微细电火花加工用微细电极丝进给导向机构制造技术

本发明专利技术属于特种微细加工技术领域，涉及一种微细电火花加工用微细电极丝进给导向机构，由微细电极丝进给与损耗自动补偿模块、微细电极丝辅助激振模块以及微细电极丝精密导向模块组成。常闭夹丝机构位于常开夹丝机构和精密导向模块之间，缩短了常闭夹丝机构夹丝点与导向模块间的距离，提高了微细电极丝的稳定性。微细电极丝在伺服进给的同时，还在辅助激振模块的作用下高频振动，用于改善间隙放电状态与排屑条件，提高加工效率。精密导向模块采用在硅片上刻蚀的精密Ｖ型导向槽实现对微细电极丝的高精度导向，一种规格Ｖ型导向槽的硅片可以适应一定直径范围的电极丝。本发明专利技术用于微细孔加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于特种微细加工
，涉及一种微细电火花加工用 微细电极丝进给导向机构。
技术介绍
随着微细电火花加工技术的不断发展，微细孔电火花加工在精度 提高和尺寸微细化方面取得了长足的进展。迄今电火花加工的微细孔 最小孔径可达数微米，尺寸精度达到微米量级，表面粗糙度达到亚微 米量级。但如何提高微细孔的加工效率，保证微细孔的加工精度仍是 亟待解决的问题。微细电火花加工过程中，微细电极丝损耗的补偿以及精密导向是 关键问题之一。虽然在线反拷电极的方法可以获得极微细的电极丝， 加工出极微细的孔，但反拷电极耗时较长，加工过程需要频繁修丝， 效率不高，不适合工业批量加工场合。工业应用场合一般选用拉拔电极丝，如钨丝、铜丝、铜钨合金电 极丝等。微细电极丝的精密导向是保证微细电火花加工精度的关键环 节之一， 一般采取在电极丝末端加导向管以保证导向精度，或者用两块倒角陶瓷块拼接形成微细V型导向槽，然后将电极丝约束在V型导向槽内，以实现电极丝的精密导向。对电极丝导向管的要求为材料是高耐磨性，其微细孔内壁光滑，圆度好，且与不同规格电极丝一一 对应。但随着加工孔径的减小，在更换电极丝时，微细电极丝(如直径小于50,)顺利穿过电极丝导向管比较困难。为了顺利穿丝，导 向管孔径往往略大于电极丝直径，电极丝与导向管之间存在间隙，影 响了微细孔加工精度。综上所述，传统的电极丝进给导向机构存在如下问题-(1)传统电火花小孔加工机床使用直径较大、'刚度较好的中空电 极，电极夹丝机构夹丝点与导向机构之间距离即使较大，也能保证加 工过程电极不发生弯曲。但是当采用微细电极丝时，由于其刚度较差， 夹丝机构夹丝点与导向机构之间的距离必须减小'否则微细电极丝容 易产生弯曲变形，其变形量会抵消掉电极丝的伺服进给量，影响加工 过程的稳定性。同时，在微细电极丝附加高频激雍时，其弯曲变形会 抵消掉电极丝由于高频激振作用而产生的轴向位移，附加高频激振的 效果无法实现。(2) 若导向机构中的常闭夹丝机构在常开夹丝机构之上，位于常 闭夹丝机构与导向机构之间的微细电极丝较长，亦存在微细电极丝因 刚性不好而发生弯曲的问题。(3) 加工不同孔径微细孔，更换电极丝时，需频繁更换与之匹配 的导向管。随着加工孔径的减小，微细电极丝顺利穿过导向管比较困 难。为保证顺利穿丝，微细电极丝与导向管内壁之间往往存在一定间 隙，电极丝容易偏摆，降低了微细孔的加工精度。此外，加工高深径比的微细孔时，由于放电脉冲能量及放电间隙非常小，因此电蚀产物不易从加工区排出，加工过程容易发生短路和 拉弧，加工稳定性及加工精度随之降低。
技术实现思路
本专利技术的目的是设计一种微细电火花加工用微细电极丝进给导 向机构，旨在解决
技术介绍
中所述的工业生产微细孔加工过程中微细 电极丝的精密进给导向问题，特别涉及一种微细电火花加工用微细电 极丝进给导向机构，微细电火花加工用微细电极丝进给导向机构主要 由微细电极丝进给与损耗自动补偿模块，微细电极丝辅助激振模块以 及微细电极丝精密导向模块组成，其特征在于，该微细电火花加工用 微细电极丝进给导向机构中，微细电极丝进给与损耗自动补偿模块与Z向伺服驱动主轴13直接相连并受其驱动，主要由常开夹丝机构8 和常闭夹丝机构7组成。常闭夹丝机构7在常开夹丝机构8下面，位 于常开夹丝机构8和微细电极丝精密导向模块之间，微细电极丝9由 常闭夹丝机构7夹持，常闭夹丝机构7通过常闭夹丝机构托架18与 微细电极丝辅助激振模块17下端相连，微细电极丝辅助激振模块17 上端与连接块16下端相连，连接块16安装在导轨滑块15上，导轨 滑块15通过连接块16与Z向伺服驱动主轴13相连，导轨滑块15 和微细电极丝进给导向机构安装板14滑动连接。常开夹丝机构8安 装在常开夹丝机构基座11的底面，常开夹丝机构基座11固定在微细 电极丝进给导向机构安装板14上。导向管12、上陶瓷导向器10安 装在常开夹丝机构基座11上，下陶瓷导向器19安装在常闭夹丝机构 托架18上，导向管12、上陶瓷导向器IO、下陶瓷导向器19与常开夹丝机构8和常闭夹丝机构7两者的夹丝部分在同一直线上，微细电 极丝9从导向管12进入，依次穿过上陶瓷导向器IO、常开夹丝机构 8的夹丝部分、下陶瓷导向器19和常闭夹丝机构7的夹丝部分，再 通过微细电极丝精密导向模块。微细电极丝精密导向模块主要由微细电极丝精密导向模块基座 6、微细电极丝导向硅片底座2、微细电极丝导向硅片1以及弹性压 丝机构3组成。微细电极丝精密导向模块基座6固定在微细电极丝进 给导向机构安装板14上，微细电极丝导向硅片1固定在微细电极丝 导向硅片底座2上，微细电极丝导向硅片底座2由电极丝导向硅片基 座定位压片20压紧固定在微细电极丝精密导向模块基座6上，微细 电极丝9被弹性压丝机构3约束在微细电极丝导向硅片1的精密V 型导向槽23内。所述弹性压丝机构3由微细电极丝压紧力调整机构托架5、微细 电极丝压紧力调整螺钉4、长弹簧丝25、短弹簧丝26、下压丝柱27、 上压丝柱28构成，微细电极丝压紧力调整机构托架5安装在微细电 极丝精密导向模块基座6的端面，短弹簧丝26穿过上压丝柱28的中 心孔，左、右两端分别插入微细电极丝压紧力调整机构托架5上部的 对应定位孔内，长弹簧丝25穿过下压丝柱27的中心孔，左、右两端 分别插入微细电极丝压紧力调整机构托架5上部的对应定位孔内，四 个微细电极丝压紧力调整螺钉4安装在微细电极丝压紧力调整机构 托架5的四个螺纹孔内，左、右两个微细电极丝压紧力调整螺钉4的 顶端分别压住长弹簧丝25的左、右两段，中间两个微细电极丝压紧力调整螺钉4的顶端分别压住短弹簧丝26的左、右两段，上压丝柱 28和下压丝柱27在微细电极丝导向硅片1的精密V型导向槽23上 压住微细电极丝9。上压丝柱28和下压丝柱27对电极丝的压紧力分 别由短弹簧丝26和长弹簧丝25提供，通过拧紧或放松微细电极丝压 紧力调整螺钉4，调节对电极丝压紧力的大小。所述的精密V型导向槽23刻蚀在微细电极丝导向硅片1中心线 上，第一层涂层二氧化硅(Si02)薄膜22沉积在微细电极丝导向硅 片1的V型导向槽表面，第二层涂层氮化硅(Si3N4)薄膜24沉积在 第一层涂层二氧化硅(Si02)薄膜22上。所述的精密V型导向槽23的制造方法为体硅刻蚀工艺，第一层 涂层二氧化硅(Si02)薄膜22及第二层涂层氮化硅(Si3N4)薄膜24 的制造方法为化学气相沉积(CVD)。所述的微细电极丝辅助激振模块(17)为压电陶瓷激振模块或电 磁激振模块等。所述下压丝柱27和上压丝柱28的材料为高分子绝缘材料。 进行微细电极丝损耗补偿时，常开夹丝机构8的电磁致动器通 电，将微细电极丝9夹紧，接着常闭夹丝机构7的电磁致动器通电， 夹丝头在电磁力的作用下松开微细电极丝9，之后Z向伺服驱动常闭 夹丝机构7向上运动，至预设极限位置时，常闭夹丝机构7和常开夹 丝机构8先后恢复常态，Z向伺服驱动常闭夹丝机构7带动微细电极 丝9向下运动一定距离。重复上述过程便可实现微细电极丝的进给， 反之则能实现微细电极丝的回退。加工过程中，微细电极丝9除了伺服进给，还可以在微细电极丝辅助激振模块17的作用下高频振动，有利于提高脉冲的利用率，减 少短路、拉弧本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微细电火花加工用微细电极丝进给导向机构，主要由微细电极丝进给与损耗自动补偿模块、微细电极丝辅助激振模块和微细电极丝精密导向模块组成。其特征在于，该微细电火花加工用微细电极丝进给导向机构中，微细电极丝进给与损耗自动补偿模块与Ｚ向伺服驱动主轴（１３）直接相连，微细电极丝进给与损耗自动补偿模块主要由常开夹丝机构（８）和常闭夹丝机构（７）组成，常闭夹丝机构（７）在常开夹丝机构（８）下面，位于常开夹丝机构（８）和微细电极丝精密导向模块之间，微细电极丝（９）由常闭夹丝机构（７）夹持，常闭夹丝机构（７）通过常闭夹丝机构托架（１８）与微细电极丝辅助激振模块（１７）下端相连，微细电极丝辅助激振模块（１７）上端与连接块（１６）下端相连，连接块（１６）安装在导轨滑块（１５）上，导轨滑块（１５）通过连接块（１６）与Ｚ向伺服驱动主轴（１３）相连，导轨滑块（１５）和微细电极丝进给导向机构安装板（１４）通过滑动连接，常开夹丝机构（８）和常开夹丝机构基座（１１）的底面固接，常开夹丝机构基座（１１）固定在微细电极丝进给导向机构安装板（１４）上，导向管（１２）、上陶瓷导向器（１０）安装在常开夹丝机构基座（１１）上，下陶瓷导向器（１９）安装在常闭夹丝机构托架（１８）上，导向管（１２）、上陶瓷导向器（１０）、下陶瓷导向器（１９）与常开夹丝机构（８）和常闭夹丝机构（７）两者的夹丝部分在同一直线上，微细电极丝（９）从导向管（１２）进入，穿过上陶瓷导向器（１０）、常开夹丝机构（８）的夹丝部分、下陶瓷导向器（１９）和常闭夹丝机构（７）的夹丝部分，再通过微细电极丝精密导向模块。　微细电极丝精密导向模块主要由微细电极丝精密导向模块基座（６）、微细电极丝导向硅片底座（２）、微细电极丝导向硅片（１）以及弹性压丝机构（３）组成，微细电极丝精密导向模块基座（６）固定在微细电极丝进给导向机构安装板（１４）上，微细电极丝导向硅片（１）固定在微细电极丝导向硅片底座（２）上，微细电极丝导向硅片底座（２）由电极丝导向硅片基座定位压片（２０）压紧固定在微细电极丝精密导向模块基座（６）上，微细电极丝（９）被弹性压丝机构（３）约束在微细电极丝导向硅片（１）的精密Ｖ型导向槽（２３）内。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，徐明刚，刘伟，陈旭鹏，贾维溥，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]