整体小孔栅网是电子光学仪器电子探针的关键零件。它是在厚度为0.05~0.13mm、面积为22mm×3mm的长条形不锈钢片上,用电火花加工出3366个按45°斜线分布、排列整齐的小方孔栅网。每个小方孔的尺寸为0.12mm×0.12mm,孔的边缘无手刺,要求透光率达70%以上。显然采用常规的机械加工和普通电火花加工是很难解决的,只能采用交叉移位电火花加工方法,才能巧妙地解决窄边网孔的难题。
电极材料选用铜钨合金,用电火花线切割加工出小方截面的成形电极。在线切割机床上采用能90°转位的夹具,先使条块电极置于45°倾斜方位,切割一组等距离的直线条(取0.28mm移位距离,采用φ0.16mm的钼丝),待电极上全部切出直条后,将夹具转位90°再按同样移距切割。这样在电极上就形成按斜向整齐排列的、由小方形截面组成的刷状电极束,切缝的宽度为0.17mm。
电极切好后,将其装夹在精密电火花成形加工机床上,加工时要按交叉移位分四次加工。
由于网丝宽度仅为0.02mm,所以工作台移位精度要高,并在纵、横方向加千分表检测移位距离。如有数控工作台,则可按图编制程序,顺次抬刀移位加工。图中右侧为各尺寸的具体数值,一般选a=b,h1=h2,由图可算出:
电有位移间距p=a1+h1+2s=0.14mm;电极线切割后的缝宽W=a1+2 h1+4s=0.17mm;工具电极顺次交叉移位的间距p=W+a1=2h=0.28mm;方孔的宽度b1=a1+2 h1=0.12mm。
式中的侧面单边火花放电间隙s在一定规准时为已知定值,单帐0.13mm厚度的薄片,其微精加工时s≈0.005mm。其他值如电极截面尺寸a1、a2和网孔尺寸b1、b2,纵横向网丝宽度h1、h2,均可自由设计选定。
这种交叉移位电火花加工法,可以加工出任意的,很小的方孔尺寸b1×b2和很窄的网丝宽度h1和h2,网孔和网丝的尺寸均不受线切割丝径的限制。本例加工出0.12mm见方的网孔和0.02mm网丝的整体栅网,网孔细密,排列整齐,透光率很高。
整体小孔栅网的电火花加工,可选用RC线路脉冲电源或晶体管脉冲电源的精规准,其加工参数为:RC线路脉冲电源,限流电阻器R=500Ω,允放电电容器2000pF,正极性,直流电压150V,加工出网孔壁表面粗糙度Ra值为0.2μm,加工时间40min。
晶体管脉冲电源,脉冲宽ti=2μs,脉冲间隔to=8μs,峰值电流Ie=0.5A,空载电压100V,正极性。加工后网孔壁表面粗糙度Ra值为0.2μm,加工时间约50min。