專(zhuān)利名稱(chēng)：采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非傳統(tǒng)加工工藝與裝備領(lǐng)域，具體涉及一種采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法。
背景技術(shù)：
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電火花線切割加工技術(shù)，由于不受被加工材料的硬度和韌性限制，以及采用數(shù)字控制后所具有的柔性加工能力，在模具制造、精密或具有復(fù)雜形狀的零件加工和新產(chǎn)品試制方面，應(yīng)用十分廣泛。我國(guó)一般將線切割機(jī)分為兩大類(lèi):一類(lèi)是往復(fù)走絲線切割機(jī)(高速走絲線切割機(jī))，電極絲作高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，走絲速度一般低于10 12m/s，工作液為乳化液，它是我國(guó)生產(chǎn)和使用的主要機(jī)種，也是我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的電火花線切割加工模式。目前全國(guó)僅往復(fù)走絲線切割機(jī)床的存量已達(dá)20余萬(wàn)臺(tái)。另一類(lèi)是單向走絲線切割機(jī)(低速走絲線切割機(jī))，電極絲作低速單向運(yùn)動(dòng)，走絲速度一般低于0.25 m/s，工作液為去離子水。電火花線切割的加工質(zhì)量分為表面質(zhì)量和加工精度兩方面，表面質(zhì)量一般包含表面粗糙度和表面變質(zhì)層(表面應(yīng)力、形貌、成分及缺陷等)兩項(xiàng)工藝指標(biāo)。加工精度通常包括尺寸精度、形狀精度和位置精度。為了適應(yīng)高質(zhì)量的加工要求，目前電火花線切割加工一般采用多次切割工藝，它可分為初次切割、過(guò)渡切割和最終切割三個(gè)加工階段。初次切割是指第I次切割，任務(wù)主要是高速穩(wěn)定切割，其特點(diǎn)是加工時(shí)選用較大的電規(guī)準(zhǔn)，以獲得較高的切割速度。過(guò)渡切割包括由第2次切割開(kāi)始的若干次切割，其目的是在保證適當(dāng)?shù)那懈钏俣鹊耐瑫r(shí)，逐步減少加工量，不斷提高加工精度和表面質(zhì)量。最終切割通常是指最后的1、2次切割，根據(jù)最終的表面粗糙度要求選取較小的電規(guī)準(zhǔn)，其主要任務(wù)是保證加工表面質(zhì)量，而加工量甚微。線切割加工中目前廣泛采用水基介質(zhì)(乳化液或去離子水)，由于加工時(shí)存在電解效應(yīng)，在工件表面上可產(chǎn)生微孔洞，而且表面層的顯微硬度一般比基體低。為了保證工件的使用效果和壽命，常通過(guò)優(yōu)化切割工藝參數(shù)，減少表面層厚度，或增加后續(xù)的表面機(jī)械拋光加工,去除線切割加工表面層。此外，當(dāng)采用液體介質(zhì)加工條件下放電時(shí)，由于靜電力和爆炸力的雙重作用下，增強(qiáng)了電極絲的振動(dòng)，使加工表面產(chǎn)生較大的直線度誤差。為了提聞線切割的加工質(zhì)量，一方面應(yīng)提聞機(jī)床本身的品質(zhì)，而改進(jìn)加工工藝則是提高加工質(zhì)量更積極手段。長(zhǎng)期以來(lái)，電加工領(lǐng)域?qū)γ}沖電源、電極絲等改進(jìn)研究較多，而對(duì)加工工藝的研究相對(duì)欠缺，對(duì)傳統(tǒng)液體介質(zhì)以外介質(zhì)的研究得更少。所謂氣體介質(zhì)中的電火花線切割加工，是指在加工中采用大氣或壓縮空氣作為工作介質(zhì)。由于氣中加工時(shí)的靜電力值僅約為水基介質(zhì)中的1/20，另外氣中的放電爆炸力也較小，氣中加工較液中加工時(shí)電極絲的振幅較小。這是氣中加工時(shí)可以獲得更高的直線度精度的主要原因。對(duì)液體和氣體介質(zhì)中的單次脈沖放電的實(shí)驗(yàn)表明，氣體介質(zhì)中電蝕坑有大而淺的特點(diǎn)，這也是氣體介質(zhì)中線切割較液中加工工件表面粗糙度要好的原因。哈爾濱理工大學(xué)的相關(guān)課題組的大量實(shí)驗(yàn)研究表明，與傳統(tǒng)的水基介質(zhì)中電火花線切割加工相t匕，由于氣體介質(zhì)中加工具有加工表面粗糙度好、直線度精度高、放電間隙窄、加工表面無(wú)電解腐蝕、加工過(guò)程清潔環(huán)保等特點(diǎn)，它更適用于加工量較小的電火花線切割精加工，同時(shí)具有較強(qiáng)的生產(chǎn)實(shí)用性，因此有良好的應(yīng)用前景?？紤]到線切割加工機(jī)床在制造業(yè)應(yīng)用廣泛，所以開(kāi)發(fā)的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和良好的應(yīng)用前景。發(fā)明內(nèi)容:
本發(fā)明的目的是提供一種采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，能夠改善線切割加工質(zhì)量，在制造業(yè)應(yīng)用廣泛，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和良好的應(yīng)用前景。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其組成包括:初次切割階段、過(guò)渡切割階段和最終切割階段，在初次切割階段及過(guò)渡切割階段的前幾次切割中使用水基介質(zhì)，而在過(guò)渡切割階段的最后I到2次切割和最終切割階段使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)。所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，所述的氣體介質(zhì)包括大氣或壓縮空氣，所述的水基介質(zhì)包括乳化液和去離子水，在往復(fù)走絲線切割加工時(shí)水基介質(zhì)為乳化液，在單向走絲線切割加工時(shí)水基介質(zhì)為去離子水；所述的水霧介質(zhì)包括水霧和去離子水霧，在往復(fù)走絲線切割加工時(shí)介質(zhì)為水霧，在單向走絲線切割加工時(shí)介質(zhì)為去離子水霧。所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，工件材料為中碳結(jié)構(gòu)鋼和模具鋼，水霧介質(zhì)或氣體介質(zhì)的壓力小于0.3Mpa,水霧介質(zhì)的水流量小于50ml/min。所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，使用水霧介質(zhì)工作時(shí)，工作液系統(tǒng)包括供液泵、控制閥、工作液箱、過(guò)濾器、管道、開(kāi)關(guān)元件，所述的管道連接往復(fù)走絲線切割機(jī)床的上下噴嘴。所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，所述的在單向走絲線切割加工時(shí)，工作液系統(tǒng)還包括可自動(dòng)調(diào)節(jié)去離子水水質(zhì)的純水器和純水電阻率測(cè)量的傳感器，所述的管道連接單向走絲線切割機(jī)床的上下噴嘴。所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，在使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)時(shí)，水霧/壓縮空氣供給系統(tǒng)的水霧發(fā)生器包括氣液混合腔、電磁閥和貯水器，所述的電磁閥連接氣液混合腔和貯水器，在貯水器上附有輸水量的調(diào)節(jié)元件，所述的壓縮空氣源連接水霧發(fā)生器的氣液混合腔，所述的壓縮空氣源由過(guò)濾器、減壓閥和節(jié)流閥所組成，所述的壓縮空氣源連接外部的壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，所述的氣液混合腔連接開(kāi)關(guān)元件，所述的開(kāi)關(guān)元件連接噴嘴。
有益效果:
1.本發(fā)明可提高電火花線切割加工質(zhì)量，最終獲得的加工表面的粗糙度、直線度及表面層狀況都優(yōu)于完全采用水基介質(zhì)的多次切割結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，水流量較少的水霧介質(zhì)基本保持了氣體介質(zhì)精加工的特點(diǎn)，并適當(dāng)加強(qiáng)其排屑和散熱能力，適用于單向走絲線切割和往復(fù)走絲線切割的精加工。根據(jù)液體介質(zhì)和氣體介質(zhì)的各自特點(diǎn)，本發(fā)明提供了出采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的加工工藝方法，即在初次切割階段及過(guò)渡切割階段的前幾次切割中使用水基介質(zhì)，而在過(guò)渡切割階段的最后I到2次切割和最終切割階段使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)。針對(duì)往復(fù)走絲線切割機(jī)和單向走絲線切割機(jī)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都表明，采用上述多介質(zhì)的多次切割工藝，可逐步提高加工質(zhì)量；最終獲得的加工表面的粗糙度、直線度及表面層狀況都優(yōu)于完全采用水基介質(zhì)的多次切割結(jié)果。水霧介質(zhì)和壓縮空氣介質(zhì)成本低廉、對(duì)周?chē)h(huán)境和米用的水基介質(zhì)都不存在污染。本發(fā)明根據(jù)加工工藝要求，加工介質(zhì)變換方便。本發(fā)明在制造業(yè)應(yīng)用廣泛，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和良好的應(yīng)用前景。
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附圖1是多介質(zhì)往復(fù)走絲電火花線切割的工作介質(zhì)供給裝置示意圖。附圖2是多介質(zhì)單向走絲電火花線切割的工作介質(zhì)供給裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
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實(shí)施例1:
一種采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其組成包括:初次切割階段、過(guò)渡切割階段和最終切割階段，在初次切割階段及過(guò)渡切割階段的前幾次切割中使用水基介質(zhì)，而在過(guò)渡切割階段的最后I到2次切割和最終切割階段使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)。實(shí)施例2:
實(shí)施例1所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，所述的氣體介質(zhì)包括大氣或壓縮空氣，所述的水基介質(zhì)包括乳化液和去離子水，在往復(fù)走絲線切割加工時(shí)水基介質(zhì)為乳化液，在單向走絲線切割加工時(shí)水基介質(zhì)為去離子水；所述的水霧介質(zhì)包括水霧和去離子水霧，在往復(fù)走絲線切割加工時(shí)水霧介質(zhì)為水霧，在單向走絲線切割加工時(shí)水霧介質(zhì)為去離子水霧，所述的工件材料為中碳結(jié)構(gòu)鋼和模具鋼，水霧介質(zhì)或氣體介質(zhì)的壓力小于0.3Mpa,水霧介質(zhì)的水流量小于50ml/min。實(shí)施例3:
實(shí)施例1或2所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，使用水霧介質(zhì)工作時(shí)，工作液系統(tǒng)包括供液泵、控制閥、工作液箱、過(guò)濾器、管道、開(kāi)關(guān)元件，所述的管道連接往復(fù)走絲線切割機(jī)床的上下噴嘴。實(shí)施例4:
實(shí)施例3所述的所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，所述的在單向走絲線切割加工過(guò)程中，工作液系統(tǒng)的硬件除了包括供液泵、控制閥、工作液箱、過(guò)濾器、管道、開(kāi)關(guān)元件部分外，還包括可自動(dòng)調(diào)節(jié)去離子水水質(zhì)的純水器和純水電阻率測(cè)量的傳感器，所述的管道連接單向走絲線切割機(jī)床的上下噴嘴，所述的水基工作液壓力最高可達(dá)
1.8 MPa，液體流量為O 20 1/min。
實(shí)施例 5:
實(shí)施例3或4所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，在使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)時(shí)，所采用的水霧/壓縮空氣供給系統(tǒng)的水霧發(fā)生器包括氣液混合腔、電磁閥5和貯水器6，所述的電磁閥連接氣液混合腔和貯水器，在貯水器上附有輸水量的調(diào)節(jié)元件，所述的壓縮空氣源3連接水霧發(fā)生器的氣液混合腔4，所述的壓縮空氣源由過(guò)濾器、減壓閥和節(jié)流閥所組成，所述的壓縮空氣源連接外部的壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，所述的氣液混合腔連接開(kāi)關(guān)元件，所述的開(kāi)關(guān)元件連接噴嘴，所述的水霧/壓縮空氣供給系統(tǒng)的水霧/壓縮空氣的最高氣壓為0.5MPa，水霧中水流量為O 70ml/min。實(shí)施例6: 上述的實(shí)施例所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，在初次切割階段及過(guò)渡切割階段的前幾次切割時(shí)，通過(guò)水基工作液系統(tǒng)向線切割加工區(qū)供液，具體步驟為:加工前調(diào)節(jié)控制閥以設(shè)定工作液的壓力和流量，然后接通該系統(tǒng)，通過(guò)電火花線切割機(jī)床的上下噴嘴供液，在過(guò)渡切割階段的最后I到2次切割和最終切割階段，通過(guò)水霧/壓縮空氣供給系統(tǒng)的噴嘴向工件7的加工區(qū)供水霧或壓縮空氣；如需要生成水霧介質(zhì)時(shí)，則開(kāi)啟電磁閥，接通貯水器；而當(dāng)需要生成壓縮空氣時(shí)，則關(guān)閉電磁閥，斷開(kāi)貯水器，然后接通該系統(tǒng)，當(dāng)用于往復(fù)走絲線切割加工時(shí)，在貯水器中加入水；當(dāng)用于單向走絲線切割加工時(shí)，力口入去離子水，加工前，通過(guò)調(diào)節(jié)貯水器上附有輸水量的調(diào)節(jié)元件，可設(shè)定水霧中的水流量；通過(guò)調(diào)節(jié)壓縮空氣儲(chǔ)氣罐出口之后連接的節(jié)流閥，可設(shè)定水霧/壓縮空氣的壓力，如需要采用大氣介質(zhì)時(shí)，只需同時(shí)關(guān)閉水基工作液系統(tǒng)和水霧/壓縮空氣供給系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)元件即可。
權(quán)利要求
1.一種采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其組成包括:初次切割階段、過(guò)渡切割階段和最終切割階段，其特征是:在初次切割階段及過(guò)渡切割階段的前幾次切割中使用水基介質(zhì)，而在過(guò)渡切割階段的最后I到2次切割和最終切割階段使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利I所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其特征是:所述的氣體介質(zhì)包括大氣或壓縮空氣，所述的水基介質(zhì)包括乳化液和去離子水，在往復(fù)走絲線切割加工時(shí)水基介質(zhì)為乳化液，在單向走絲線切割加工時(shí)水基介質(zhì)為去離子水；所述的水霧介質(zhì)包括水霧和去離子水霧，在往復(fù)走絲線切割加工時(shí)介質(zhì)為水霧，在單向走絲線切割加工時(shí)介質(zhì)為去離子水霧。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其特征是:工件材料為中碳結(jié)構(gòu)鋼和模具鋼，水霧介質(zhì)或氣體介質(zhì)的壓力小于0.3Mpa，水霧介質(zhì)的水流量小于50ml/min。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其特征是:使用水霧介質(zhì)工作時(shí)，工作液系統(tǒng)包括供液泵、控制閥、工作液箱、過(guò)濾器、管道、開(kāi)關(guān)元件，所述的管道連接往復(fù)走絲線切割機(jī)床的上下噴嘴。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其特征是:所述的在單向走絲線切割加工時(shí)，工作液系統(tǒng)還包括可自動(dòng)調(diào)節(jié)去離子水水質(zhì)的純水器和純水電阻率測(cè)量的傳感器，所述的管道連接單向走絲線切割機(jī)床的上下噴嘴。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其特征是:在使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)時(shí)，水霧/壓縮空氣供給系統(tǒng)的水霧發(fā)生器包括氣液混合腔、電磁閥和貯水器，所述的電磁閥連接氣液混合腔和貯水器，在貯水器上附有輸水量的調(diào)節(jié)元件，所述的壓縮空氣源連接水霧發(fā)生器的氣液混合腔，所述的壓縮空氣源由過(guò)濾器、減壓閥和節(jié)流閥所組成，所述的壓縮空氣源連接外部的壓縮空氣儲(chǔ)氣罐，所述的氣液混合腔連接開(kāi)關(guān)元件，所述的開(kāi)關(guān)元件連接噴嘴。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法。電火花線切割加工技術(shù)，在模具制造、精密或具有復(fù)雜形狀的零件加工和新產(chǎn)品試制方面，應(yīng)用十分廣泛。通常電火花線切割加工的多次切割工藝，是在初次切割階段、過(guò)渡切割階段和最終切割階段都使用水基介質(zhì)。采用多介質(zhì)改善電火花線切割加工質(zhì)量的方法，其組成包括:在初次切割階段及過(guò)渡切割階段的前幾次切割中使用水基介質(zhì)，而在過(guò)渡切割階段的最后1到2次切割和最終切割階段使用氣體介質(zhì)或水霧介質(zhì)。針對(duì)往復(fù)走絲和單向走絲線切割的實(shí)驗(yàn)都表明，應(yīng)用本發(fā)明涉及的多介質(zhì)的線切割加工方法，可獲得優(yōu)于完全采用水基介質(zhì)的多次切割加工結(jié)果。
文檔編號(hào)B23H7/36GK103084680SQ20131004859
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者王彤, 邱峰, 許小村, 蘆玉梅 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué)