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专利号: 2021105109405
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 磨削;抛光
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:包括底座(10)、设置在底座(10)上端的龙门架(1)、固定在龙门架(1)上的z轴高速电移台(14)、固定在z轴高速电移台(14)下部的x轴微动电移台(13)、固定在x轴微动电移台(13)上的z轴微动电移台(2)、一端固定在z轴微动电移台(2)下部侧面的直角支架(3)、固定在直角支架(3)另一端的位移传感器(4)和电极夹具(5)、固定在底座(10)中心沿y轴方向上的滑轨(9)、固定在滑轨(9)上并能够沿滑轨(9)移动的支架座(8)、一端固定在支架座(8)上的柔性支架(11);所述支架座(8)通过锁紧螺钉(7)能够固定在滑轨(9)的特定位置;所述柔性支架(11)的另一端上固定有块状砂纸(6)并悬空;所述柔性支架(11)为四分之一圆环状,其内侧固定有用于检测柔性支架(11)形变量的应变传感器(12)。

2.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:所述z轴高速电移台(14)的速度大于10mm/s,重复定位精度小于0.005mm,用于微细电极的初步快速定位。

3.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:所述z轴微动电移台(2)和x轴微动电移台(13)重复定位精度均小于0.003mm,细分后其最小进给分辨率能够达到10nm,z轴微动电移台(2)用于微细电极与砂纸(6)之间接触对刀,x轴微动电移台(13)用于实现微细电极和砂纸(6)之间沿x轴方向的往复机械运动,来实现微细电极的端平面磨削加工。

4.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:所述电极夹具(5)采用三抓夹头用于装夹微细电极,根据需加工微细电极的尺寸范围来选择不同规格的夹头。

5.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:所述砂纸(6)规格采用2000‑10000目。

6.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:所述位移传感器(4)采用激光位移传感器、超声波位移传感器、红外线位移传感器或者其他类型的高精度位移传感器。

7.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:所述柔性支架(11)采用厚度为0.1mm或0.2mm的亚克力矩形板。

8.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:固定砂纸(6)的柔性支架(11)上端平面与水平面夹角为1‑5°,当微细电极与砂纸(6)接触施加一定力并使柔性支架(11)产生变形后砂纸(6)平面与水平面平行,通过柔性支架(11)克服自身重力后的弹性张力为微细电极端平面磨削提供磨削力。

9.根据权利要求1所述的一种微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:所述应变传感器(12)为电阻式应变片,在柔性支架(11)未安装且未弯曲变形时固定在柔性支架(11)内侧,通过对其电阻的测量检测柔性支架(11)的形变量,进而通过控制柔性支架形变量的大小来控制微细电极磨削力的大小。

10.一种微细电极端面自动磨平方法,使用如权利要求1‑9任一项所述的微细电极端面自动磨平装置,其特征在于:包括以下步骤:步骤1,定义所需要磨削加工的微细电极端面中心为坐标系原点,通过z轴高速电移台(14)沿z轴方向快速抬起电极夹具(5),为微细电极装夹预留足够的操作空间;

步骤2,将需要磨削加工的微细电极装夹在电极夹具(5)上,根据微细电极柄尺寸范围选择电极夹具(5)的夹头规格;

步骤3,微细电极装夹完成后,移动支架座(8)调整砂纸(6)在y方向上的位置,并转动x轴微动电移台(13)调整微细电极端面在x方向上的位置,使微细电极端面在xy平面内的投影落在砂纸(6)的中间区域,利用z轴高速电移台(14)使微细电极端面快速靠近砂纸(6),通过位移传感器(4)实时测量微细电极端面与砂纸(6)所在平面之间的相对位置;

步骤4,当微细电极端面距砂纸(6)所在平面的距离减小至1‑2mm时,停止z轴高速电移台(14),启动z轴微动电移台(2)使微细电极端面沿z轴方向缓慢靠近砂纸(6),根据所磨削电极直径尺寸适当调整z轴微动电移台(2)的进给速度;

步骤5,当微细电极端面与砂纸(6)接触后,z轴的持续进给会压迫柔性支架(11)弯曲变形,固定在柔性支架(11)内侧的应变传感器(12)能够实时检测柔性支架(11)应变量,通过控制柔性支架(11)的应变量控制磨削力的大小;当柔性支架(11)应变量达到预设值后,停止z轴微动电移台(2),启动x轴微动电移台(13),使微细电极端面在砂纸(6)上沿x轴方向做往复直线运动来完成微电极端平面的磨削加工;

步骤6,随着微细电极磨削量的增加,柔性支架(11)的变形量会减小,通过z轴微动电移台(2)的进给对微细电极磨削量进行补偿,确保微细电极端面磨削力恒定;

步骤7,磨削加工完成后,启动z轴高速电移台(14)快速抬起完成微细电极端平面磨削加工。