一种可更换块电极的双块电极电火花反拷装置的制作方法

本发明涉及电火花加工领域，具体涉及一种可更换块电极的双块电极电火花反拷装置，以及加工电极与用所制备电极加工微孔的方法。

背景技术：

随着航空和汽车发动机、高速打印机等高端装备的快速发展和巨大市场需求，对微喷部件上微小群孔孔径加工一致性和加工效率提出了越来越高的要求。目前微小群孔加工方法主要采用激光加工技术和电火花加工技术。激光加工技术具有加工位置精度高、加工效率高等特点，但存在孔形锥度较大等问题，而微小群孔电火花加工因其具有非接触式加工、不受材料强度硬度限制和加工精度高等优点，在微小群孔加工中得到广泛应用。在微小群孔电火花加工过程中，微细电极的一致性对被加工微小群孔孔径的一致性有着直接的影响，因此提高微细电极加工的一致性变得越来越重要。

目前，常用的电火花微细电极在线制作方法有块电极反拷法和线电极电火花磨削法。相比于线电极电火花磨削法，块电极反拷法的加工效率较高，但加工出的电极存在着“锥度”较大的问题，为此尹青峰等人在专利cn109108406a中提出了双块电极反拷加工法，由于采用双块电极加工能够平衡掉电火花放电加工中产生的各种力作用，在一定程度上减小了微细电极的加工锥度，但存在着块电极磨损后不易更换、块电极平行度无法保证的问题，不利于微细电极的一致性与批量化加工。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种可更换块电极的双块电极电火花反拷装置，实现微细电极的一致性和批量化加工，进而解决微小群孔的孔径一致性与批量化加工的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可更换块电极的双块电极电火花反拷装置，包括底部平台、精密平移台、左保持架、右保持架、右l型板、右全螺纹螺栓、第一螺栓组、右固定块、右块电极、左块电极、左固定块、左保持架、第二螺栓组、左l型板、右全螺纹螺栓。其特征在于，所述底部平台和精密平移台固连在一起，精密平移台上焊接有左固定块，左块电极通过左保持架与左固定块贴合安装在一起，左保持架与左固定块通过第二螺栓组连接在一起，从而通过保持架和左固定块将左块电极安装在精密平移台上，左l型板通过螺钉安装在精密平移台上，并通过全螺纹螺栓将左保持架和左l型板连接在一起，实现对左保持架的稳固作用。同理，右块电极通过右保持架和右固定块安装在底部平台上，并通过右l型板进行稳固。当调节所述精密平移台时，所述左固定块及左块电极就会随之向右块电极移动，进而实现块电极间距可调，并采用ccd系统来实时检测左右块电极的间距。

作为本发明再进一步的方案是：所述左固定块和右固定块通过焊接方式安装在平台上后，其相对的平面要进行铣削加工来保证两个固定块的相对面保持平行，并且通过调节螺栓组来使保持架处于夹紧或松开状态来实现块电极的安装与更换，从而实现左右块电极的平行设置及更换。

作为本发明再进一步的方案是：所述第一螺栓组和第二螺栓组为全螺纹螺栓，并与所述保持架的螺纹孔进行配合安装，从而通过螺栓组的拧紧与松开实现保持架的夹紧与松开。

作为本发明再进一步的方案是：所述左块电极与右块电极为高精度量块，其用于电火花加工的面表面质量及刚度高，并且所述块电极在安装前要通过电火花线切割方法切去两个角来保证块电极安装部分的坡度与保持架夹持部分的坡度相同，所述块电极的加工平面部分也要随后通过电火花线切割方法切去一角形成微细电极的粗加工斜坡。

作为本发明再进一步的方案是：所述被加工后的左块电极与右块电极被等高、垂直地被分别安装在精密平移台和底部平台上，其被加工的面呈面对面布置。

一种可更换块电极的双块电极电火花反拷装置及用加工出的电极加工微孔的方法，包括如下步骤：

步骤一：调节所述精密平移台的微分头，使平移滑台带动左固定块及左块电极向右块电极移动，并采用ccd系统来实时检测左右块电极的间距，当左右块电极间的距离达到所需要求后，旋紧锁紧旋钮进行滑移平面的锁紧，防止左块电极在受力后随滑移平面移动，进而影响精度；

步骤二：将反拷装置接通电源，放电加工参数，然后工件电极棒在两块工具电极之间的中心线位置左进右出，即先在块电极斜坡处进行粗加工，而后进行精加工。粗加工部分采用能量较大的放电参数来快速蚀除多余材料，精加工部分采用能量较小的放电参数来少量而均匀地蚀除蚀材料，修整工具电极的形状精度和尺寸精度。最终制备的微细工具电极直径尺寸d计算方法如下：d＝w-2δ，式中：w为双反拷块电极之间的距离，δ为放电间隙；

步骤三：将加工好的微细电极安装在机床上，设定与步骤二相同的放电加工参数，进行微小群孔的加工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)能够实现双块电极电火花反拷装置中块电极的快速更换，有利于微细电极的一致性与批量化加工；

(2)块电极为高精度量块，且将块电极安装在平行的固定块上，并能实现加工过程中精密平移台的固定锁紧，有利于微细电极的高精度加工。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明图1中高精密平移台2的结构示意图；

图3为块电极加工示意图；

图4为微细电极电火花反拷加工原理图；

附图标记说明：1、底部平台，2、精密平移台，2-1、底座，2-2、锁紧旋钮，2-3、滑移平面，2-4、微分头，2-5、顶杆，3、左保持架，4、右保持架，5、右l型板，6、右全螺纹螺栓，7、第一螺栓组，8、右固定块，9、右块电极，10、左块电极，11、左固定块，12、左保持架，13、第二螺栓组，14、左l型板，15、右全螺纹螺栓。

具体实施方式：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-图2，本发明实施例中，一种块电极易更换的双块电极电火花反拷装置，其特征在于，所述底部平台1和精密平移台2固连在一起，精密平移台2上焊接有左固定块11，左块电极10通过左保持架3与左固定块11贴合安装在一起，左保持架3与左固定块11通过第二螺栓组13连接在一起，从而通过保持架3和左固定块10将左块电极9安装在精密平移台2上，左l型板14通过螺钉安装在精密平移台2上，并通过全螺纹螺栓将左保持架3和左l型板12连接在一起，实现对左保持架的稳固作用。同理，右块电极9通过右保持架4和右固定块8安装在底部平台1上，并通过右l型板5进行稳固。当调节所述精密平移台2时，所述左固定块11及左块电极10就会随之向右块电极9移动，进而实现块电极间距可调，并采用ccd系统来实时检测左右块电极的间距。

所述精密平移台2上设置有锁紧旋钮2-2，当滑移平面2-3移动到指定位置时，通过锁紧旋钮2-2进行滑移平面2-3的锁紧，防止滑移平面24-3在受力后移动，进而影响加工精度。

所述精密平移台2上设置有微分头2-4，微分头的顶端固连有顶杆2-5，顶杆2-5的端部和滑移平面2-3固连在一起。

进一步的，所述左固定块和右固定块安装在平台上后，用于安装块电极的平面要进行铣削加工来保证两个固定块保持高度的平行，并且通过调节保持架来实现块电极的安装与更换。

进一步的，所述第一螺栓组和第二螺栓组为全螺纹螺栓，并与所述保持架的螺纹孔进行配合安装，从而通过螺栓组的拧紧与松开实现保持架的夹紧与松开。

进一步的，所述左块电极(10)与右块电极(9)为0级精度标准量块，可在市面上购得，其材质为高速钢，尺寸为长65mm，截面尺寸为35mm×9mm。其用于加工的面表面质量及块电极刚度较好，并且所述块电极在安装前要进行加工处理。

进一步的，块电极的加工示意图如图3，采用慢走丝电火花线切割方法沿着图3左图中的虚线处进行慢走丝电火花线切割加工，加工结果如图3右图所示，其中，块电极ab段为微细电极的电火花方可加工的粗加工段，bc段为微细电极的电火花方可加工的精加工段。

进一步的，所述精密平移台2采用pts310系列薄型精密平移台，可于市场购得，台面尺寸为65mm×65mm，微分头2-4最小刻度为1微米，带有侧面锁紧装置，手动驱动方式。但不局限于此型号精密平移台，其他电动驱动方式的精密平移台也可选用。

进一步的，所述被加工后的左块电极与右块电极被等高、垂直地被分别安装在精密平移台和底部平台上，其被加工的面呈面对面布置。

具体实施方式：参见图1-4，采用上述块电极易更换的双块电极电火花反拷装置进行微细电极加工及用加工出的电极加工微孔的方法，包括如下步骤：

步骤一：调节微分头2-4，带动顶杆2-5向前或向后移动，顶杆2-5的端部和滑移平面2-3固连在一起，随着顶杆2-5的移动，滑移平面2-3也随之移动并带动其上连接的左固定块10和左块电极9向前或向后移动，同时使用ccd系统实时检测左右块电极的间距，当左块电极10移动到与右块电极9合适的距离后，停止调节微分头2-4，并旋紧锁紧旋钮2-2进行滑移平面2-3的锁紧，防止左块电极10在受力后随滑移平面2-3移动，进而影响精度；

步骤二：将待加工电极放入左块电极10和右块电极9之间，块电极加工面分为ab段和bc段，如图3所示，ab段为粗加工部分，粗加工部分主要目的是通过电火花放电快速蚀除多余材料，bc段精加工部分，在精加工部分，少量而均匀地去量，修整工具电极的形状精度和尺寸精度。将反拷装置接通电源，设定放电加工参数，使工件电极棒在两块工具电极之间的中心线位置下进上出，最终制备的微细工具电极直径尺寸d计算方法如下：d＝w-2δ，式中：w为双反拷块电极之间的距离，δ为放电间隙。当块电极磨损到一定程度后，通过拆卸第一螺栓组7和第一螺栓组13即可更换安装新的右块电极9和左块电极10，这样可以保证微细电极的加工精度和加工一致性。另外，通过调整左块电极10和右块电极9的距离可以实现不同直径尺寸的微细电极的加工；

步骤三：将加工好的微细电极安装在机床上，设定与步骤二相同的放电加工参数，进行微小群孔的加工，由于放电加工参数和放电间隙均与加工微细电极的设定相同，所以最终加工出微孔的尺寸即为双反拷块电极之间的距离w，无需再进行微孔直径的检测。同时当微细电极磨损后，可在双块电极电火花反拷装置中重新加工出一致性较好的微细电极，从而能够实现微细群孔的一致性加工。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。