一种可以实现单晶硅电火花弯孔加工的弯曲电极夹具的制作方法

本发明涉及单晶硅电火花弯孔成型加工领域，具体涉及一种可以实现单晶硅电火花弯孔加工的弯曲电极夹具的制作。

背景技术：

作为多学科共用的实验平台，同步辐射光源在现代科学技术发展中的重要地位不仅早已为科学界所公认，也逐渐得到社会和各国政府的认同。同步辐射的光谱范围很宽，从红外一直到硬x射线波段。在大多数同步辐射应用中，都需要做能量的选择，或者说是波长的选择，我们称之为单色化，相应的设备叫做单色器。如果能采用一块完整晶体加工出内部冷却结构，将大大降低单色器真空破坏的风险，提高光束线运行的可靠性。而在硅晶体上加工复杂的冷却通道对于型孔加工工艺提出了很高的要求，这种特殊结构的晶体制造能力也是目前国内外该领域普遍面临的关键技术瓶颈之一。

单晶硅硬度高、脆性大，一般的机械加工方法容易产生崩裂，或者由于解理现象产生整体断裂，可加工性能极差。电火花加工是利用工件与工具电极之间的脉冲式火花放电所产生的瞬时、局部高温来熔化、气化工件材料，达到去除材料的目的，没有宏观加工力，较为适合加工具有一定导电能力的脆性半导体。并且上述提到的这些应用背景都需要对单晶硅材料进行型孔加工，由于传统机械加工方法无法实现对单晶硅材料的加工，很多特种加工方法也仅适合于单晶硅的平面切割加工。

利用电火花加工方法进行单晶硅的弯孔孔加工尽管难度很大但其具有极高的研究价值。

技术实现要素：

基于此，针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种可以实现单晶硅电火花弯孔加工的弯曲电极夹具，结构紧凑，稳定性好，制造成本低，规避了采用多轴数控电火花机床进行弯孔加工所带来的复杂编程和高成本问题，实现了单晶硅电火花弯孔加工。

本发明采用下列技术方案：

一种可以实现单晶硅电火花弯孔加工的弯曲电极夹具，包括工件夹具(3)、伸出端(4)、水槽(5)、u型槽(6)、电极夹具(7)、轴承座(9)、振动电机匣(10)、弹簧(11)，其特征在于：底板上开u型槽(6)便于螺钉将弯孔夹具整体与三维工作台固定。弯曲的电极(8)刚好能够卡在电极夹具(7)中。旋转轴上的伸出端(4)附加了一个延长机构，并在延长机构上面布置了一个振动电机，高频振动使得排屑效果更好，促进弯孔加工更为顺畅。

所述的伸出端(4)与机床主轴相接触，随着机床主轴的纵向进给，带动旋转轴转动，进而实现弯曲电极(8)的进给运动。

所述水槽(5)为加工过程中所要使用的工作液的储存区域，水槽(5)内通过布置水泵实现工作液的循环使用。

所述的底板上开u型槽(6)便于螺钉将弯孔夹具整体与三维工作台固定。

所述的电极夹具(7)开有与弯曲电极(8)相同弧度的浅槽并通过螺钉将弯曲电极(8)固定在浅槽中。

所述的电极(8)根据加工所需的弯孔弧度进行弯曲，刚好能够卡在电极夹具(7)中，保证在加工过程中电极(8)与电极夹具(7)间没有相对运动。

所述的轴承座(9)起到支撑旋转轴的作用。

所述的振动电机匣(10)位于旋转轴上的延长机构中，这里面会布置一个振动电机，高频振动使得排屑效果更好，促进弯孔加工更为顺畅。

所述的弹簧(11)会在机床主轴回退时，使旋转轴在弹力作用下跟随回退，进而带动电极(8)回退。

本发明具有如下有益效果：

在机床主轴进给时，伸出端(4)随之运动，旋转轴转动，进而带动电极夹具(7)转动，从而使电极(8)产生旋转伺服进给运动。短路时，机床主轴回退，旋转轴在弹簧(11)的作用下跟随回退，进而带动电极(8)回退。本发明主体均用三维打印制作完成，结构简单，成本低廉，且能够很方便地与普通电火花成型机床进行组装配合使用。

附图说明

图1是本发明的一种可以实现单晶硅电火花弯孔加工的弯曲电极夹具。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

本发明主要包括：弯曲电极夹具配件(1)，单晶硅(2)，工件夹具(3)，伸出端(4)，水槽(5)，u型槽(6)，电极夹具(7)，电极(8)，轴承座(9)，振动电机匣(10)，弹簧(11)。

本实例中，弯曲的电极(8)刚好能够卡在电极夹具(7)中。旋转轴上的伸出端(4)附加了一个延长机构，并在延长机构的振动电机匣(10)的里面布置了一个振动电机，高频振动使得排屑效果更好，促进弯孔加工更为顺畅。伸出端(4)与机床主轴相接触，随着机床主轴的纵向进给，带动旋转轴转动，进而实现弯曲电极(8)的进给运动。水槽(5)为加工过程中所要使用的工作液的储存区域，水槽内通过布置水泵实现工作液的循环使用。底板上开u型槽(6)便于螺钉将弯孔夹具整体(1)与三维工作台固定。电极夹具(7)开有与弯曲电极(8)相同弧度的浅槽并通过螺钉将弯曲电极固定在浅槽中。电极(8)根据加工所需的弯孔弧度进行弯曲，刚好能够卡在电极夹具(7)中，保证在加工过程中电极(8)与电极夹具(7)间没有相对运动。轴承座(9)起到支撑旋转轴的作用。弹簧(11)会在机床主轴回退时，使旋转轴在弹力作用下跟随回退，进而带动电极(8)回退。本发明在机床主轴进给时，伸出端(4)随之运动，旋转轴转动，进而带动电极夹具(7)转动，从而使电极(8)产生旋转伺服进给运动。短路时，机床主轴回退，旋转轴在弹簧(11)的作用下跟随回退，进而带动电极(8)回退。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种通过一维驱动实现单晶硅电火花弯孔加工的弯曲电极夹具，包括工件夹具(3)、伸出端(4)、水槽(5)、U型槽(6)、电极夹具(7)、轴承座(9)、振动电机匣(10)、弹簧(11)，其特征在于：底板上开U型槽(6)便于螺钉将弯孔夹具整体与三维工作台固定。弯曲的电极(8)刚好能够卡在电极夹具(7)中。旋转轴上的伸出端(4)附加了一个延长机构，并在延长机构上面布置了一个振动电机，高频振动使得排屑效果更好，促进弯孔加工更为顺畅。本发明在机床主轴进给时，伸出端(4)随之运动，旋转轴转动，进而带动电极夹具(7)转动，从而使电极(8)产生旋转伺服进给运动。短路时，机床主轴回退，旋转轴在弹簧(11)的作用下跟随回退，进而带动电极(8)回退。本发明主体均用三维打印制作完成，结构简单，成本低廉，且能够很方便地与普通电火花成型机床进行组装配合使用。

技术研发人员：邱明波;陈浩然;邵程杰
受保护的技术使用者：南京航空航天大学
技术研发日：2018.07.09
技术公布日：2018.11.16