一种工具电极加工工艺及采用该工具电极加工微孔的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及特种加工技术领域，特别是一种工具电极加工工艺及采用该工具电极加工微孔的方法。
【背景技术】
[0002]随着世界范围的产品小型化和精密化，微细加工技术在现在制造技术中占据越来越重要的地位，大深径比(大于10)的微孔(孔径小于Φ0.5mm)加工是一项世界性的加工难题。目前，常用的微孔加工主要有微细电火花加工、钻削、激光加工、超声波加工、电解加工等，微细电火花加工技术以其非接触加工、无宏观应力、易实现大深径比的特点已经发展成为微细加工技术的一个重要分支。影响工具电极磨削精度的因素较多，不同的电极材料、主轴转速、电参数、冷却方式电极精度差异较大，这也导致电火花加工微孔存在磨削工具电极偏心、正锥形缺陷比较常见，工具电极直径及微孔精度不易控制，加工一致性、稳定性较差等冋题。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是:提供了一种工具电极加工工艺及采用该工具电极加工微孔的方法，解决了具有大深径比的微孔电火花加工问题。
[0004]本发明的技术解决方案是:
[0005]一种工具电极在线磨削制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0006]步骤一:在微细电火花加工机床安装工具电极和反拷块电极，反拷块电极连接负极，工具电极连接正极；并通过在线测量装置观测工具电极的加工程度；
[0007]步骤二:设定工具电极的轴向进给量X1和径向进给量Z 1；X向进给、Z向进给设定按如下方法进行:
[0008]X1 = (D J-D2) /2+A+B
[0009]Z1=L1DjC
[0010]其中:A为反拷块电极损耗补偿，B为装卡误差补偿，C为工具电极尖端锥度误差补偿；选取的电极工具直径D1、磨削加工电极工具直径D2，磨削后的工具电极的长径比LpX向进给量X1, Z向进给量Z1;
[0011]步骤三:在X、Z向进给设定好之后，预设定粗加工和精加工的电参数；其中，
[0012]粗加工电参数:电极极性，正极性；脉宽，2.5 μ s-4.7 μ s ;脉冲间隔，10 μ S-30 μ S ;开路电压，60V-80V ;峰值电流:4.8Α-6Α ;主轴转速:200r/min-300r/min ;伺服参考电压 C0MP，40% -60% ;冲油量:20ml/s-50ml/s ；
[0013]精加工电参数:电极极性，正极性；脉宽，0.5ys-2.7ys ;脉冲间隔，5ys-15ys ;开路电压，50V-60V ;峰值电流:1.5A-5A ;主轴转速:200r/min-300r/min ;伺服参考电压COMP:40% -60% ;冲油量:20ml/s-50ml/s ；
[0014]步骤四:启动机床，按照设定参数使反拷块电极对工具电极依次进行粗磨削和精磨削，并在线观测系统对加工量进行检测，并根据检测结果调整加工参数；
[0015]首先，反拷块电极与工具电极接触感知，粗磨削过程中每磨削15s-20s设定程序暂停一次，将工具电极快速移动到在线测量系统聚焦点，检测工具电极直径，将工具电极加工至(1.3-1.4)D2;调整到精加工电参数，每磨削5s-10s设定程序暂停一次，将工具电极快速移动到在线测量系统聚焦点，检测工具电极直径是否磨削到直径D2，否则，继续重复上述精加工步骤，直到达到要求直径值D2。
[0016]所述工具电极为碳化钨硬质合金电极，所述反拷块电极为铜钨合金。
[0017]所述在线测量装置集成于微细电火花加工机床，其测量精度优于4 μπι，用于实现对工具电极的精确对焦测量。
[0018]所述微细电火花加工机床的脉冲电源可输出最小脉宽不大于20ns的窄脉冲，单次放电能量可控制在10_8J_10_6J数量级之间，伺服进给系统进给量控制在微米级范围内，设备主轴径向跳动误差不大于0.004mm。
[0019]所述工具电极的伸出长度设定为Zi+Qmm-Zmm)，确保加工安全。
[0020]所述反拷块电极放电加工面与机床工作台的垂直度小于0.005_。
[0021]一种采用权利要求1所述工具电极进行微孔加工的方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0022]步骤一:将微孔加工工件在微细电火花加工机床上装卡固定；
[0023]步骤二:调整电源极性，将工具电极作为电极加工工具，即工具电极连接正极，微孔工件连接负极，并设定微孔加工电参数，所述电参数如下:电极极性，负极性；脉宽，I μ S-5 US ;脉冲间隙，10 μ S-100 μ s ;开路电压，50V-80V ;峰值电流:2Α_6Α ;主轴转速:200r/min-300r/min ;伺服基准(伺服参考电压)COMP/%，40% -60% ;平动量:0-0.02mm ；冲油量:30ml/s-50ml/so
[0024]步骤三:在电参数设定完成后，依据设计要求设定微孔加工深度Z2
[0025]Z2= L 2+D3+E
[0026]L2—实际要求加工深度；D3—电极损耗补偿；E—电极尖端锥度补偿；
[0027]步骤四:启动机床，将工具电极移动到加工起始点，并按照预设电参数和所设定微孔加工深度Z2对微孔加工件进行加工。
[0028]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0029]I)本发明所磨削微细工具电极、微孔精度高，加工速度快且表面质量好。
[0030](2)本发明所选用硬质合金工具电极、铜钨合金反拷块电极搭配巴索Sor印i LM电加工切削液。磨削微细工具电极刚性较好，改善了电极损耗大、电饰产物聚集等状况。
[0031](3)本发明的微细工具电极磨削与微孔加工在同一台机床上进行，通过优化装卡方式，采用与机床集成良好在线测量系统，制备过程中实时修正电极缺陷，磨削电极基本无椭圆、偏心，正锥形缺陷有很大改善。
[0032](4)建立了规范化的工具电极磨削及微孔加工工艺参数库，加工工具电极、微孔尺寸和形状精度得到有效控制。
[0033](5)国内首次实现直径范围(00.025mm-00.05)±0.005mm、长径比大于70微细电极的在线稳定制备。
[0034](6)本发明在国内首次实现Φ0.04±0.005mm以上、深径比大于10:1微孔的稳定加工，出入口孔径锥度小于0.005_，特别适合工程应用。
[0035](7)本发明不仅适用于平面加工，同样也适用于锥面、圆柱面上大深径比微孔加工，具有广泛的工程应用前景。
【附图说明】
[0036]图1是本发明大深径比微孔在线制备工艺流程图；
[0037]图2是本发明大深径比微孔在线制备加工示意图；
[0038]图3是本发明工具电极在线磨削制备示意图；
[0039]图4是本发明微孔加工示意图。
【具体实施方式】
[0040]本发明提供了一种工具电极的加工工艺以及采用该工具电极进行微孔加工的方法，所述电火花在线加工制备微孔包括选取合适工具电极及反拷块电极、大长径比工具电极在线尚精密制备、大株径比微孔加工，微孔检验等步骤。该技术方案的关键步骤为大长径比精密微细工具电极的在线制备、大深径比微孔加工，以下作简要介绍:
[0041]①大长径比微细工具电极的在线制备:大长径比微细工具电极的制备首先需要在线监测手段作为支撑，本发明利用高精密的在线观测装置，有效的避免了因离线、电极二次装卡引起的测量和安装误差，实现了微细工具电极磨削过程中电极加工状态的实时观测及修正。本技术方案采用BEDG磨削微电极工艺方法，摸索出了在线制备和修正电极的一般工艺特性和电参数组合，较好地解决了电极旋转运动的周期性和放电区域的局部性引起的磨削不均匀、精度差、长径比不足等问题。通过边加工边测量的迭代磨削方式，加工出精度较高的大长径比微细工具电极(Φ0.025mm-?0.05) ±0.005mm系列。
[0042]②大深径比微孔电火花加工:针对微孔加工电极损耗大、排肩差、放电间隙不易控制等难点，工艺摸索试验时选取导电性好、熔点高的工具电极，摸索出了较优的放电峰值电流、脉宽、脉间等电参数组合，确定了合适的电加工切削液，冲液量及抬刀量，加工出精度高、深径比大的微孔孔径(Φ0.04-Φ0.2) ±0.005mm系列。
[0043]其中，如图1所示，工具电极的制备工艺包括如下步骤:
[0044]第一步.工作准备(设备、在线