一种微细工具电极在位制备与修整装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微细电加工领域，具体涉及一种集圆柱形、圆锥形、螺旋状等多种形状微细工具电极快速车削粗成形与线电极电火花磨削精密成形与修整于一体的微细工具电极在位制备与修整装置。
【背景技术】
[0002]微细电加工的工艺方法和原理要求有高精度的微细工具电极，工具电极尺寸和精度很大程度上决定了微细电加工所能达到的尺寸和精度。同时，在微细电加工过程中，工具电极存在明显的损耗，需要不断对工具电极进行修整(工具电极的修整时间可达总制造周期的50%以上)，这成为影响综合加工效率的重要因素。并且随着微细三维结构加工需求的增加，对于具有一定截面形状(如圆柱形、圆锥形、螺旋状等)的异形电极的需求也愈来愈强烈。采用传统的切削、磨削等机械方式离线制作，能够得到微细圆柱状的工具电极，但尺寸精度与形状精度的控制比较困难，并且二次装夹在机床主轴上时，不可避免的会产生微细电极与工作台面间的垂直度误差和回转精度误差。而采用线电极电火花磨削方式可实现微细工具电极的高质量在位制备与修整，但也存在加工效率低下的局限性，并且制作圆锥形、螺旋状等微细异形电极时对于机床的要求高，适应性差。对于精度与质量要求高、加工特征尺寸小、截面形状多样的微细工具电极的制作，现有的加工装置存在精度较低或效率低下、加工成本高等缺点，已不能适应目前微细电加工中经常需要在位精密高效制备与修整多种形状微细工具电极的需求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种微细工具电极在位制备与修整装置，采用本发明，能够解决目前微细电加工中圆柱形、圆锥形、螺旋状等多种形状微细工具电极在位精密、高效制备难题。
[0004]本发明的微细工具电极在位制备与修整装置，含有基座、车削单元、自动送丝与收丝单元、张力控制与导向单元、放电磨削单元;基座安装在微细电加工机床上，包括基板与固定在基板上的大理石板支座，基座用于为其它部分提供支撑以及吸收和隔离外界的振动;车削单元、自动送丝与收丝单元、张力控制与导向单元、放电磨削单元分别固定在基座上，微细工具电极固定安装于机床主轴上，机床的X轴、Y轴、Z轴的联动能够控制微细工具电极的运动；车削单元用于微细工具电极的车削成形或粗成形；自动送丝与收丝单元控制线电极的自动送丝与收丝;张力控制与导向单元控制线电极的张力与走丝轨迹，使线电极导入放电磨削单元中，放电磨削单元用于微细工具电极精密放电磨削成形或修整。
[0005]所述的车削单元含有车刀、车刀架;车刀架固定在大理石板支座上，车刀固定在车刀架上。
[0006]所述的自动送丝与收丝单元含有送丝单元和收丝单元;送丝单元含有轴端挡板、储丝轮、弹性压紧装置、防松螺母、储丝轮轴;储丝轮轴通过与大理石板支座上孔的过盈配合固定在大理石板支座上，储丝轮安装在储丝轮轴上，背靠轴端挡板，绕储丝轮轴转动，弹性压紧装置与防松螺母确定储丝轮的轴向位置，与张力控制与导向单元的配合，提供电极丝张力使电极丝绷紧;收丝单元含有紧固螺钉、支座、轴端紧固螺钉、步进电机、收丝轮，步进电机通过支座与紧固螺钉固定在大理石板支座上，收丝轮通过轴端紧固螺钉安装在步进电机的转轴上，电极丝由储丝轮弓I出，经过张力控制与导向单元控制电极丝走丝路径，使电极丝经过放电磨削单元后回收到收丝轮上，由步进电机驱动安装在步进电机转轴上的收丝轮旋转，带动线电极走丝，电极丝带动与之配合的储丝轮旋转，完成自动送丝、收丝过程。
[0007]所述的张力控制与导向单元含有第一导丝轮、定位杆、第二导丝轮、拉力调节轮、磁阻力器、定位轴、弹性压紧装置、导丝毡圈、第三导丝轮、第四导丝轮；电极丝缠绕在拉力调节轮上，拉力调节轮安装在磁阻力器上，磁阻力器置于基板与大理石板支座之间，定位轴固定在大理石板支座上，导丝毡圈安装在定位轴上，绕定位轴转动，弹性压紧装置确定导丝毡圈的轴向位置，第一导丝轮安装在定位杆上，通过定位杆的转动调节第一导丝轮的位置，将电极丝导入收丝轮中，定位杆安装在大理石板支座上，电极丝由储丝轮引出，通过第二导丝轮，水平进入拉力调节轮，经过拉力调节轮后进入导丝毡圈，之后经过第三导丝轮导向进入放电磨削单元，通过放电磨削单元后由第四导丝轮与第一导丝轮导向进入收丝轮。
[0008]所述的放电磨削单元为圆柱电极放电磨削单元或锥面电极放电磨削单元。
[0009]所述的圆柱电极放电磨削单元含有右支座、第一导向块、第一导丝头、第二导丝头、第二导向块、左支座、螺杆、接电螺栓;右支座、左支座分别固定在大理石板支座上，螺杆水平放置，两端分别与右支座、左支座上的孔进行过度配合，绕轴线转动，第一导向块、第二导向块中间部分分别有旋向相反的螺纹孔，与螺杆上对应的旋向相反的外螺纹配合，旋转螺杆调节两导向块之间的水平距离，固定第一导向块、第二导向块位置，第一导丝头、第二导丝头分别固定在第一导向块、第二导向块上，电极丝沿第一导丝头、第二导丝头上的微槽在水平面内走丝。
[0010]所述的锥面电极放电磨削单元含有支座、定位销、旋转台、第一导丝柱、第二导丝柱;支座固定在大理石板支座上，旋转台通过定位销贴附在支座上，定位销与支座之间采用过盈配合联接，定位销与旋转台之间采用过渡配合联接，第一导丝柱、第二导丝柱紧固在旋转台上，调整好旋转台角度位置后，将旋转台固定在支座上，电极丝在第一导丝柱和第二导丝柱间走丝。
[0011]本发明的微细工具电极在位制备与修整装置的具体工作原理如下:车削单元通过固定在大理石板支座上的车刀与机床主轴旋转运动及x、Y、z轴进给运动的相配合，实现对圆柱形微细工具电极快速车削成形，或者实现微细工具电极的粗成形，减小后续工具电极制备与修整的加工余量。自动送丝与收丝单元为线电极电火花磨削加工提供恒速自动供丝的功能，由步进电机提供驱动力并调节走丝速度，通过直接安装在步进电机转轴上的收丝轮旋转带动线电极走丝，从而带动与之配合的储丝轮旋转实现自动供丝。张力控制与导向单元实现线电极的恒张力控制与导向功能，通过张力调节轮调节线电极张力的大小以提高走丝稳定性，通过导向轮改变线电极的走丝路径，使线电极由储丝轮进入放电磨削单元参与放电加工，之后直接进入收丝轮。放电磨削单元分为圆柱电极放电磨削单元与锥面电极放电磨削单元，两种装置安装在大理石板支座上，可便携更换。圆柱电极放电磨削单元主要用于加工圆柱形微细工具电极，线电极沿着调整间距的两个导丝头在水平面内恒速走丝，放电加工区域位于两导丝头之间，结合机床主轴的旋转运动与Χ、γ、ζ轴的进给运动，实现小直径、几乎没有锥度的微细圆柱形工具电极的精密成形与修整。锥面电极放电磨削单元主要用于加工圆锥形、螺旋状、带螺旋槽结构型等形状特征的微细工具电极，线电极沿着两导向柱恒速走丝，放电加工区域位于两导丝柱之间，两导丝柱安装固定在高精度的旋转台上，通过旋转台的旋转，灵活调整线电极与待加工工具电极之间的角度，结合机床主轴的旋转运动与Χ、Υ、Ζ轴的进给运动，实现圆锥形、螺旋状、带螺旋槽结构型等形状特征的微细工具电极精密成形与修整。
[0012]本发明的特点是:
(1)车割一体:结合车削工艺与线电极电火花磨削工艺，通过车削快速实现微细工