一種工具電極加工工藝及采用該工具電極加工微孔的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及特種加工技術領域，特別是一種工具電極加工工藝及采用該工具電極加工微孔的方法。
【背景技術】
[0002]隨著世界范圍的產品小型化和精密化，微細加工技術在現在制造技術中占據越來越重要的地位，大深徑比(大于10)的微孔(孔徑小于Φ0.5mm)加工是一項世界性的加工難題。目前，常用的微孔加工主要有微細電火花加工、鉆削、激光加工、超聲波加工、電解加工等，微細電火花加工技術以其非接觸加工、無宏觀應力、易實現大深徑比的特點已經發展成為微細加工技術的一個重要分支。影響工具電極磨削精度的因素較多，不同的電極材料、主軸轉速、電參數、冷卻方式電極精度差異較大，這也導致電火花加工微孔存在磨削工具電極偏心、正錐形缺陷比較常見，工具電極直徑及微孔精度不易控制，加工一致性、穩定性較差等冋題。
【發明內容】
[0003]本發明解決的技術問題是:提供了一種工具電極加工工藝及采用該工具電極加工微孔的方法，解決了具有大深徑比的微孔電火花加工問題。
[0004]本發明的技術解決方案是:
[0005]一種工具電極在線磨削制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006]步驟一:在微細電火花加工機床安裝工具電極和反拷塊電極，反拷塊電極連接負極，工具電極連接正極；并通過在線測量裝置觀測工具電極的加工程度；
[0007]步驟二:設定工具電極的軸向進給量X1和徑向進給量Z 1；X向進給、Z向進給設定按如下方法進行:
[0008]X1 = (D J-D2) /2+A+B
[0009]Z1=L1DjC
[0010]其中:A為反拷塊電極損耗補償，B為裝卡誤差補償，C為工具電極尖端錐度誤差補償；選取的電極工具直徑D1、磨削加工電極工具直徑D2，磨削后的工具電極的長徑比LpX向進給量X1, Z向進給量Z1;
[0011]步驟三:在X、Z向進給設定好之后，預設定粗加工和精加工的電參數；其中，
[0012]粗加工電參數:電極極性，正極性；脈寬，2.5 μ s-4.7 μ s ;脈沖間隔，10 μ S-30 μ S ;開路電壓，60V-80V ;峰值電流:4.8Α-6Α ;主軸轉速:200r/min-300r/min ;伺服參考電壓 C0MP，40% -60% ;沖油量:20ml/s-50ml/s ；
[0013]精加工電參數:電極極性，正極性；脈寬，0.5ys-2.7ys ;脈沖間隔，5ys-15ys ;開路電壓，50V-60V ;峰值電流:1.5A-5A ;主軸轉速:200r/min-300r/min ;伺服參考電壓COMP:40% -60% ;沖油量:20ml/s-50ml/s ；
[0014]步驟四:啟動機床，按照設定參數使反拷塊電極對工具電極依次進行粗磨削和精磨削，并在線觀測系統對加工量進行檢測，并根據檢測結果調整加工參數；
[0015]首先，反拷塊電極與工具電極接觸感知，粗磨削過程中每磨削15s-20s設定程序暫停一次，將工具電極快速移動到在線測量系統聚焦點，檢測工具電極直徑，將工具電極加工至(1.3-1.4)D2;調整到精加工電參數，每磨削5s-10s設定程序暫停一次，將工具電極快速移動到在線測量系統聚焦點，檢測工具電極直徑是否磨削到直徑D2，否則，繼續重復上述精加工步驟，直到達到要求直徑值D2。
[0016]所述工具電極為碳化鎢硬質合金電極，所述反拷塊電極為銅鎢合金。
[0017]所述在線測量裝置集成于微細電火花加工機床，其測量精度優于4 μπι，用于實現對工具電極的精確對焦測量。
[0018]所述微細電火花加工機床的脈沖電源可輸出最小脈寬不大于20ns的窄脈沖，單次放電能量可控制在10_8J_10_6J數量級之間，伺服進給系統進給量控制在微米級范圍內，設備主軸徑向跳動誤差不大于0.004mm。
[0019]所述工具電極的伸出長度設定為Zi+Qmm-Zmm)，確保加工安全。
[0020]所述反拷塊電極放電加工面與機床工作臺的垂直度小于0.005_。
[0021]一種采用權利要求1所述工具電極進行微孔加工的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0022]步驟一:將微孔加工工件在微細電火花加工機床上裝卡固定；
[0023]步驟二:調整電源極性，將工具電極作為電極加工工具，即工具電極連接正極，微孔工件連接負極，并設定微孔加工電參數，所述電參數如下:電極極性，負極性；脈寬，I μ S-5 US ;脈沖間隙，10 μ S-100 μ s ;開路電壓，50V-80V ;峰值電流:2Α_6Α ;主軸轉速:200r/min-300r/min ;伺服基準(伺服參考電壓)COMP/%，40% -60% ;平動量:0-0.02mm ；沖油量:30ml/s-50ml/so
[0024]步驟三:在電參數設定完成后，依據設計要求設定微孔加工深度Z2
[0025]Z2= L 2+D3+E
[0026]L2—實際要求加工深度；D3—電極損耗補償；E—電極尖端錐度補償；
[0027]步驟四:啟動機床，將工具電極移動到加工起始點，并按照預設電參數和所設定微孔加工深度Z2對微孔加工件進行加工。
[0028]本發明與現有技術相比的優點在于:
[0029]I)本發明所磨削微細工具電極、微孔精度高，加工速度快且表面質量好。
[0030](2)本發明所選用硬質合金工具電極、銅鎢合金反拷塊電極搭配巴索Sor印i LM電加工切削液。磨削微細工具電極剛性較好，改善了電極損耗大、電飾產物聚集等狀況。
[0031](3)本發明的微細工具電極磨削與微孔加工在同一臺機床上進行，通過優化裝卡方式，采用與機床集成良好在線測量系統，制備過程中實時修正電極缺陷，磨削電極基本無橢圓、偏心，正錐形缺陷有很大改善。
[0032](4)建立了規范化的工具電極磨削及微孔加工工藝參數庫，加工工具電極、微孔尺寸和形狀精度得到有效控制。
[0033](5)國內首次實現直徑范圍(00.025mm-00.05)±0.005mm、長徑比大于70微細電極的在線穩定制備。
[0034](6)本發明在國內首次實現Φ0.04±0.005mm以上、深徑比大于10:1微孔的穩定加工，出入口孔徑錐度小于0.005_，特別適合工程應用。
[0035](7)本發明不僅適用于平面加工，同樣也適用于錐面、圓柱面上大深徑比微孔加工，具有廣泛的工程應用前景。
【附圖說明】
[0036]圖1是本發明大深徑比微孔在線制備工藝流程圖；
[0037]圖2是本發明大深徑比微孔在線制備加工示意圖；
[0038]圖3是本發明工具電極在線磨削制備示意圖；
[0039]圖4是本發明微孔加工示意圖。
【具體實施方式】
[0040]本發明提供了一種工具電極的加工工藝以及采用該工具電極進行微孔加工的方法，所述電火花在線加工制備微孔包括選取合適工具電極及反拷塊電極、大長徑比工具電極在線尚精密制備、大株徑比微孔加工，微孔檢驗等步驟。該技術方案的關鍵步驟為大長徑比精密微細工具電極的在線制備、大深徑比微孔加工，以下作簡要介紹:
[0041]①大長徑比微細工具電極的在線制備:大長徑比微細工具電極的制備首先需要在線監測手段作為支撐，本發明利用高精密的在線觀測裝置，有效的避免了因離線、電極二次裝卡引起的測量和安裝誤差，實現了微細工具電極磨削過程中電極加工狀態的實時觀測及修正。本技術方案采用BEDG磨削微電極工藝方法，摸索出了在線制備和修正電極的一般工藝特性和電參數組合，較好地解決了電極旋轉運動的周期性和放電區域的局部性引起的磨削不均勻、精度差、長徑比不足等問題。通過邊加工邊測量的迭代磨削方式，加工出精度較高的大長徑比微細工具電極(Φ0.025mm-?0.05) ±0.005mm系列。
[0042]②大深徑比微孔電火花加工:針對微孔加工電極損耗大、排肩差、放電間隙不易控制等難點，工藝摸索試驗時選取導電性好、熔點高的工具電極，摸索出了較優的放電峰值電流、脈寬、脈間等電參數組合，確定了合適的電加工切削液，沖液量及抬刀量，加工出精度高、深徑比大的微孔孔徑(Φ0.04-Φ0.2) ±0.005mm系列。
[0043]其中，如圖1所示，工具電極的制備工藝包括如下步驟:
[0044]第一步.工作準備(設備、在線