电火花加工用旋转式球珠阵列电极及阵列特征加工方法技术

本发明专利技术公开一种电火花加工用旋转式球珠阵列电极及阵列特征加工方法，涉及电火花加工设备技术领域，包括夹持主轴，夹持主轴下端转动连接有转动盘，转动盘下端固定连接有夹持机构，夹持机构下端夹持固定连接球珠挤压组件，球珠挤压组件包括夹持限位板、球珠压盘和升降支撑组件，升降支撑组件包括升降支撑螺栓、升降控制螺母和压紧弹簧，球珠压盘下方设有支撑板，支撑板固定连接在夹持主轴上，支撑板上设有呈阵列分布的多个支撑球孔，各支撑球孔内用于放置放电球珠，放电球珠凸出于支撑板的下表面，球珠压盘旋转并挤压各放电球珠，使得各放电球珠在同一水平面内自转。本发明专利技术能够实现阵列特征的高效高质量批量加工。列特征的高效高质量批量加工。列特征的高效高质量批量加工。

【技术实现步骤摘要】
电火花加工用旋转式球珠阵列电极及阵列特征加工方法


[0001]本专利技术涉及电火花加工设备
，特别是涉及一种电火花加工用旋转式球珠阵列电极及阵列特征加工方法。

技术介绍

[0002]微透镜阵列以其优良的光学性能在光学领域中有着广泛而重要的应用。而模压工艺则证明是高质量高效率批量生产微透镜阵列镜片的途径。模压工艺主要依靠模具对预形体进行精准压型，因此，微透镜阵列模具的制造是模压工艺生产的关键。目前常见的阵列特征模具的加工工艺主要有超精密切削加工工艺和电火花成形加工工艺。
[0003]以单点金刚石切削技术为代表的超精密切削加工主要是利用金刚石刀具对模具毛坯工件进行车削或铣削，其材料去除量极小，通常在微米和纳米量级，因此可以获得极好的加工表面质量和形貌，因此在超精密阵列特征模具加工有着极其广泛的应用。
[0004]电火花加工作为一种无接触式的特种加工方式，其不受金属导电材料硬度限制，并且其加工过程中不存在切削加工过程中的接触应力，能够较好的复刻加工表面形貌，因此在模具制造领域中有着广泛的应用。针对曲面阵列特征加工，现有电火花加工采用成形电极法，通过加工与指定模具形状对应的反铐形状，进行成形加工。
[0005]尽管超精密切削可加工获得极高的加工形貌精度和表面粗糙度，但其加工材料有着较大的限制，对于金刚石刀具而言，其只能加工晶体、金属和塑料等如铜、铝等金属表面以及PMMA等聚合物；在加工含碳的钢铁类金属材料时，由于亲和作用会造成其碳化磨损，在加工碳化钨、碳化硅等硬脆材料时，由于刀具的严重摩擦损伤直接影响所加工表面的粗糙度、形貌精度及可加工面积。并且其切削深度较小，对于大面阵的特征阵列，其加工效率极低，无法实现大批量高效加工。
[0006]而对于电火花成形加工，因为其反铐作用原理使得其加工效率要远超切削加工，但必须意识到，电火花加工过程中电极的损耗是不容忽视的，尤其是在阵列单元尺寸变小的情况下，电极损耗会显得尤为突出，电极的损耗会造成阵列特征形貌的差异，最终影响表面质量，而且对于整体阵列特征加工，电极的损耗修整几乎是不可能的事情，而成形阵列电极的造价高昂。
[0007]综上所述，可以看出，阵列特征模具的高效高质量加工始终缺乏一种有效的加工工艺，因此，有必要设计一种加工方式，用以解决阵列特征的高效高质量批量加工的问题。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种电火花加工用旋转式球珠阵列电极及阵列特征加工方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够实现阵列特征的高效高质量批量加工。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0010]本专利技术提供一种电火花加工用旋转式球珠阵列电极，包括夹持主轴，所述夹持主轴下端转动连接有转动盘，所述转动盘下端固定连接有夹持机构，所述夹持机构下端夹持
固定连接球珠挤压组件，所述球珠挤压组件包括夹持限位板、球珠压盘和升降支撑组件，所述夹持限位板通过立柱夹持固定于所述夹持机构下端，所述球珠压盘通过多个所述升降支撑组件连接在所述夹持限位板下方，所述升降支撑组件包括升降支撑螺栓、升降控制螺母和压紧弹簧，所述升降支撑螺栓从底部依次穿过所述球珠压盘和所述夹持限位板上的通孔后与所述升降控制螺母螺纹连接，所述压紧弹簧套设于所述升降支撑螺栓外，所述压紧弹簧处于收缩状态且两端分别与所述球珠压盘和所述夹持限位板相抵，所述球珠压盘下方设有支撑板，所述支撑板通过连接组件固定连接所述夹持主轴上，所述支撑板上设有呈阵列分布的多个支撑球孔，各所述支撑球孔内用于放置并支撑放电球珠，所述放电球珠凸出于所述支撑板的下表面，所述转动盘转动能够带动所述球珠压盘绕竖直轴线转动，所述球珠压盘旋转并挤压各所述放电球珠，使得各所述放电球珠在同一水平面内自转。
[0011]优选地，所述夹持机构包括转动夹头和夹持螺母，所述转动夹头固定连接在所述转动盘下端，所述夹持螺母固定连接在所述转动夹头下端，所述立柱夹持固定于所述夹持螺母内。
[0012]优选地，所述连接组件包括固定螺栓、过渡承重环和承重螺栓，所述过渡承重环套设于所述夹持螺母外，所述过渡承重环通过多个所述固定螺栓与所述夹持主轴连接，通过多个所述承重螺栓与所述支撑板连接。
[0013]优选地，各所述固定螺栓沿周向均匀连接在所述过渡承重环上，各所述承重螺栓沿周向均匀连接在所述过渡承重环上并与各所述固定螺栓交错设置。
[0014]优选地，所述支撑板为方形支撑板，所述承重螺栓设置为四个，所述方形支撑板的四角位置各连接一个所述承重螺栓。
[0015]优选地，所述升降支撑组件设置为四个，各所述升降支撑组件沿周向均匀连接在所述球珠压盘上。
[0016]本专利技术还提供一种工件表面阵列特征加工方法，采用以上所述的电火花加工用旋转式球珠阵列电极，包括以下步骤：
[0017]S1：在所述支撑板上的各所述支撑球孔内分别放入一个所述放电球珠；
[0018]S2：多位置调整所述升降控制螺母，使得所述球珠压盘能够压紧各所述放电球珠，并调平所述球珠压盘；
[0019]S3：开启转动功能，所述转动盘转动带动所述球珠压盘绕竖直轴线转动，设置所述球珠压盘对所述放电球珠的压力以及摩擦副摩擦系数，所述球珠压盘旋转并在摩擦力作用下使得各所述放电球珠在同一水平面内自转；
[0020]S4：启动电火花加工程序，通过设置所述放电球珠与工件之间的间距实现阵列特征的一次多点位成形加工；
[0021]S5：移动所述夹持主轴，根据所述放电球珠间的距离设置所述夹持主轴单次移动距离，按照程序进行顺序加工，在工件表面加工形成大面阵曲面阵列特征。
[0022]优选地，在步骤S2中，通过压力传感器分别对各所述放电球珠与所述球珠压盘间的压力进行检测，调节所述升降控制螺母，使各检测的压力值相等来实现所述球珠压盘的调平。
[0023]优选地，在加工过程中，所述放电球珠转动损耗到损耗极限值之后，移动所述夹持主轴到指定摩擦块区域，调节所述升降控制螺母使得各所述放电球珠处于自由状态，沿竖
向向下进给指定距离，使得各所述放电球珠下表面与所述摩擦块之间形成摩擦副，以实现放电区域的更新，放电区域更新后，移动所述夹持主轴重新回到加工区域，继续进行加工。
[0024]优选地，待到各所述放电球珠的加工表面全部损耗到极限，调节所述升降控制螺母，取出全部损耗的所述放电球珠，更换新的所述放电球珠，重复步骤S2～S5。
[0025]本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
[0026]本专利技术提供的电火花加工用旋转式球珠阵列电极及阵列特征加工方法，以放电球珠为电火花加工主要区域，搭建支撑板及其连接组件为放电球珠进行限位，建立球珠挤压组件及其夹持机构使得放电球珠进行转动，可以实现放电球珠加工表面充分高效利用，实现阵列特征的高效、高质量批量制造。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电火花加工用旋转式球珠阵列电极，其特征在于：包括夹持主轴，所述夹持主轴下端转动连接有转动盘，所述转动盘下端固定连接有夹持机构，所述夹持机构下端夹持固定连接球珠挤压组件，所述球珠挤压组件包括夹持限位板、球珠压盘和升降支撑组件，所述夹持限位板通过立柱夹持固定于所述夹持机构下端，所述球珠压盘通过多个所述升降支撑组件连接在所述夹持限位板下方，所述升降支撑组件包括升降支撑螺栓、升降控制螺母和压紧弹簧，所述升降支撑螺栓从底部依次穿过所述球珠压盘和所述夹持限位板上的通孔后与所述升降控制螺母螺纹连接，所述压紧弹簧套设于所述升降支撑螺栓外，所述压紧弹簧处于收缩状态且两端分别与所述球珠压盘和所述夹持限位板相抵，所述球珠压盘下方设有支撑板，所述支撑板通过连接组件固定连接所述夹持主轴上，所述支撑板上设有呈阵列分布的多个支撑球孔，各所述支撑球孔内用于放置并支撑放电球珠，所述放电球珠凸出于所述支撑板的下表面，所述转动盘转动能够带动所述球珠压盘绕竖直轴线转动，所述球珠压盘旋转并挤压各所述放电球珠，使得各所述放电球珠在同一水平面内自转。2.根据权利要求1所述的电火花加工用旋转式球珠阵列电极，其特征在于：所述夹持机构包括转动夹头和夹持螺母，所述转动夹头固定连接在所述转动盘下端，所述夹持螺母固定连接在所述转动夹头下端，所述立柱夹持固定于所述夹持螺母内。3.根据权利要求2所述的电火花加工用旋转式球珠阵列电极，其特征在于：所述连接组件包括固定螺栓、过渡承重环和承重螺栓，所述过渡承重环套设于所述夹持螺母外，所述过渡承重环通过多个所述固定螺栓与所述夹持主轴连接，通过多个所述承重螺栓与所述支撑板连接。4.根据权利要求3所述的电火花加工用旋转式球珠阵列电极，其特征在于：各所述固定螺栓沿周向均匀连接在所述过渡承重环上，各所述承重螺栓沿周向均匀连接在所述过渡承重环上并与各所述固定螺栓交错设置。5.根据权利要求4所述的电火花加工用旋转式球珠阵列电极，其特征在于：所述支撑板为方形支撑板，所述承重螺栓设置为四个，所述方形支撑板的四角位...

【专利技术属性】
技术研发人员：周天丰，马福宾，郭威佳，于谦，赵斌，刘朋，王西彬，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：