微细孔超高位置精度电火花瞄准加工

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇微细孔超高位置精度电火花瞄准加工范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要： 本文介绍了一种用于微细孔加工超高位置精度电火花瞄准装置，电火花加工主要用于机械加工难以完成的超硬金属材料的加工，电火花加工有两大特点，一是被加工件必需导电，二是电极与被加工件无作用力。微细孔超高位置精度电火花瞄准装置省去了二次装夹带来的安装误差，可以将瞄准误差控制在4微米，使加工精度提高数倍。

Abstract： This article describes a fine hole machining high positional accuracy EDM aiming device. The EDM is mainly used for machining the hard metal material whose processing is difficult to complete. EDM has two main characteristics， the one is the workpiece must be conductive and the other one is that the electrode and workpiece have no force. The fine hole machining high positional accuracy EDM aiming device eliminates the installation error led by the second fixture， and can control the pointing error at 4 micron， so as to improve several times of machining accuracy.

关键词： 微细孔；瞄准；电火花

Key words： fine holes；targeting；spark

中图分类号：TH16 文献标识码：A 文章编号：1006—4311（2012）27—0035—02

0 引言

随着物理实验的不断深入发展，对靶的制备精度提出了越来越高的要求，同时靶的结构也越来越复杂，并且需要种类规格也越来越多。其中有的靶需要在Φ1×1.2mm柱腔正中（轴向和径向）加工边长0.3mm方诊断孔，要求位置精度5微米（轴向和径向）。众所周知用定心显微镜瞄准，电火花加工一般只能保证位置精度为20微米（轴向和径向）。如果不改进瞄准方式，很难直接加工出合格率高的靶。采用微细孔超高位置精度电火花瞄准装置进行电火花加工，可以使瞄准误差控制在4微米（轴向和径向），加工精度提高数倍。

电火花加工主要用于机械加工难以完成的超硬金属材料的加工，大量用于模具制造，一般物理实验用靶材料并不属于超硬金属材料，为什么柱腔诊断孔必需用电火花加工呢？电火花加工有两大特点，一是被加工件必需导电，二是电极与被加工件之间不产生作用力。电火花加工只所以对制靶至关重要，不被机械加工，激光加工，超声加工等取代，主要是有电极与被加工件无作用力以及加工精度高表面质量好等综合优势。同时柱腔为金属良导体。

1 微细孔超高位置精度电火花瞄准装置结构设计

微细孔超高位置精度电火花瞄准装置结构原理如图1所示。

微细孔超高位置精度电火花瞄准装置主要由主轴罩，镜架主体，镙丝钉，显微镜，镜架压板等组成。在图中，将镜架安装在机床主轴罩侧面，并用螺钉固定镜架，同时插入显微镜再用镜架压板夹紧显微镜并调节平行，最后拧紧螺钉。将工具电极装入主轴夹头，在试件上用工具电极加工一任意孔，通过显微镜瞄准测量获得xy轴固定数值？驻X？驻Y。利用获得的xy轴固定数值？驻X？驻Y即可瞄准测量定位。

目前，公知的电加工瞄准装置不外乎两种方式，一种是利用接触感知，另一种是用定心显微镜瞄准。

利用接触感知瞄准，当工具电极很细，电极直经只有几十微米时，极易碰弯。而用定心显微镜瞄准工作时需要换装锥柄工具电极，存在二次装夹带来的安装误差，一般误差较大。微细孔超高位置精度电火花瞄准装置的工作原理是侧置，同时与机床主轴相对固定，省去了二次装夹带来的安装误差，大大提高了瞄准精度进而提高了加工精度。

为了克服现有的电加工瞄准装置存在二次装夹带来的安装误差，采用侧置式固定显微镜瞄准。微细孔超高位置精度电火花瞄准装置的工作原理是与机床主轴平行且相对侧置固定，工作时先在试件上用工具电极加工一任意小孔，工具电极不卸下，同时机床清零，然后移动机床xy轴，用微细孔超高位置精度电火花瞄准装置瞄准这一任意孔中心点（瞄准小孔水平方向两边缘获得小孔直径尺寸通过计算确定中心点）并记录xy轴数值，由此获得了微细孔超高位置精度电火花瞄准装置中心与机床主轴中心（工具电极中心）固定数值？驻X？驻Y。依据这一数据？驻X？驻Y，在加工超高精度微细孔时，先利用微细孔超高位置精度电火花瞄准装置瞄准所要加工微细孔中心，然后按照xy轴固定数值？驻X？驻Y移动机床并打孔，这样一来，省去了二次装夹带来的安装误差，可以将瞄准误差控制在4微米（轴向和径向），使加工精度提高数倍。

需要说明的是机床主轴中心与工具电极中心重合是假设的。事实上每换一根工具电极，数据？驻X？驻Y都是不同的。因此，固定数值？驻X？驻Y只针对同一根工具电极有效。每换一根工具电极必需重新确定固定数值？驻X？驻Y。固定数值？驻X？驻Y解决其技术问题所采用的技术方案是：在机床主轴侧面安装微细孔超高位置精度电火花瞄准装置，用螺钉固定镜架，安装外套将显微镜夹紧在镜架环形槽内并调节，使显微镜中心与机床主轴中心平行，最后拧紧螺钉。在机床主轴中心与侧置固定显微镜中心取得固定数值？驻X？驻Y条件下，进行微细孔超高位置精度电火花瞄准，最终完成微细孔超高位置精度电火花加工。

2 微细孔超高位置精度电火花瞄准实验

2.1 实验条件

机床：AP3—R型电火花成形机；

工件：金柱腔；

工具电极：紫铜方柱状电极，边长为0.28mm；

加工极性：正极性加工；

工作液：电火花成形机专用加工液；

测量工具：TM50显微镜。

2.2 实验内容 在一定的参数（峰值电流，脉冲宽度，脉冲间隔，加工时间）条件下，进行定心显微镜瞄准，微细孔超高位置精度电火花瞄准装置瞄准加工11次对比实验。

①定心显微镜瞄准误差（微米）。

26 28 24 30 22 31 26 25 32 29 21

②微细孔超高位置精度电火花瞄准装置瞄准误差（微米）。

2 1 2 3 2 3 2 2 3 4 1

2.3 实验结果 ①定心显微镜瞄准误差一般说来在21微米至32微米之间（轴向和径向）。②微细孔超高位置精度电火花瞄准装置瞄准误差一般说来在1微米至4微米之间（轴向和径向）。

3 结论

①设计了一种用于微细孔超高位置精度电火花瞄准装置。②微细孔超高位置精度电火花瞄准装置结构简单、制造容易、靶加工合格率高、使用方便，容易操作等优点。③解决了以往不能加工高位置精度柱腔诊断孔的历史，突破了电火花加工只能加工位置精度为20微米（轴向和径向）的局限，为靶制备提供了一种崭新的瞄准方法。

在物理实验中，采用了研制的金柱腔诊断孔，直径Φ1000μm，长度1700μm，激光入射孔尺寸为Φ700μm，诊断孔尺寸为300×300μm；取得了预期的实验结果。300×300um的诊断孔尺寸一致性好，精度高，为物理实验提供了保证。

参考文献：

[1]郭永丰，白基成，刘海生等.基于绝缘陶瓷电火花磨削加工的研究.电加工与模具，2006，（1）：54—57.

[2]李小朋，刘永红，纪仁杰，于丽丽.绝缘工程陶瓷的特种加工技术.电加工与模具，2006，（5）：6—9.

[3]袁芳革.特种加工方法的内容和趋势[J].机电工程技术， 2011，（07）.