本发明专利技术提供一种制作微电极的卧式微电火花机床，包括机床基座（１），Ｘ－Ｙ二维工作台（２），电极主轴（３），砂轮磨削机构（４），Ｚ向工作台（６）和线电火花磨削机构（７），所述砂轮磨削机构（４）和线电火花磨削机构（７）固定安装在机床基座１上，分别位于Ｚ向工作台（６）的两侧，电极主轴（３）安装在Ｘ－Ｙ工作台（２）上，待加工的工具电极安装在电极主轴（３）上，所述Ｘ－Ｙ二维工作台（２）驱动工具电极相对所述金刚砂轮磨削机构（４）和／或线电火花磨削机构（７）运动，完成微电极的在线制作。本发明专利技术以金刚砂轮在线磨削配合线电火花在线磨削和采用高精度光栅尺，实现微米级电极的高效率高精度制作，具有较好的可靠性和经济效益。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种微电火花加工领域，具体涉及一种卧式微电火花机床及应用该卧 式微电火花机床进行在线加工的方法。
技术介绍
微滴喷射技术研究中，微喷嘴的质量将直接影响微滴喷射的成败。当前用于微喷 嘴加工的技术主要有玻璃拉制法、微电火花加工以及机械加工等方法。玻璃微针拉制法可 用于单个喷嘴制作，但微喷嘴制作的一致性值得研究；机械加工的方法则主要用于孔径较 大的喷嘴制作，并不适合微米级喷嘴的制作；微电火花技术作为一种非接触式放电加工技 术，在加工过程中没有宏观力作用，加工主要依赖于电蚀作用，具有加工精度高，一致性好 的特点，是制作微喷嘴的主要加工方法之一。在微细电火花小孔加工中，微电极的制备和装夹是前提条件。目前，微电极的制 作主要分为离线制作和在线制作两大类。离线制作方法不可避免的存在两个不足之处首 先，电火花加工中严重的电极损耗现象使成形电极的形状很快改变而无法进行高精度的加 工；其次，由于电极的二次安装不可避免的存在安装误差和变形误差，难以保证电极与工作 台面的垂直度和电极与回转主轴的同轴度，因此采用离线方式进行微细电极制作并将其二 次安装在主轴头上的方法很难满足微细电火花加工的要求。而在线制作方法则能够消除离 线制作方法中因二次安装所带来的误差，目前在线制作方法主要是采用线电极电火花磨削 和块电极电火花加工电极。块电极电火花加工过程中，工具电极全长可同时参与放电，故其放电加工效率相 对较高；但由于在放电过程中，块电极由于电蚀存在损耗，且无法补偿，从而造成放电加工 过程中放电间隙难以精准控制、电极表面质量普遍不高，难以实现微电极的精密制作。而线 电火花磨削法(WEDG)加工则通过电极丝的移动补偿加工过程中线电极的损耗，且线电极 和工具电极之间为点接触放电，易于控制工具电极的尺寸精度，微电极的加工精度更接近 于机床的几何精度。但由于线电火花磨削法的放电面积过小，电极加工速度极慢，难以满足 批量化生产要求。从上述内容中可知，线电火花磨削法制作电极具有较高的加工精度高但效率相对 低下，而块电极电火花加工法制作微电极则存在电极形状随块电极的多次使用损耗而不一 致的缺点。作为传统加工用的金钢砂轮磨削，其加工过程为接触式加工，存在宏观切削力， 其加工效率较高。由于加工过程中砂轮的回转精度以及径向跳动等的影响，很难实现微米 级电极的制作。迄今为止，还没有一种既能提高微电极制作效率、同时也能保证微电极加工精度 的电极制作方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有微电极制作技术的不足，从提高微电极制作效率和解决微电极装夹问题出发，提供了一种卧式微电火花机床及应用该卧式微电火花机床进行在 线加工的方法，该方法通过采用金刚砂轮磨削法、线电火花磨削法以及金刚砂轮磨削配合 线电火花磨削法制作微电极，根据待制作电极尺寸要求，合理选择上述加工方法进行微电 极的在线制作，提高微电极的制作效率和制作精度，特别能满足50 μ m到100 μ m微电极的 高效率制作，同时也能实现直径在50 μ m以下微电极制作。在线制造的方式保证了工具和 工件的相对位置精度，克服了离线制造必须二次安装的弊端，加工出的徽细柱状电极可以 用于微细孔和微细三维结构的电火花和电解加工。本专利技术通过在机床上同时配备金刚砂轮磨削装置和线电火花磨削装置，将工具电 极安装在电极主轴上，以X-Y 二维运动平台驱动工具电极相对金刚砂轮或者线电极运动， 实现微电极的制作；同时，根据待制作微电极的尺寸要求，合理选择金刚砂轮磨削法、线电 火花磨削法以及金刚砂轮磨削配合线电火花磨削，完成微电极的在线制作。金刚砂轮磨削 可以实现待加工微电极余量的快速去除，提高制作效率；线电火花磨削则可以进一步提高 金刚砂轮磨削的加工精度；因此两者配合，在保证加工精度的前提下，可以大幅提高微电极 的制作效率。同时，该方法由于可以通过金刚砂轮快速去除余量，因此可以提高工具电极的 初始直径，解决小电极装夹的困难。使用金刚砂轮辅助线电火花磨削法在线制作微电极的微电火花加工设备采用卧 式布局，线电火花磨削装置和砂轮磨削装置固定在工作台上，待加工电极安装在高回转精 度的电极主轴上，电极主轴安装在X-Y 二维工作台上，实现电极的Χ、γ方向的进给。使用加 工好的微电极进行加工的工件安装在工件装夹装置上，工件装夹装置则安装于垂直于工作 台面安装的Z轴上，通过调整X、Z的位置，实现工件的相对定位。附图说明图1为卧式布局电火花加工机床主视图；图2为卧式布局电火花加工机床俯视图；图3为卧式布局电火花加工机床左视图；图4为金刚砂轮主轴局部放大视图；图5为电极主轴局部放大视图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术包括以下几个部分机床基座1，X-Y 二维工作台2，电极主轴 3，砂轮磨削机构4，Z向工作台6，线电火花磨削机构7。其中，砂轮磨削机构4和线电火花 磨削机构7分别位于Z向工作台6的左右两侧。由图1、图2和图3所示，在本实施例中，机床基座1是整台机床的基础，是机床其 他部分的安装集体。机床基座1通过螺栓紧固在减震台上，减震台固定在地板上，减震台为 该设备提供支撑并隔离外界震动。X-Y 二维工作台2提供X、Y方向的直线运动，使工具电极相对于线电火花磨削机 构7、砂轮磨削机构4以及待加工工件运动，完成指定加工任务的运动基础。X-Y 二维工作 台2安装在机床基座1上，包括沿X方向运动的X工作台16和沿Y方向运动的Y工作台27两部分。滚动导轨12通过螺栓固定在机床基座1上，光栅尺Xll通过螺栓固定在机床基座 1上，光栅尺Xll的光栅读数头通过螺栓与X工作台16相连。X工作台16通过螺栓分别于 滚动导轨滑块13，滚珠丝杠螺母15相连。X轴交流伺服电机17通过螺栓与行星齿轮减速 器18相连，同时行星齿轮减速器18通过支座固定在机床基座1上，行星齿轮减速器18另 一端则与滚珠丝杠14相连，滚珠丝杠轴承座19通过螺栓与机床基座1相连。当X交流伺 服电机17转动时，带动滚珠丝杠14转动，使得工作台16沿滚动导轨12来回运动。滚动导轨25通过螺栓固定在X工作台16上，Y光栅尺24通过螺栓固定在X工作 台16上，滚珠丝杠轴承座23通过螺栓与X工作台16相连；Y工作台27通过螺栓分别与滚 动导轨滑块26，光栅尺24的读数头以及滚珠丝杠28的螺母相连；交流伺服电极21通过螺 栓与行星齿轮减速器22相连，行星齿轮减速器22通过螺栓与X工作台16相连，行星齿轮 减速器22的另一端则与滚珠丝杠28相连；交流伺服电机21转动时，驱动行星齿轮减速器 22和滚珠丝杠28，带动Y工作台27沿滚动导轨25来回进给运动。电极主轴3主要用于安装和夹持工具电极，提供工具电极与脉冲电源之间的电气 连接。电极主轴部分3由电极主轴31，电极电刷32，电极夹持装置33，电极主轴驱动电机 34以及电极主轴安装板35组成。电极主轴31通过螺栓安装在电极主轴安装板35上，电极电刷32通过螺栓安装在 电极主轴安装板35上，驱动电机34通过螺栓安装在电极主轴安装板35上，电极主轴安装 板35通过螺栓与Y工作台27相连。电极夹持装置33安装在电极主轴31上，电极主轴31 与电极主轴驱动电机34通过同步带连接。图5所示为电极主轴局部放大视图本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种卧式微电火花机床，用于制作微电极并能够利用制作完成的微电极直接进行微电火花加工，实现微电极制作和微电火花加工一体化的在线作业，其特征在于，该机床包括机床基座（１），Ｘ－Ｙ二维工作台（２），电极主轴（３），砂轮磨削机构（４），Ｚ向工作台（６）和线电火花磨削机构（７），其中，所述砂轮磨削机构（４）和线电火花磨削机构（７）固定安装在机床基座（１）上，分别位于Ｚ向工作台（６）的左右两侧，所述Ｚ向工作台（６）用于装夹待加工工件，所述电极主轴（３）安装在Ｘ－Ｙ工作台（２）上，待加工的工具电极安装在该电极主轴（３）上，所述Ｘ－Ｙ二维工作台（２）驱动工具电极相对所述金刚砂轮磨削机构（４）和线电火花磨削机构（７）运动，完成微电极的制作，再驱动所述制作完成的微电极相对于Ｚ向工作台（６）上的待加工工件相对运动，完成微电火花加工。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿海，舒霞云，谢丹，张丰，肖峻峰，徐裕力，曹澍，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：83[中国|武汉]
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