[发明专利]正交点电接触标准棒的微细电极直径在线测量方法

说明书

技术领域

本发明属于微细特种加工领域，特别涉及正交点电接触标准棒的微细电极直径在线测量方法，本发明为微细电火花加工用微细电极提供一种较高精度在线测量方法。

背景技术

微细电火花加工需利用微细工具电极进行火花放电蚀除工件。为避免二次装夹误差和安装操作难度，用于加工微孔、微槽、微三维型腔的微细棒状工具电极，特别是径向尺寸＜100μm时，一般采用在线制作方式。线电极放电磨削法(WEDG：Wire Electric Discharge Grinding)、反拷块法等微细电极在线制作工艺已经比较成熟，在线制作的微细电极直径甚至可以达到3μm～5μm。

若要使用在线制作的微细电极进行微结构的高精度可控加工，必须能够较精确的确定或测量出微细电极尺寸。显然，离线测量方式不仅效率低，而且易引入装夹误差和微细电极变形误差。目前，微细电极在线测量主要有三种方法：试切法、图像法、标准块接触法。试切法利用微细电极在薄片上穿微孔试加工，通过离线测量微孔尺寸来反推算微细电极尺寸方法，受到放电间隙和电极损耗影响，造成测量精度差和测量效率低。图像法利用CCD放大在线显示进行测量，但电介质液体、光线强弱、聚焦焦点位置影响测量精度，并且高精度CCD价格昂贵，还需特别注意使用环境和性能调试。标准块接触法利用微细电极通过电接触标准块，由数控系统给出微细电极与标准块相对位置，以计算测量出微细电极径向尺寸；这种测量方法具有简便、高效优点，但目前采用方形块或粗棒作为标准块与微细电极轴向平行相对定位的电接触法，测量中将引入标准块制造误差、微细电极与标准块相对位置误差，造成测量精度、特别是重复测量精度还仍然较低。

发明内容

本发明针对上述缺陷公开了正交点电接触标准棒的微细电极直径在线测量方法，以实现高重复精度在线测量微细电极径向尺寸。

本发明将标准直径的棒轴线相对垂直安装于微细电极轴线和电接触运动方向所在平面，通过微细电极与标准棒的两次电接触，即可较高精度在线测量出微细电极径向尺寸。

正交点电接触标准棒的微细电极直径在线测量方法包括以下步骤：

1)以在线制作好的微细电极的轴向作为Z轴，将直径为D的标准棒固定安装在XY平面上，XY平面是以X轴和Y轴为基础而确立的，X轴、Y轴和Z轴两两相互正交，从而确立了三维直角坐标系；

2)调节标准棒轴线为X轴；

3)通过数控系统控制微细电极与标准棒沿着Y轴正负两个方向相对运动，进行两次电接触，两次电接触的电压范围均为12V～24V，当进行两次电接触时，微细电极位于标准棒的两侧而且微细电极外径与标准棒外径圆周点接触；

4)通过数控系统给出两次电接触的Y轴位置坐标Y₁和Y₂，则可测量出微细电极径向尺寸为d＝|Y₂-Y₁|-D。

所述标准棒的直径D的范围为0.3mm～0.7mm。

所述调节标准棒轴线为X轴是指：使标准棒轴线垂直于微细电极轴向和标准棒运动方向所在平面。

本发明的有益效果是：

本发明的有益效果是：

1)采用标准棒相对微细电极正交(垂直)安装方式，使微细电极外径与标准棒外径圆周点接触，可避免标准棒与微细电极在XZ面内相对安装误差引入的测量误差；采用直径较细的标准棒，可以减小标准棒与微细电极在XY面和YZ面内相对安装误差引入的测量误差。这可以提高微细电极径向尺寸的在线测量精度。

2)采用正交(垂直)于标准棒的对准运动方向，使标准棒轴线上各点均可作为对准点。这样两次电接触测量时无需精确定位对准点，测量过程操作和控制简便。

附图说明

图1a为点电接触垂直标准棒的微细电极直径在线测量过程第一示意图；

图1b为点电接触垂直标准棒的微细电极直径在线测量过程第二示意图；

图1c为点电接触垂直标准棒的微细电极直径在线测量过程第三示意图；

图2a为在XZ面内标准棒与微细电极相对安装误差对测量精度影响第一示意图；

图2b为在XZ面内标准棒与微细电极相对安装误差对测量精度影响第二示意图；

图3a在XY面内标准棒与微细电极相对安装误差对测量精度影响第一示意图；

图3b在XY面内标准棒与微细电极相对安装误差对测量精度影响第二示意图；

图3c在XY面内标准棒与微细电极相对安装误差对测量精度影响第三示意图。