一种微细工具电极在线制备方法及制备系统技术方案

本发明专利技术涉及一种微细工具电极在线制备方法及制备系统，属于微细特种加工技术领域。修整电极的主要步骤包括：通过一次对刀，主轴模块以水平等分角度沿z轴方向伺服进给获得棱状粗修毛坯；通过一次对刀，主轴模块沿z轴方向连续旋转伺服进给获得圆柱半精修电极；通过一次对刀，主轴模块沿Z轴方向连续旋转单向进给获得圆柱精修微细工具电极。通过三道修整工序，缩短了整体加工时间，减少毛刺生成率，解决了因偏心而造成的微细工具电极根部修整高度不一致问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微细工具电极在线制备方法及制备系统
本专利技术涉及电极加工
，尤其是一种工具电极在线制备方法及制备系统。
技术介绍
微细电火花加工技术具有非接触式、精度高、无毛刺、可在热处理后加工等优点，适合导电材料微小结构零件的精密制造。为避免刚度低细长电极丝的二次装夹误差和微操作困难问题，微细工具电极(径向尺寸<100μm)需要在线制作。考虑细长微细工具电极刚度低问题，在线制作出的微细工具电极不宜过长，否则将影响微细结构加工精度和效率。而且，由于微细工具电极使用中存在较严重的损耗问题，微细工具电极使用一段时间后需要再次在线制作。目前，线放电磨削(WEDG：WireElectroDischargeGrinding)方法主要通过旋转主轴头夹持较短一段棒料，在线制作一段微细工具电极进行微细电火花加工。由于微细电火花加工过程中，微细工具电极轴向将不断损耗，微细工具电极损耗直到这段较短棒料长度不够时，需要通过人工重新装夹一段棒料重复上述过程。这样的操作过程不仅效率低，而且易于引入二次装夹误差，无法满足工业应用中批量化加工微小结构的高精度和高效率需求，限制了微细电火花加工技术的应用发展。为实现微细工具电极重复多次在线WEDG制作和使用的需求，现有一种可实现较细(Φ0.1-0.2mm)长电极(300-500mm)棒料旋转、蠕动进给复合功能的主轴头机构。然而，由于主轴本身加工制造误差及装配误差和微细工具电极棒料的安装误差，导致无法完全保证微细工具电极棒料轴心与主轴旋转轴线的同轴度，造成不可避免的工具电极棒料安装偏心误差。这造成在微细工具电极的WEDG过程中，微细工具电极几何中心与WEDG导向片尖端修丝点的距离在主轴旋转时实时变化，也即实际加工量随主轴旋转而变化，因此在主轴旋转的同时控制z轴向下伺服进给进行在线修丝时，容易导致微细工具电极各加工面产生去除不均，微细工具电极根部高低不平的问题，同时由于去除量不均造成的工具电极反复伺服进退使得加工效率降低。
技术实现思路
本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种微细工具电极在线制备方法及制备系统，从而将微细工具电极的修整过程分为粗修、半精修、精修三个阶段，通过粗修的单面加工，防止微细工具电极与主轴之间必然存在的偏心误差而导致的反复加工，解决主轴存在旋转偏心误差造成的在线制备误差和效率低的问题。本专利技术所采用的技术方案如下：一种微细工具电极制备方法，包括如下步骤：步骤一粗修过程：通过一次对刀，主轴模块以水平等分角度沿z轴方向伺服进给且主轴无旋转运动，获得棱状粗修毛坯；步骤二半精修过程：通过一次对刀，主轴模块沿z轴方向伺服进给且主轴连续旋转运动，获得圆柱状半精修电极；步骤三精修过程：通过一次对刀，主轴模块沿z轴方向单向进给且主轴连续旋转运动，获得圆柱精修微细工具电极。步骤一粗修过程中，主轴模块以水平等分角度伺服进给的具体步骤为：WEDG模块沿x轴正向移动，通过电接触测得待修工具电极的待修表面切点的x轴读数，附加移动进给量S1；主轴模块沿z轴逐渐下移，直至待修工具电极与修丝电极相接触；控制主轴模块沿z轴方向伺服进给且主轴无旋转运动，伺服进给至设定的加工长度；控制WEDG模块沿x轴负向移动至预留出对刀安全距离；主轴模块沿z轴正向上抬至待修位置，主轴转过水平等分角度θ；然后重复上述过程，直到待修工具电极圆周一圈都有去除材料。步骤二半精修过程中，主轴模块沿z轴方向连续旋转伺服进给的具体步骤为：WEDG模块沿x轴正向移动，通过电接触测得待修工具电极的待修表面切点的x轴读数，附加移动进给量S2；主轴模块沿z轴逐渐下移，直至待修工具电极与修丝电极相接触；主轴模块沿z轴伺服进给且主轴连续旋转运动，伺服进给直至设定的加工长度；WEDG模块沿x轴负向移动至预留出对刀安全距离；主轴模块沿z轴向上移动至待修位置。步骤三精修过程中，主轴模块沿z轴方向连续旋转单向进给的具体步骤为：WEDG模块沿x轴正向移动，通过电接触测得待修工具电极的待修表面切点的x轴读数，附加移动进给量S3；主轴模块沿z轴逐渐下移，直至待修工具电极与修丝电极相接触；主轴模块沿z轴持续向下进给且主轴连续旋转运动，进给直至设定的加工长度；WEDG模块沿x轴负向移动至预留出对刀安全距离；主轴模块沿z轴向上移动至待修位置。对刀的具体步骤为：步骤一：WEDG模块移动至相对于主轴模块的y轴负向位置，并使修丝电极与待修微细工具电极之间保持安全对刀距离，主轴模块沿z轴向下移，直至待修微细工具电极端部与修丝电极共面；WEDG模块沿y轴正向移动，直至修丝电极与待修微细工具电极电接触，此时测得WEDG模块相对于机架的y轴位置y1；主轴模块沿z轴向上移，直至待修微细工具电极端部与修丝电极之间保持安全对刀距离；步骤二：WEDG模块移动至相对于主轴模块的y轴正向位置，移动期间保持WEDG模块与步骤1中的x轴位置不变，且修丝电极与待修微细工具电极之间保持安全对刀距离；主轴模块沿z轴向下移至待修微细工具电极端部与修丝电极共面，然后控制WEDG模块沿y轴负向移动，直至修丝电极与待修微细工具电极电接触，此时测得WEDG模块相对于机架的y轴位置y2，测得读数后，将主轴模块沿z轴向上移，直至待修微细工具电极端部与修丝电极之间保持安全对刀距离；步骤三：由步骤一和步骤二测得待修细微工具电极的实际几何中心位置y轴读数，此读数值满足如下公式：式中，Y为待修微细工具电极的实际几何中心位置y轴读数值；y1为由步骤1获得的待修微细工具电极沿y轴负向的边缘接触点的y轴读数值；y2为由步骤2获得的待修微细工具电极沿y轴正向的边缘接触点的y轴读数值；将WEDG模块移动至待修微细工具电极的实际中心位置y轴读数处，WEDG模块整体处于相对于主轴模块的x轴负向位置，并使修丝导向块尖端部分的修丝电极距离待修微细工具电极安全距离，然后控制WEDG模块沿x轴正向移动，直至修丝导向块尖端部分的修丝电极与待修微细工具电极电接触，此时测得WEDG模块相对于机架的x轴位置X，即为待修微细工具电极的待修表面切点的x轴读数，测得读数后，将WEDG模块沿x轴负向移动至修丝导向块尖端部分的修丝电极距离待修微细工具电极安全距离，然后将主轴模块沿z轴向上移动至待修位置。进给量S1、S2、S3单次进给量均小于修丝电极直径D1的1/2，且S1>S2>S3。S1、S2、S3还满足如下公式：s1+s2+s3＝D0-D(3)式中，D0为待修微细工具电极的原始直径；D为待修微细工具电极经过精修后的直径。粗修形成的各顶点与半精修完成的待修微细工具电极外缘之间的垂直距离△L满足如下公式：式中，θ为粗修过程中的水平分度角，D0为待修微细工具电极的原始直径；D1为修丝电极的直径，S1、S2、S3为粗修、半精修、精修过程中的进给量；水平等分角度θ满足如下公式：式中，n为圆周分为若干等份的份数，且n为正整数；将公式(5)代入公式(4)中，得到n的求本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微细工具电极制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一粗修过程：通过一次对刀，主轴模块(2)以水平等分角度沿z轴方向伺服进给且主轴无旋转运动，获得棱状粗修毛坯；/n步骤二半精修过程：通过一次对刀，主轴模块(2)沿z轴方向伺服进给且主轴连续旋转运动，获得圆柱状半精修电极；/n步骤三精修过程：通过一次对刀，主轴模块(2)沿z轴方向单向进给且主轴连续旋转运动，获得圆柱精修微细工具电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种微细工具电极制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一粗修过程：通过一次对刀，主轴模块(2)以水平等分角度沿z轴方向伺服进给且主轴无旋转运动，获得棱状粗修毛坯；
步骤二半精修过程：通过一次对刀，主轴模块(2)沿z轴方向伺服进给且主轴连续旋转运动，获得圆柱状半精修电极；
步骤三精修过程：通过一次对刀，主轴模块(2)沿z轴方向单向进给且主轴连续旋转运动，获得圆柱精修微细工具电极。


2.如权利要求1所述的微细工具电极制备方法，其特征在于：步骤一粗修过程中，主轴模块(2)以水平等分角度伺服进给的具体步骤为：WEDG模块(1)沿x轴正向移动，通过电接触测得待修工具电极的待修表面切点的x轴读数，附加移动进给量S1；主轴模块(2)沿z轴逐渐下移，直至待修工具电极与修丝电极(102)相接触；控制主轴模块(2)沿z轴方向伺服进给且主轴无旋转运动，伺服进给至设定的加工长度；控制WEDG模块(1)沿x轴负向移动至预留出对刀安全距离；主轴模块(2)沿z轴正向上抬至待修位置，主轴转过水平等分角度θ；然后重复上述过程，直到待修工具电极圆周一圈都有去除材料。


3.如权利要求1所述的微细工具电极制备方法，其特征在于：步骤二半精修过程中，主轴模块(2)沿z轴方向连续旋转伺服进给的具体步骤为：WEDG模块(1)沿x轴正向移动，通过电接触测得待修工具电极的待修表面切点的x轴读数，附加移动进给量S2；主轴模块(2)沿z轴逐渐下移，直至待修工具电极与修丝电极(102)相接触；主轴模块(2)沿z轴伺服进给且主轴连续旋转运动主轴，伺服进给直至设定的加工长度；WEDG模块(1)沿x轴负向移动至预留出对刀安全距离；主轴模块(2)沿z轴向上移动至待修位置。


4.如权利要求1所述的微细工具电极制备方法，其特征在于：步骤三精修过程中，主轴模块(2)沿z轴方向连续旋转单向进给的具体步骤为：WEDG模块(1)沿x轴正向移动，通过电接触测得待修工具电极的待修表面切点的x轴读数，附加移动进给量S3；主轴模块(2)沿z轴逐渐下移，直至待修工具电极与修丝电极(102)相接触；主轴模块(2)沿z轴持续向下进给且主轴连续旋转运动，进给直至设定的加工长度；WEDG模块(1)沿x轴负向移动至预留出对刀安全距离；主轴模块(2)沿z轴向上移动至待修位置。


5.如权利要求1所述的微细工具电极制备方法，其特征在于：对刀的具体步骤为：
步骤一：WEDG模块(1)移动至相对于主轴模块(2)的y轴负向位置，并使修丝电极(102)与待修微细工具电极(201)之间保持安全对刀距离，主轴模块(2)沿z轴向下移，直至待修微细工具电极(201)端部与修丝电极(102)共面；WEDG模块(1)沿y轴正向移动，直至修丝电极(102)与待修微细工具电极(201)电接触，此时测得模块相对于机架的y轴位置y1；主轴模块(2)沿z轴向上移，直至待修微细工具电极(201)端部与修丝电极(102)之间保持安全对刀距离；
步骤二：WEDG模块(1)移动至相对于主轴模块(2)的y轴正向位置，移动期间保持WEDG模块(1)与步骤1中的x轴位置不变，且修丝电极(102)与待修微细工具电极(201)之间保持安全对刀距离；主轴模块(2)沿z轴向下移至待修微细工具电极(201)端部与修丝电极(102)共面，然后控制WEDG模块(1)沿y轴负向移动，直至修丝电极(102)与待修...

【专利技术属性】
技术研发人员：佟浩，蔡磊明，杨子豪，李勇，李宝泉，
申请(专利权)人：清华大学无锡应用技术研究院，无锡微研精微机械技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32