.一种微细电解线切割加工夹具，其特征在于：
包括电极，所述电极由电极丝（7）、导丝管（8）和电极管（11）组成；其中电极丝（7）的下端穿过上述导丝管（8）后与上述电极管（11）固结在一起；
所述夹具包括夹具体本体（1），夹具体本体（1）从上向下依次由上部夹块（1-1）、中部肋板（1-2）、下部夹块（1-3）组成；
上述上部夹块（1-1）前表面开设定位通槽（9）；定位通槽（9）包括槽宽不同的上、下两段，其中上段槽宽与电极丝（7）直径尺寸对应，下段槽宽与电极管（11）和导丝管（8）直径尺寸对应；上部夹块（1-1）的顶部设置有第一定位螺孔（14）；第一定位螺孔（14）通过第一螺栓（13）安装第一引电片（6）并固定电极丝（7）上端；上部夹块（1-1）前表面设置有第二定位螺孔（16），第二定位螺孔（16）通过第二螺栓（2）安装第二引电片（3）并固定电极管（11）；上部夹块（1-1）侧面设置有连接螺孔（15），用于夹具本体（1）与机床上双自由度螺旋平台连接；
上述中部肋板（1-2）与上部夹块（1-1）和下部夹块（1-3）所形成的空间为工件加工区；中部肋板（1-2）的高度由工件（4）厚度决定；
上述下部夹块（1-3）的前表面设置有与上述定位通槽（9）一体加工出的位于同一竖直面的定位缺槽（10）；定位缺槽（10）由位于下部夹块（1-3）上表面附近的上定位缺槽（10-1）和位于下部夹块（1-3）下表面附近的下定位缺槽（10-2）组成，上定位缺槽（10-1）和下定位缺槽（10-2）之间不连续；下部夹块（1-3）的前表面还设置有第三定位螺孔（17）；第三螺栓（12）从第三定位螺孔（17）的后面向前穿出，夹紧螺母片（5）安装于该第三螺栓（12）末端；由于下部夹块（1-3）外侧和下侧设置有挡边，使得下部夹块（1-3）、夹紧螺母片（5）、第三螺栓（12）形成螺母丝杠结构，通过旋拧第三螺栓（12）带动夹紧螺母片（5）用来固定电极丝（7）下端。
2.利用权利要求1所述的微细电解线切割加工夹具的打孔穿丝方法，其特征在于包括以下过程：
步骤1、电解打孔过程
步骤1-1、将电极丝的下端穿过上述导丝管后与上述电极管固结在一起，将电极管固定在位于上部夹块上的定位通槽下段，然后利用该电极管来在工件上打孔；
步骤2、穿丝
步骤2-1、打孔完成后，旋松电极管，并将其牵引穿过打好的孔，电极丝也就跟着穿过孔，然后将导丝管固定在定位通槽下段，固定电极丝上端，之后在固结的电极管上悬挂重物，电极丝在重力的作用下绷直，从而保证电极丝在垂直于下部夹块前表面的方向上保持竖直向下；
步骤2-2、利用第一螺栓、第三螺栓固定电极丝的两端，并施加预紧力；
步骤3、校正电极丝
步骤3-1、在CCD相机的辅助下，通过调节机床上的双自由度螺旋平台来校正电极丝，使其在平行于下部夹块前表面的方向上竖直向下；
步骤4、电解线切割过程
工控机通过运动控制卡控制Z轴带动夹具及电极丝（7）进行微幅轴向往复运动，从而利用电极丝（7）壁面粘性带动加工区产物离开加工间隙，同时使新鲜的电解液进入加工区，以此方式进行加工。
CN202210073511.0A 2022-01-21 2022-01-21 微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法 Active CN114619110B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210073511.0A CN114619110B (zh) 2022-01-21 2022-01-21 微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210073511.0A CN114619110B (zh) 2022-01-21 2022-01-21 微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114619110A CN114619110A (zh) 2022-06-14
CN114619110B true CN114619110B (zh) 2023-08-01

Family

ID=81898982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210073511.0A Active CN114619110B (zh) 2022-01-21 2022-01-21 微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114619110B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117226209B (zh) * 2023-11-13 2024-01-12 天津市松本环保科技有限公司 一种极细焊锡丝破锡设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3236263A1 (de) * 1981-09-30 1983-04-07 Copal Co. Ltd., Tokyo Automatische fuehrungsvorrichtung fuer draehte
JPH02298435A (ja) * 1989-05-11 1990-12-10 Japax Inc ワイヤカット放電加工方法及び装置
CN102267103A (zh) * 2011-06-16 2011-12-07 西华大学 线切割机床在线打孔装置
CN202922057U (zh) * 2012-10-18 2013-05-08 东莞华中科技大学制造工程研究院 电火花线切割放电穿孔装置
CN110788426A (zh) * 2019-11-07 2020-02-14 哈尔滨理工大学 一种可进行在线打孔的电火花线切割装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3236263A1 (de) * 1981-09-30 1983-04-07 Copal Co. Ltd., Tokyo Automatische fuehrungsvorrichtung fuer draehte
JPH02298435A (ja) * 1989-05-11 1990-12-10 Japax Inc ワイヤカット放電加工方法及び装置
CN102267103A (zh) * 2011-06-16 2011-12-07 西华大学 线切割机床在线打孔装置
CN202922057U (zh) * 2012-10-18 2013-05-08 东莞华中科技大学制造工程研究院 电火花线切割放电穿孔装置
CN110788426A (zh) * 2019-11-07 2020-02-14 哈尔滨理工大学 一种可进行在线打孔的电火花线切割装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114619110A (zh) 2022-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114619110B (zh) 微细电解线切割加工夹具以及打孔穿丝方法
CN109317557B (zh) 一种自动化冲孔机
CN101664833B (zh) 一种用于电火花成型加工复杂曲面的装置的加工方法
CN216126659U (zh) 一种微线齿轮微细电解加工平台
CN112453601B (zh) 一种金属制品内腔处理电火花机床
CN103028799B (zh) 一种冲孔与电火花复合的微细阵列通孔加工方法和装置
US20150129417A1 (en) Electrochemical machining apparatus
CN110026628B (zh) 一种基于磁致变形电极的电化学加工装置及其电化学加工方法
CN109158719B (zh) 一种静电致动辅助进给的微细电解加工装置
CN110711912B (zh) 一种电极群孔电解加工工艺装置
RU2305614C2 (ru) Способ электрохимической размерной обработки турбинных лопаток и устройство для его осуществления
CN110788426A (zh) 一种可进行在线打孔的电火花线切割装置
CN111872498B (zh) 一种用于整流器叶栅的电解加工装置和加工方法
CN2885476Y (zh) 高频群脉冲微小型电化学加工机床
CN112059334B (zh) 电场调控套料电解加工装置及方法
RU2283735C2 (ru) Способ электрохимического формообразования турбинных лопаток и устройство для его осуществления
CN214264761U (zh) 一种直线导轨的cnc加工设备用工件定位夹具
CN209850053U (zh) 往复走丝型电火花线切割机床的加工装置
CN109570664B (zh) 一种微细工具电极的制备方法
CN118832245A (zh) 微细电解线切割加工夹具以及单向走丝方法
CN220029007U (zh) 一种多能场耦合辅助激光多功能双工位加工装置
CN216882145U (zh) 一种穿孔机的工件角度调节装置
CN218983462U (zh) 一种高精度火花机
CN211638592U (zh) 电火花批量加工孔的装置
CN213764353U (zh) 一种电火花加工用多功能电极夹具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant