基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法技术

本申请提供一种基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法，包括以下步骤：选取导电材料作为工具电极；将工具电极的表面加工平整；在工具电极的表面加工出加工沟槽；去除工具电极表面的毛刺；预备一装有电火花加工介质的箱体，将工具电极固定安装于箱体内并浸入电火花加工介质，再将箱体固定到数控加工中心的移动平台上，通过机床主轴夹紧固定圆棒工件，使圆棒工件和工具电极分别接高频脉冲电源的负极和正极；使圆棒工件逐渐向工具电极靠近，对圆棒工件进行电火花放电加工。本申请提供的方法，当高速旋转的圆棒工件先后与工具电极不同深度的位置发生电火花现象，从而去除待加工圆棒工件表面的材料，顺利加工出旋转三维结构。三维结构。三维结构。

【技术实现步骤摘要】
基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法


[0001]本申请属于机械加工
，更具体地说，是涉及一种基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法。

技术介绍

[0002]随着5G通讯、微机电系统、生物传感器和超显微镜的快速发展，对带有复杂旋转三维结构的圆棒工件需求发生了显著增加。
[0003]直径小于0.5毫米的圆针可以作为电子元器件的微引脚；带有复杂旋转三维结构的圆棒工件可以作为微机电系统中的微轴，用于连接齿轮或者进行轴传动；带有复杂旋转三维结构的圆棒工件还可以作为生物传感器或者超显微镜的探针，具有良好的测量功能。
[0004]对于这种带有复杂旋转三维结构的圆棒工件一般使用钛合金、硬质合金等强度比较高的材料，但是上述硬、脆材料加工性能比较差，传统的铣削、车削加工比较难加工出复杂的旋转三维结构，并且圆棒工件的直径在一般0.5毫米以内，工件本身的强度比较低，刀具与圆棒工件进行挤压加工时产生的切削力和振动，很容易将圆棒工件损坏或者在圆棒工件表面留下缺陷，故而有待改进。

技术实现思路

[0005]本申请实施例的目的在于提供一种基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法，以解决以下技术问题：对于带有复杂旋转三维结构的圆棒工件一般使用钛合金、硬质合金等强度比较高的材料，上述硬、脆材料加工性能比较差，传统的铣削、车削加工比较难加工出复杂的旋转三维结构，并且圆棒工件的直径在一般0.5毫米以内，工件本身的强度比较低，刀具与圆棒工件进行挤压加工时产生的切削力和振动，很容易将圆棒工件损坏或者在圆棒工件表面留下缺陷。
[0006]为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：提供一种基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法，包括以下步骤：
[0007]步骤一：选取导电材料作为工具电极的块状毛胚；
[0008]步骤二：将工具电极的表面加工平整；
[0009]步骤三：在工具电极的表面通过插补的方式加工出加工沟槽，加工沟槽的截面形状与待加工旋转三维结构的截面相一致；
[0010]步骤四：去除工具电极表面加工加工沟槽时所产生的毛刺；
[0011]步骤五：预备一装有电火花加工介质的箱体，将工具电极固定安装于箱体内并使工具电极浸入电火花加工介质，再将箱体固定到数控加工中心的移动平台上，通过数控加工中心的机床主轴夹紧固定待加工圆棒工件，使待加工圆棒工件接高频脉冲电源的负极，工具电极接高频脉冲电源的正极；
[0012]步骤六：设置高频脉冲电源的电压、脉冲占空比、电流参数，设置数控加工中心的机床主轴的转速、进给速度参数，使旋转的待加工圆棒工件逐渐向工具电极靠近，同时对待
加工圆棒工件进行电火花放电加工，在进行多次放电后，直至圆棒工件表面形成有对应的旋转三维结构。
[0013]在本申请的一种可实现的技术方案中，所述工具电极为长方体形状，所述工具电极的制作材料为黄铜、铍铜或紫铜。
[0014]在本申请的一种可实现的技术方案中，在步骤二中，将工具电极的块状毛胚装载于数控加工中心的移动平台上，然后将工具电极的六个面均铣平。
[0015]在本申请的一种可实现的技术方案中，在步骤三中，将工具电极装载于数控加工中心的移动平台上，在数控加工中心的机床主轴上安装第一铣刀，利用第一铣刀以铣削的方式在工具电极的一个侧面加工出所述加工沟槽。
[0016]在本申请的一种可实现的技术方案中，完成步骤三后，不拆卸数控加工中心的移动平台上的工具电极，在步骤四中，将数控加工中心的机床主轴上的刀具更换为第二铣刀，使用第二铣刀沿Y轴方向上进给，以将工具电极上由于加工所述加工沟槽产生的毛刺全部去除。
[0017]在本申请的一种可实现的技术方案中，在步骤六中，所述加工沟槽的布置方向为X轴方向，数控加工中心的机床主轴带动待加工圆棒工件按斜向进给，即向X轴方向和Y轴方向同时进给。
[0018]在本申请的一种可实现的技术方案中，待加工圆棒工件的制作材料包括但不限于：钛合金、硬质合金。
[0019]在本申请的一种可实现的技术方案中，待加工圆棒工件的直径小于0.5毫米。
[0020]在本申请的一种可实现的技术方案中，所述加工沟槽的数量为一个或者多个，且所述加工沟槽相对于所述工具电极水平布置，当所述加工沟槽设置有多个时相邻所述加工沟槽上下间隔布置。
[0021]在本申请的一种可实现的技术方案中，所述加工沟槽的截面形状包括但不限于：三角形、矩形、半圆形、半椭圆形、梯形，或者所述加工沟槽的截面母线为自由曲线。
[0022]综上所述，本申请至少包括以下一种有益的技术效果：
[0023]1.当高速旋转的待加工圆棒工件靠近块工具电极的加工沟槽时，先后与工具电极不同深度的位置发生电火花放电现象，从而去除待加工圆棒工件表面的材料，利用这种差异化的去除效果，就能在圆棒工件上加工出旋转三维结构；
[0024]2.该方法不需要精密的测量装置，不需要非常复杂的运动控制系统，就能制造出较为复杂的旋转三维结构，具有加工效率高和操作简单的优点；
[0025]3.采用斜向进给方式，即同时沿X轴方向和Y轴方向进给，圆棒工件沿Y轴方向的进给时，可以有效补偿电火花加工时工具电极的材料损耗，从而保证旋转三维结构的电火花加工稳定进行。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请实施例一提供的基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法的流程示意图。
[0028]图2为本申请实施例一中在工具电极上加工加工沟槽时的状态示意图。
[0029]图3为本申请实施例一中去除工具电极的表面毛刺时的状态示意图。
[0030]图4为本申请实施例一中在圆棒工件在进行电火花加工前的状态示意图。
[0031]图5为本申请实施例一中在圆棒工件在进行电火花加工后的状态示意图。
[0032]图6为本申请实施例一中完成加工后工具电极与圆棒工件的截面示意图。
[0033]图7为本申请实施例二中在圆棒工件在进行电火花加工后的状态示意图。
[0034]其中，图中各附图标记：
[0035]1、工具电极；11、加工沟槽；12、台阶面；2、机床主轴；3、第一铣刀；4、第二铣刀；5、圆棒工件；6、旋转三维结构；7、高频脉冲电源。
具体实施方式
[0036]为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0037]需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：选取导电材料作为工具电极的块状毛胚；步骤二：将工具电极的表面加工平整；步骤三：在工具电极的表面通过插补的方式加工出加工沟槽，加工沟槽的截面形状与待加工旋转三维结构的截面相一致；步骤四：去除工具电极表面加工加工沟槽时所产生的毛刺；步骤五：预备一装有电火花加工介质的箱体，将工具电极固定安装于箱体内并使工具电极浸入电火花加工介质，再将箱体固定到数控加工中心的移动平台上，通过数控加工中心的机床主轴夹紧固定待加工圆棒工件，使待加工圆棒工件接高频脉冲电源的负极，工具电极接高频脉冲电源的正极；步骤六：设置高频脉冲电源的电压、脉冲占空比、电流参数，设置数控加工中心的机床主轴的转速、进给速度参数，使旋转的待加工圆棒工件逐渐向工具电极靠近，同时对待加工圆棒工件进行电火花放电加工，在进行多次放电后，直至圆棒工件表面形成有对应的旋转三维结构。2.如权利要求1所述的基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法，其特征在于：所述工具电极为长方体形状，所述工具电极的制作材料为黄铜、铍铜或紫铜。3.如权利要求2所述的基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法，其特征在于：在步骤二中，将工具电极的块状毛胚装载于数控加工中心的移动平台上，然后将工具电极的六个面均铣平。4.如权利要求3所述的基于电火花技术在圆棒工件表面加工旋转三维结构的方法，其特征在于：在步骤三中，将工具电极装载于数控加工中心的移动平台上，在数控加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬全，连漫群，徐斌，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：