專利名稱：微細電極絲夾持定長損耗補償裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，屬于微小孔(微細)電火花加工技術領域。
背景技術：
微細加工技術是現(xiàn)代制造技術的一個重要發(fā)展方向，而微細電火花加工技術是實現(xiàn)微細加工技術的有效手段之一。目前，微細電火花加工技術在航空航天、醫(yī)療、模具、微電子器件、生物技術、微型傳感器和微型電器制造等領域具有很好的應用前景，被應用于信息裝置的連接件、光纖接頭等微細注塑模具、印刷線路板通孔沖裁凸凹模、燃料噴嘴、水射流噴嘴、噴墨打印頭等微結構零件的加工中。微小孔(微細)電極的在線制作是實現(xiàn)微小孔(微細)電火花加工的關鍵。目前，微小孔(微細)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，但制作微細電極所需時間長，效率低。由于微小孔(微細) 電火花加工中電極損耗大，加工中需要不斷地進行補償，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電極是對應的，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)電極需要經常地修整或者重新制作及更換，這就增加了加工輔助時間，降低了生產效率。國內學者也對微細加工中的電極微進給裝置進行了一系列的研究，研制了以電致、磁致伸縮器件為基礎的微進給機構，如蠕動式、沖擊式、橢圓式微進給機構，以步進電機和電致伸縮效應為基礎的微進給機構，基于超聲馬達的微進給機構等。( I)蠕動式微小型電火花加工機構主要由兩個壓電陶瓷箝位器(其中一個軸向固定)、一個壓電陶瓷驅動器以及電極絲等組成。為保證電極運動平穩(wěn)性，在兩個箝位器與電極之間裝有導向機構，通過控制箝位器和驅動器的動作時序和初始狀態(tài)，即可實現(xiàn)電極的微量進給與回退。重復以上動作即可完成電極的連續(xù)蠕動微量送進。如果驅動器的初始狀態(tài)為伸長狀態(tài).則可實現(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動及重物的沖擊慣性來驅動電極運動的。(3)橢圓運動驅動的小型電火花加工機構是利用兩組相互垂直排列的疊層壓電振子的振動所合成的摩擦驅動塊的橢圓運動來驅動電極前進和回退的。通過控制各壓電振子的通電時序和初始相位，即可實現(xiàn)電極的進給或回退。其運動速度可通過調節(jié)壓電振子的電壓來改變。(4)利用線性超聲馬達直接驅動電極的小型電火花加工裝置，主要包括兩個線性步進式超聲馬達定子、一個移動體、摩擦材料、預緊彈簧、電極等部分。移動體上下表面覆蓋有摩擦材料，以增大驅動力并提高步進式超聲馬達的使用壽命；預緊力由預緊螺釘通過預緊彈簧加在馬達定子上；馬達定子在其波節(jié)處由彈性橡膠固定。電極的進給和回退通過上下兩馬達定子的差動實現(xiàn)。
綜上所述，這些進給機構均可以做到結構很小，精度很高，實現(xiàn)電極的微進給，但都難以實現(xiàn)電極的旋轉。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有微小孔(微細)電極在線制作效率低，微小孔(微細) 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)有電極進給補償裝置難以實現(xiàn)電極旋轉的問題，進而提供一種微細電極絲夾持定長損耗補償裝置。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的
一種微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，包括中空主軸、上固定套、壓筒、把持螺釘、 下固定套、導向固定套、夾頭彈簧、夾持套筒、導向器、四爪夾頭、彈簧套筒、螺釘、聯(lián)軸節(jié)、細長的絕緣柔性導線、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向固定套的上端相連接，壓筒設置在上固定套內，壓筒上設置有把持螺釘，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孔中上下移動，彈簧套筒內孔臺階與聯(lián)軸節(jié)之間裝有夾頭彈簧，彈簧套筒與導向固定套相連接，導向器設置在導向固定套的底端，四爪夾頭上套有夾持套筒，夾持套筒抵接在彈簧套筒上，細長的絕緣柔性導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)、夾持套筒和導向器。本發(fā)明采用完全軸對稱的設計結構，避免了裝置在旋轉時可能出現(xiàn)的動不平衡， 也降低了后續(xù)控制的難度，同時，采用圓錐配合，利用薄壁錐體產生一定的彈性變形，實現(xiàn)錐面一端面同時接觸定位，大大提高了裝置的連接剛度與回轉精度。本發(fā)明采用市售的細長電極絲作為微細電極，省略了微細電極的制作過程，將該微細電極絲夾持定長損耗補償裝置安裝在中空主軸下端部的結構方式，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給補償。減少了電極多次裝夾帶來的誤差，同時也減少了加工輔助時間。 本發(fā)明有利于電蝕產物的及時排出，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量與加工效率。每次只需要更換相應尺寸的四爪夾頭與導向器，即可實現(xiàn)不同直徑細長電極的夾持，使得該夾持機構具有很大的柔性，可以根據不同的加工需要，方便地做出修改，可以實現(xiàn)直徑為ΦΙΟΟμπι Φ 300 μ m的細長電極的夾緊，同時可以實現(xiàn)每次約Imm的電極定長損耗補償。


圖I是本發(fā)明一種微細電極絲夾持定長損耗補償裝置的結構示意圖2是處于夾持了電極絲的狀態(tài)的夾持機構的關鍵部位剖面示意圖3是四爪夾頭結構示意圖4是夾持電極絲位置對四爪夾頭外周部進行橫向剖切的剖面示意圖5是壓筒結構示意圖6是上固定套結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發(fā)明做進一步的詳細說明本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述實施例。如圖I和圖2所示，本實施例所涉及的一種微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，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、導向固定套6、夾頭彈簧7、夾持套筒8、導向器9、四爪夾頭10、彈簧套筒11、螺釘12、聯(lián)軸節(jié)13、細長的絕緣柔性導線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的下端與導向固定套6的上端相連接，壓筒3設置在上固定套2內，壓筒3上設置有把持螺釘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的內孔中上下移動，彈簧套筒11內孔臺階與聯(lián)軸節(jié)13之間裝有夾頭彈簧7，彈簧套筒11與導向固定套6 相連接，導向器9設置在導向固定套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，細長的絕緣柔性導線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和導向器9。具體的，所述上固定套2與中空主軸I (見圖I)為內外圓錐配合，并用相應的套筒扳手擰緊鎖緊螺母15進行緊固，通過內外圓錐面之間的摩擦力來傳遞轉矩。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整。四爪夾頭10的結構如圖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內部開有一定深度的內盲孔，使得夾頭形成薄壁，同時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張而略有彈性。四爪夾頭10的另一側端部通過聯(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的結構如圖6所示，外圓周對稱地開有兩個螺紋孔3b，用于與把持螺釘4相連接，兩個把持螺釘4可以在上固定套2對稱的兩個鍵孔2a中上下移動。另外在導向固定套6的內孔部的前方固定有導向器9，電極絲16穿過導向器9從導向固定套6的前段伸出一小段距離，對電極絲16起到導向作用，避免了由于細長電極絲 16剛度較低，在旋轉時造成偏擺。同時，導向器9也起到一定的阻尼作用，在四爪夾頭10松開時，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和導向固定套6之間采用小錐度的空心短錐柄結構配合，利用薄壁錐體產生一定的彈性變形，當錐體軸向拉緊時引起下固定套5錐孔的彈性擴張，實現(xiàn)錐面一端面同時接觸定位，從而大大提高了裝置的連接剛度與回轉精度。下固定套5與導向固定套6之間的軸向拉緊力是通過導向固定套6的內螺紋孔旋緊彈簧套筒11的外螺紋實現(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螺釘12旋進上固定套2的螺紋孔2c來實現(xiàn)的，當要拆卸時，將三個平端緊定螺釘分別擰進上固定套2法蘭上均布的三個螺紋孔2b中，通過螺釘頂壓下固定套5的法蘭來實現(xiàn)二者的分離。電極絲的定長損耗補償過程如圖2所示，當手動通過兩個把持螺釘4下壓壓筒3 時，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。當繼續(xù)前進時，四爪夾頭10前端與導向固定套6的內臺階部相接觸，其后在四爪夾頭10張開的狀態(tài)下，只有四爪夾頭10前進。當在這種狀態(tài)下，解除按壓時，由于導向器 9有一定的阻尼作用，電極絲16被導向器9阻止(被夾持)，四爪夾頭10獨自回退，當張開的四爪夾頭10會退到內臺階位置時，會帶著夾持套筒8—起回退，由于此時四爪夾頭10只受到夾持套筒8的重力的作用，仍然處于張開狀態(tài)，當夾持套筒8后部接觸到固定的導向固定套6時，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，這樣就實現(xiàn)了電極絲 16的定長損耗補償。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，由于該微細電極絲夾持定長損耗補償裝置安裝在旋轉的中空主軸下面，所以采用如下的供電方式通過電刷給旋轉主軸的上端部供電，再用細長的絕緣柔性導線14將脈沖電能通過中空主軸I空腔， 經過壓筒3的下線孔3a引導到彈簧套筒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，從而實現(xiàn)了將電能引導到被夾持的電極絲16上。同時，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的脈沖電能引導到壓筒3與整個上部殼體以及主軸上，很好地實現(xiàn)了電氣隔離，同時也減少了雜散電容的影響。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式
，這些具體實施方式
都是基于本發(fā)明整體構思下的不同實現(xiàn)方式，而且本發(fā)明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，包括中空主軸、上固定套、壓筒、把持螺釘、下固定套、導向固定套、夾頭彈簧、夾持套筒、導向器、四爪夾頭、彈簧套筒、螺釘、聯(lián)軸節(jié)、細長的絕緣柔性導線、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向固定套的上端相連接，壓筒設置在上固定套內，壓筒上設置有把持螺釘，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孔中上下移動，彈簧套筒內孔臺階與聯(lián)軸節(jié)之間裝有夾頭彈簧，彈簧套筒與導向固定套相連接，導向器設置在導向固定套的底端，四爪夾頭上套有夾持套筒，夾持套筒抵接在彈簧套筒上，細長的絕緣柔性導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)、夾持套筒和導向器。
2.根據權利要求I所述的微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，其特征在于，所述上固定套與中空主軸為內外圓錐配合。
3.根據權利要求I所述的微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，其特征在于，所述四爪夾頭在與電極絲夾持部相對應的外圓周部做成傾斜面，該傾斜面為4°的緩和斜度。
4.根據權利要求I所述的微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，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)明提供了一種微細電極絲夾持定長損耗補償裝置，本發(fā)明所述下固定套的下端與導向固定套的上端相連接，壓筒設置在上固定套內，壓筒上設置有把持螺釘，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計結構，避免了裝置在旋轉時可能出現(xiàn)的動不平衡，也降低了后續(xù)控制的難度，同時，采用圓錐配合，利用薄壁錐體產生一定的彈性變形，實現(xiàn)錐面—端面同時接觸定位，大大提高了裝置的連接剛度與回轉精度。本發(fā)明采用細長電極絲作為微細電極，省略了微細電極的制作過程，將該微細電極絲夾持定長損耗補償裝置安裝在中空主軸下端部的結構方式，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給補償。
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