專利名稱：微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，屬于微小孔(微細(xì))電火花加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
微細(xì)加工技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，而微細(xì)電火花加工技術(shù)是實(shí)現(xiàn)微細(xì)加工技術(shù)的有效手段之一。目前，微細(xì)電火花加工技術(shù)在航空航天、醫(yī)療、模具、微電子器件、生物技術(shù)、微型傳感器和微型電器制造等領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景，被應(yīng)用于信息裝置的連接件、光纖接頭等微細(xì)注塑模具、印刷線路板通孔沖裁凸凹模、燃料噴嘴、水射流噴嘴、噴墨打印頭等微結(jié)構(gòu)零件的加工中。微小孔(微細(xì))電極的在線制作是實(shí)現(xiàn)微小孔(微細(xì))電火花加工的關(guān)鍵。目前，微小孔(微細(xì))電極的加工主要有反拷塊法、線電極電火花磨削法(WEDG法)等。反拷塊法、線電極電火花磨削法，加工精度高，但制作微細(xì)電極所需時(shí)間長，效率低。由于微小孔(微細(xì)) 電火花加工中電極損耗大，加工中需要不斷地進(jìn)行補(bǔ)償，而電極的直徑小、剛度低、長度短， 且加工的孔與在線制作的微細(xì)電極是對應(yīng)的，加工不同直徑的孔要在線制作不同直徑的電極，因此微小孔(微細(xì))電極需要經(jīng)常地修整或者重新制作及更換，這就增加了加工輔助時(shí)間，降低了生產(chǎn)效率。國內(nèi)學(xué)者也對微細(xì)加工中的電極微進(jìn)給裝置進(jìn)行了一系列的研究，研制了以電致、磁致伸縮器件為基礎(chǔ)的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，如蠕動(dòng)式、沖擊式、橢圓式微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，以步進(jìn)電機(jī)和電致伸縮效應(yīng)為基礎(chǔ)的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，基于超聲馬達(dá)的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。( I)蠕動(dòng)式微小型電火花加工機(jī)構(gòu)主要由兩個(gè)壓電陶瓷箝位器(其中一個(gè)軸向固定)、一個(gè)壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器以及電極絲等組成。為保證電極運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，在兩個(gè)箝位器與電極之間裝有導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，通過控制箝位器和驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)作時(shí)序和初始狀態(tài)，即可實(shí)現(xiàn)電極的微量進(jìn)給與回退。重復(fù)以上動(dòng)作即可完成電極的連續(xù)蠕動(dòng)微量送進(jìn)。如果驅(qū)動(dòng)器的初始狀態(tài)為伸長狀態(tài).則可實(shí)現(xiàn)電極的回退。(2)沖擊式小型電火花加工裝置是利用壓電振子的軸向快速伸縮運(yùn)動(dòng)及重物的沖擊慣性來驅(qū)動(dòng)電極運(yùn)動(dòng)的。(3)橢圓運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的小型電火花加工機(jī)構(gòu)是利用兩組相互垂直排列的疊層壓電振子的振動(dòng)所合成的摩擦驅(qū)動(dòng)塊的橢圓運(yùn)動(dòng)來驅(qū)動(dòng)電極前進(jìn)和回退的。通過控制各壓電振子的通電時(shí)序和初始相位，即可實(shí)現(xiàn)電極的進(jìn)給或回退。其運(yùn)動(dòng)速度可通過調(diào)節(jié)壓電振子的電壓來改變。(4)利用線性超聲馬達(dá)直接驅(qū)動(dòng)電極的小型電火花加工裝置，主要包括兩個(gè)線性步進(jìn)式超聲馬達(dá)定子、一個(gè)移動(dòng)體、摩擦材料、預(yù)緊彈簧、電極等部分。移動(dòng)體上下表面覆蓋有摩擦材料，以增大驅(qū)動(dòng)力并提高步進(jìn)式超聲馬達(dá)的使用壽命；預(yù)緊力由預(yù)緊螺釘通過預(yù)緊彈簧加在馬達(dá)定子上；馬達(dá)定子在其波節(jié)處由彈性橡膠固定。電極的進(jìn)給和回退通過上下兩馬達(dá)定子的差動(dòng)實(shí)現(xiàn)。
綜上所述，這些進(jìn)給機(jī)構(gòu)均可以做到結(jié)構(gòu)很小，精度很高，實(shí)現(xiàn)電極的微進(jìn)給，但都難以實(shí)現(xiàn)電極的旋轉(zhuǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有微小孔(微細(xì))電極在線制作效率低，微小孔(微細(xì)) 電火花加工中電極損耗快，需頻繁更換電極，加工效率低的問題，以及現(xiàn)有電極進(jìn)給補(bǔ)償裝置難以實(shí)現(xiàn)電極旋轉(zhuǎn)的問題，進(jìn)而提供一種微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，包括中空主軸、上固定套、壓筒、把持螺釘、 下固定套、導(dǎo)向固定套、夾頭彈簧、夾持套筒、導(dǎo)向器、四爪夾頭、彈簧套筒、螺釘、聯(lián)軸節(jié)、細(xì)長的絕緣柔性導(dǎo)線、鎖緊螺母和電極絲，所述中空主軸的下部與上固定套的上部相連接，中空主軸的下端與上固定套內(nèi)的鎖緊螺母旋合，上固定套的下端與下固定套的上端相連接， 上固定套與下固定套之間連接有螺釘，下固定套的下端與導(dǎo)向固定套的上端相連接，壓筒設(shè)置在上固定套內(nèi)，壓筒上設(shè)置有把持螺釘，聯(lián)軸節(jié)的上端與壓筒的下端相連接，聯(lián)軸節(jié)的下端與四爪夾頭相連接，可以在彈簧套筒的內(nèi)孔中上下移動(dòng)，彈簧套筒內(nèi)孔臺階與聯(lián)軸節(jié)之間裝有夾頭彈簧，彈簧套筒與導(dǎo)向固定套相連接，導(dǎo)向器設(shè)置在導(dǎo)向固定套的底端，四爪夾頭上套有夾持套筒，夾持套筒抵接在彈簧套筒上，細(xì)長的絕緣柔性導(dǎo)線通過中空主軸和上固定套其下端與彈簧套筒相連接，電極絲貫穿于中空主軸、上固定套、壓筒、四爪夾頭、聯(lián)軸節(jié)、夾持套筒和導(dǎo)向器。本發(fā)明采用完全軸對稱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，避免了裝置在旋轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)的動(dòng)不平衡， 也降低了后續(xù)控制的難度，同時(shí)，采用圓錐配合，利用薄壁錐體產(chǎn)生一定的彈性變形，實(shí)現(xiàn)錐面一端面同時(shí)接觸定位，大大提高了裝置的連接剛度與回轉(zhuǎn)精度。本發(fā)明采用市售的細(xì)長電極絲作為微細(xì)電極，省略了微細(xì)電極的制作過程，將該微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置安裝在中空主軸下端部的結(jié)構(gòu)方式，中空的主軸可以容納一定長度的電極絲，便于電極絲在損耗后的進(jìn)給補(bǔ)償。減少了電極多次裝夾帶來的誤差，同時(shí)也減少了加工輔助時(shí)間。 本發(fā)明有利于電蝕產(chǎn)物的及時(shí)排出，改善放電間隙的放電條件，有利于提高電火花微小孔加工的加工質(zhì)量與加工效率。每次只需要更換相應(yīng)尺寸的四爪夾頭與導(dǎo)向器，即可實(shí)現(xiàn)不同直徑細(xì)長電極的夾持，使得該夾持機(jī)構(gòu)具有很大的柔性，可以根據(jù)不同的加工需要，方便地做出修改，可以實(shí)現(xiàn)直徑為ΦΙΟΟμπι Φ 300 μ m的細(xì)長電極的夾緊，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)每次約Imm的電極定長損耗補(bǔ)償。
圖I是本發(fā)明一種微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)示意圖2是處于夾持了電極絲的狀態(tài)的夾持機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部位剖面示意圖3是四爪夾頭結(jié)構(gòu)示意圖4是夾持電極絲位置對四爪夾頭外周部進(jìn)行橫向剖切的剖面示意圖5是壓筒結(jié)構(gòu)示意圖6是上固定套結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。如圖I和圖2所示，本實(shí)施例所涉及的一種微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，包括中空主軸I、上固定套2、壓筒3、把持螺釘4、下固定套5、導(dǎo)向固定套6、夾頭彈簧7、夾持套筒8、導(dǎo)向器9、四爪夾頭10、彈簧套筒11、螺釘12、聯(lián)軸節(jié)13、細(xì)長的絕緣柔性導(dǎo)線14、鎖緊螺母15和電極絲16，所述中空主軸I的下部與上固定套2的上部相連接，中空主軸I的下端與上固定套2內(nèi)的鎖緊螺母15旋合，上固定套2的下端與下固定套5的上端相連接， 上固定套2與下固定套5之間連接有螺釘12，下固定套5的下端與導(dǎo)向固定套6的上端相連接，壓筒3設(shè)置在上固定套2內(nèi)，壓筒3上設(shè)置有把持螺釘4，聯(lián)軸節(jié)13的上端與壓筒3 的下端相連接，聯(lián)軸節(jié)13的下端與四爪夾頭10相連接，可以在彈簧套筒11的內(nèi)孔中上下移動(dòng)，彈簧套筒11內(nèi)孔臺階與聯(lián)軸節(jié)13之間裝有夾頭彈簧7，彈簧套筒11與導(dǎo)向固定套6 相連接，導(dǎo)向器9設(shè)置在導(dǎo)向固定套6的底端，四爪夾頭10上套有夾持套筒8，夾持套筒8 抵接在彈簧套筒11上，細(xì)長的絕緣柔性導(dǎo)線14通過中空主軸I和上固定套2其下端與彈簧套筒11相連接，電極絲16貫穿于中空主軸I、上固定套2、壓筒3、四爪夾頭10、聯(lián)軸節(jié)13、 夾持套筒8和導(dǎo)向器9。具體的，所述上固定套2與中空主軸I (見圖I)為內(nèi)外圓錐配合，并用相應(yīng)的套筒扳手?jǐn)Q緊鎖緊螺母15進(jìn)行緊固，通過內(nèi)外圓錐面之間的摩擦力來傳遞轉(zhuǎn)矩。由于圓錐配合具有自定心作用，可以保證很高的同軸精度，并且間隙或過盈量可以調(diào)整。四爪夾頭10的結(jié)構(gòu)如圖3、圖4、圖5所示，所述四爪夾頭10在與電極絲16夾持部相對應(yīng)的外圓周部IOa做成傾斜面，為了獲得有效的夾持力，該傾斜面被做成4°左右的緩和斜度。在四爪夾頭10內(nèi)部開有一定深度的內(nèi)盲孔，使得夾頭形成薄壁，同時(shí)在夾頭的端部對稱地開有一定深度的溝槽10b，這樣使其可以縮合與擴(kuò)張而略有彈性。四爪夾頭10的另一側(cè)端部通過聯(lián)軸節(jié)13與壓筒3的下筒3c相連接，并將夾持套筒8嵌裝在電極絲夾持部對應(yīng)的外圓周部10a。聯(lián)軸節(jié)13采用工程塑料制造，并且聯(lián)軸節(jié) 13與四爪夾頭10和壓筒3兩者之間采用過盈配合連接。在彈簧套筒11內(nèi)孔臺階與聯(lián)軸節(jié)13之間裝有夾頭彈簧7，并且在該夾頭彈簧7的作用下，四爪夾頭10被夾持套筒8夾緊，從而夾持著電極絲16。壓筒3的結(jié)構(gòu)如圖6所示，外圓周對稱地開有兩個(gè)螺紋孔3b，用于與把持螺釘4相連接，兩個(gè)把持螺釘4可以在上固定套2對稱的兩個(gè)鍵孔2a中上下移動(dòng)。另外在導(dǎo)向固定套6的內(nèi)孔部的前方固定有導(dǎo)向器9，電極絲16穿過導(dǎo)向器9從導(dǎo)向固定套6的前段伸出一小段距離，對電極絲16起到導(dǎo)向作用，避免了由于細(xì)長電極絲 16剛度較低，在旋轉(zhuǎn)時(shí)造成偏擺。同時(shí)，導(dǎo)向器9也起到一定的阻尼作用，在四爪夾頭10松開時(shí)，把持住電極絲16，避免其脫落。下固定套5采用工程塑料制成，兩端加工出外圓錐，中間加工有臺階孔。下固定套 5與上固定套2和導(dǎo)向固定套6之間采用小錐度的空心短錐柄結(jié)構(gòu)配合，利用薄壁錐體產(chǎn)生一定的彈性變形，當(dāng)錐體軸向拉緊時(shí)引起下固定套5錐孔的彈性擴(kuò)張，實(shí)現(xiàn)錐面一端面同時(shí)接觸定位，從而大大提高了裝置的連接剛度與回轉(zhuǎn)精度。下固定套5與導(dǎo)向固定套6之間的軸向拉緊力是通過導(dǎo)向固定套6的內(nèi)螺紋孔旋緊彈簧套筒11的外螺紋實(shí)現(xiàn)的；而下固
5定套5與上固定套2之間的軸向拉緊力則是由均布的三個(gè)螺釘12旋進(jìn)上固定套2的螺紋孔2c來實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)要拆卸時(shí)，將三個(gè)平端緊定螺釘分別擰進(jìn)上固定套2法蘭上均布的三個(gè)螺紋孔2b中，通過螺釘頂壓下固定套5的法蘭來實(shí)現(xiàn)二者的分離。電極絲的定長損耗補(bǔ)償過程如圖2所示，當(dāng)手動(dòng)通過兩個(gè)把持螺釘4下壓壓筒3 時(shí)，由于四爪夾頭10被夾持套筒8夾緊，因此電極絲16在被四爪夾頭10夾持的狀態(tài)下前進(jìn)。當(dāng)繼續(xù)前進(jìn)時(shí)，四爪夾頭10前端與導(dǎo)向固定套6的內(nèi)臺階部相接觸，其后在四爪夾頭10張開的狀態(tài)下，只有四爪夾頭10前進(jìn)。當(dāng)在這種狀態(tài)下，解除按壓時(shí)，由于導(dǎo)向器 9有一定的阻尼作用，電極絲16被導(dǎo)向器9阻止(被夾持)，四爪夾頭10獨(dú)自回退，當(dāng)張開的四爪夾頭10會(huì)退到內(nèi)臺階位置時(shí)，會(huì)帶著夾持套筒8—起回退，由于此時(shí)四爪夾頭10只受到夾持套筒8的重力的作用，仍然處于張開狀態(tài)，當(dāng)夾持套筒8后部接觸到固定的導(dǎo)向固定套6時(shí)，其停止回退，而四爪夾頭10則在彈簧7的作用下，繼續(xù)回退，直到其完全嵌裝在夾持套筒8上，再次夾持住電極絲16，而電極絲16則已伸出一定距離，這樣就實(shí)現(xiàn)了電極絲 16的定長損耗補(bǔ)償。電火花加工需要在工具與電極之間加上一定頻率的脈沖電源，由于該微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置安裝在旋轉(zhuǎn)的中空主軸下面，所以采用如下的供電方式通過電刷給旋轉(zhuǎn)主軸的上端部供電，再用細(xì)長的絕緣柔性導(dǎo)線14將脈沖電能通過中空主軸I空腔， 經(jīng)過壓筒3的下線孔3a引導(dǎo)到彈簧套筒11上，由于彈簧套筒11與夾持套筒8接觸，夾持套筒8又與四爪夾頭10接觸，從而實(shí)現(xiàn)了將電能引導(dǎo)到被夾持的電極絲16上。同時(shí)，由于下固定套5與聯(lián)軸節(jié)13均采用了絕緣材料，這樣不致將四爪夾頭10的脈沖電能引導(dǎo)到壓筒3與整個(gè)上部殼體以及主軸上，很好地實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，同時(shí)也減少了雜散電容的影響。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，這些具體實(shí)施方式
都是基于本發(fā)明整體構(gòu)思下的不同實(shí)現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，包括中空主軸、上固定套、壓筒、把持螺釘、下固定套、導(dǎo)向固定套、夾頭彈簧、夾持套筒、導(dǎo)向器、四爪夾頭、彈簧套筒、螺釘、聯(lián)軸節(jié)、細(xì)長的絕緣柔性導(dǎo)線、鎖緊螺母和電極絲，其特征在于，所述中空主軸的下部與上固定套的上部相連接，中空主軸的下端與上固定套內(nèi)的鎖緊螺母旋合，上固定套的下端與下固定套的上端相連接，上固定套與下固定套之間連接有螺釘，下固定套的下端與導(dǎo)向固定套的上端相連接，壓筒設(shè)置在上固定套內(nèi)，壓筒上設(shè)置有把持螺釘，聯(lián)軸節(jié)的上端與壓筒的下端相連接，聯(lián)軸節(jié)的下端與四爪夾頭相連接，可以在彈簧套筒的內(nèi)孔中上下移動(dòng)，彈簧套筒內(nèi)孔臺階與聯(lián)軸節(jié)之間裝有夾頭彈簧，彈簧套筒與導(dǎo)向固定套相連接，導(dǎo)向器設(shè)置在導(dǎo)向固定套的底端，四爪夾頭上套有夾持套筒，夾持套筒抵接在彈簧套筒上，細(xì)長的絕緣柔性導(dǎo)線通過中空主軸和上固定套其下端與彈簧套筒相連接，電極絲貫穿于中空主軸、上固定套、 壓筒、四爪夾頭、聯(lián)軸節(jié)、夾持套筒和導(dǎo)向器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述上固定套與中空主軸為內(nèi)外圓錐配合。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述四爪夾頭在與電極絲夾持部相對應(yīng)的外圓周部做成傾斜面，該傾斜面為4°的緩和斜度。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，其特征在于，聯(lián)軸節(jié)與四爪夾頭和壓筒兩者之間采用過盈配合連接。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置，本發(fā)明所述下固定套的下端與導(dǎo)向固定套的上端相連接，壓筒設(shè)置在上固定套內(nèi)，壓筒上設(shè)置有把持螺釘，聯(lián)軸節(jié)的上端與壓筒的下端相連接。本發(fā)明采用完全軸對稱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，避免了裝置在旋轉(zhuǎn)時(shí)可能出現(xiàn)的動(dòng)不平衡，也降低了后續(xù)控制的難度，同時(shí)，采用圓錐配合，利用薄壁錐體產(chǎn)生一定的彈性變形，實(shí)現(xiàn)錐面—端面同時(shí)接觸定位，大大提高了裝置的連接剛度與回轉(zhuǎn)精度。本發(fā)明采用細(xì)長電極絲作為微細(xì)電極，省略了微細(xì)電極的制作過程，將該微細(xì)電極絲夾持定長損耗補(bǔ)償裝置安裝在中空主軸下端部的結(jié)構(gòu)方式，中空的主軸可以容納一定長度的電極絲，便于電極絲在損耗后的進(jìn)給補(bǔ)償。
文檔編號B23H7/10GK102581402SQ201210065549
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月13日
發(fā)明者侯朋舉, 凌澤斌, 張凱, 郭永豐, 陳蘭 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)