一种具有压电效应部件的超细线电极张紧夹具的制作方法

本发明涉及一种具有压电效应部件超细线电极张紧夹具，属于微细电解加工技术领域。

背景技术

电解线切割技术是由传统的电解加工发展而来，是一种采用金属丝作为工具阴极，基于电化学阳极溶解原理去除工件材料的微细精密电解加工技术。与传统电解加工相比，该加工方法最显著的优点是工具阴极的制造更为简单，同时也拥有传统电解加工的诸多优点如加工无应力，工件无变形，表面无冷作硬化层、热再铸层等，此不受工件材料机械性能的限制，适合于难切削加工材料的加工。电解线切割技术制备的精密微结构广泛应用在航空航天、光学仪器、生物医疗，家用电器和精密模具等领域。

关于微细电解线切割技术，国内外学者己经进行了许多的研究。kim等利用10um的铂电极在不锈钢薄片上加工出缝宽为20um的微结构。shin等研究了超短脉冲下加工参数：电源电压、脉冲宽度、脉冲周期对加工缝宽的影响。为了加工出预想形状及尺寸的结构，vladimir等利用计算机模拟出电极的加工路径。南京航空航天大学对微细电解线切割加工技术进行了深入研究，建立了微细电解线切割加工的理论模型，提出了在线制备线电极的方法，并探究了如何促进加工间隙内产物的排出。

微细电解线切割过程中，线电极需要张紧。现在普遍采用微拉力计在微细电解加工过程前进行线电极的张紧。现在没有能在加工过程中，对线电极进行张紧的夹具，但是加工过程中线电极松弛现象却又是显而易见的，若停止加工，装卸零件再次对线电极进行张紧，不仅繁琐，效率低而且若未及时发现线电极松弛现象则会严重影响加工特征表面的质量。因此，本发明的能在微细电解线切割加工过程中的具有压电效应部件超细线电极张紧夹具对于微细电解线切割技术实际应用非常关键。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有压电效应部件的超细线电极张紧夹具，可以实现在微细电解线切割加工过程中线电极夹具极化伸长张紧与加工过程中线电极自主松弛两者之间形成一个动态平衡，并且通过控制上夹具材质逆压电应变系数与外加电场电压控制精度，在不影响微细电解线切割加工过程持续进行的情况下，实现线电极的微米级及更高的张紧精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有压电效应部件的超细线电极张紧夹具，包括上夹具和下夹具，其中，

所述上夹具的上表面设有第一螺纹孔，所述上夹具一侧面上设有第二螺纹孔，且第一螺纹孔与第二螺纹孔分别与螺栓通过垫圈配合连接，底面开有第一定位销孔；

所述下夹具的上表面设有第二定位销孔，且与上夹具底面的第一定位销孔通过定位销配合连接，所述下夹具的底面开有线电极限位槽，所述下夹具侧面上开有矩形槽口，所述下夹具通过表面开设的定位孔进行固定；线电极一端通过垫圈和螺栓与上夹具上表面的第一螺纹孔配合连接固定，另一端按顺序沿上夹具侧面、矩形槽口、线电极限位槽、下夹具侧面排布，且通过垫圈和螺栓与上夹具侧面的第二螺纹孔配合连接固定，所述上夹具设有a、b电压输入端，且a、b两端分别连接电压输入系统。

优选地，所述上夹具的上表面边角以及下夹具的底面边角均采用圆弧角。

优选地，所述上夹具的材质选用具有压电效应的材料，且不与电解液接触；所述下夹具采用亚克力板，且被电解液浸没。

有益效果：本发明提供一种具有压电效应部件的超细线电极张紧夹具，在具有压电效应的上夹具两端加与其自发极化相同的外电场，其材料沿极化方向伸长带动线电极拉伸，实现超细线电极张紧。本发明可以通过外加电场电压大小来控制超细线电极的张紧，根据选用压电材料的逆压电应变系数的高低精度与外加电场大小控制精度高低，张紧精度可以达到微米级。

附图说明

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明剖视图；

图3为上夹具示意图；

图4为定位销示意图；

图5为下夹具示意图；

图6为下夹具底部超细线电极的限位槽。

图中：上夹具1、第一螺纹孔1-1、第二螺纹孔1-2、螺栓1-3、垫圈1-4、第一定位销孔1-5、下夹具2、第二定位销孔2-1、定位销2-2、线电极限位槽2-3、矩形槽口2-4、定位孔2-5、线电极3。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

一种具有压电效应部件的超细线电极张紧夹具，包括上夹具1和下夹具2，其中，

所述上夹具1的上表面设有第一螺纹孔1-1，所述上夹具1一侧面上设有第二螺纹孔1-2，且第一螺纹孔1-1与第二螺纹孔1-2分别与螺栓1-3通过垫圈1-4配合连接，底面开有第一定位销孔1-5；

所述下夹具2的上表面设有第二定位销孔2-1，且与上夹具1底面的第一定位销孔1-5通过定位销2-2配合连接，所述下夹具2的底面开有线电极限位槽2-3，所述下夹具2侧面上开有矩形槽口2-4，所述下夹具2通过表面开设的定位孔2-5进行固定；线电/3一端通过垫圈1-4和螺栓1-3与上夹具1上表面的第一螺纹孔1-1配合连接固定，另一端按顺序沿上夹具1侧面、矩形槽口2-4、线电极限位槽2-3、下夹具侧面排布，且通过垫圈1-4和螺栓1-3与上夹具侧面的第二螺纹孔1-2配合连接固定，所述上夹具1设有a、b电压输入端，且a、b两端分别连接电压输入系统。

优选地，所述上夹具1的上表面边角以及下夹具的底面边角均采用圆弧角。

优选地，所述上夹具1的材质选用具有压电效应的材料，且不与电解液接触；所述下夹具2采用亚克力板，且被电解液浸没。

本发明中，下夹具2通过定位孔2-5固定在工作平台上，上夹具1和下夹具2之间通过定位销2-2连接，从而限制上夹具的水平面内的自由度；线电极3一端通过垫圈1-4和螺栓1-3与上夹具1上表面的第一螺纹孔1-1配合连接固定，随后线电极3另一端按顺序穿过上夹具侧面和下夹具底面的线电极限位槽2-3，最后通过垫圈1-4和螺栓1-3与上夹具侧面的第二螺纹孔1-2配合连接固定；电压输入系统连接上夹具的a、b两端，正常情况下两端电压为0；上夹具1为原长；电压输入系统对上夹具两端加压，随着电压的增大，上夹具1极化增强，向上伸长带动线电极拉伸，实现超细线电极张紧。

本发明通过在上夹具1两端加外电场，外电场的极化方向与上夹具1材料自发极化方向一致，控制好上夹具材质逆压电应变系数与外加电场电压控制精度就可以实现了线电极的微米级张紧，甚至可以达到更高的张紧精度。其张紧是一个缓慢的过程，而加工过程中的线电极松弛也是一个缓慢的过程，因此可以实现极化张紧与线电极加工松弛两者之间的动态平衡，保证加工过程中超细线电极始终保持一个良好的张紧程度，有利于加工特征表面质量的提高。

本发明可根据需要降低上夹具的压电材质的逆压电应变系数，与电压输入系统电压控制精度，进一步提高超细线电级的张紧精度。同时可以根据加工过程中线电极松弛速度的快慢来调节加压速度，实现在微细电解线切割加工过程中线电极被夹具极化伸长张紧与加工过程中线电极自主松弛两者之间形成一个动态平衡。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的两种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。