一種電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置制造方法
【專利摘要】一種電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，主要應用于非導電硬脆材料的電解電火花線切割加工。本發(fā)明包括收絲機構、電解液循環(huán)裝置和送絲機構三部分。收絲機構位于電解液循環(huán)裝置的左側或右側；電解液循環(huán)裝置包括行絲機構、加工槽和外接液槽等，電極絲通過位于加工槽兩側的行絲導輪穿過加工槽置于電解液中，放電加工運絲過程采用慢走絲方式，電解液隨電極絲流至外接液槽，回收電解液而形成電解液循環(huán)；送絲機構位于電解液循環(huán)裝置的右側或左側。本發(fā)明采用整體式結構和電解液循環(huán)裝置，可實現(xiàn)電極絲準確定位、運絲平穩(wěn)，更容易使氣泡富集于電極絲上，形成完整的氣體薄膜，提高放電效率，同時避免電解液對行絲裝置的腐蝕和提高加工精度。
【專利說明】—種電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種特種加工【技術領域】的電解電火花線切割加工裝置，具體的說，是一種電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著現(xiàn)代高科技產品的發(fā)展，器械朝著小型化、微細化發(fā)展，復雜微小零件的加工正日趨重要。像陶瓷、耐熱玻璃、石英等非導電材料具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕和良好的耐熱沖擊等性能，已經被廣泛應用于微機電系統(tǒng)、微流體系統(tǒng)、生物醫(yī)學及航空航天等領域。然而，絕大部分陶瓷材料和耐熱玻璃等非導電材料屬于脆性材料，加工難度大，不導電，加工精度、表面質量和損傷層深度將對陶瓷器件的性能產生影響，所以難以用傳統(tǒng)的機械切削方法和常規(guī)的電火花線切割加工技術對其進行切割加工。
[0003]目前，非導電硬質材料零件的制造加工通常采用微細超聲加工方法、等離子體切割法、輔助電極法電火花線切割加工和電解電火花復合加工等加工方法。
[0004]微細超聲加工方法雖然可以加工非導電陶瓷和耐熱玻璃，也可以達到較好的精度，但其加工效率十分低下，很難實現(xiàn)高效加工，同時也難以對較厚的材料進行切割加工。等離子體切割法存在加工精度低，表面粗糙度高，加工零件相對于微型系統(tǒng)中的零件較厚等問題。輔助電極電火花線切割方法加工時，在非導電工件表面欲切割處，安裝與切縫形狀一致的金屬，作為輔助電極，電極絲和輔助電極放電，輔助電極被部分蝕除，被蝕除的金屬粉末和煤油在放電過程中產生的炭黑一起，集聚在工件表面，形成導電膜，使之具備導電性，然后利用電極絲與 導電膜之間的放電蝕除工件材料，但是該過程不可控，難以保證穩(wěn)定的加工，加工效率低。而電解電火花復合加工是利用電解液中火花放電作用來對工件材料進行去除加工的。電解液通常為硝酸招溶液、硝酸鈉溶液或氯化鈉溶液。該技術的關鍵是通過電解液反應生成氣泡，進一步在電極絲表面形成完整的氣體薄膜，將電極絲和電解液隔離開，繼而在電壓的作用下?lián)舸怏w薄膜，發(fā)生火花放電，利用火花放電時的瞬間高溫和沖擊作用來去除工件材料。這種傳統(tǒng)的加工方法所能加工工件的厚度嚴重受限，因為參與加工的電極絲長度越長，氣體薄膜需要包裹的電極絲的面積就越大，越不容易生成完整的氣體薄膜。
[0005]經過對現(xiàn)有技術的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利申請?zhí)柺?01310167032.6，申請公布號為CN103231134A，記載了 “一種非導電材料的電解電火花線切割將裝置及方法”，該專利的技術簡述為:非導電材料的電解電火花線切割裝置包括一用于固定工件的主軸、若干導輪、一電極絲、一輔助電極和一盛有電解液的加工槽；在對零件加工前，先對電極絲進行絕緣處理，即浸入電解液中的電極絲表面附近發(fā)生電化學反應和電解電火花現(xiàn)象并在電極絲表面迅速附著一層絕緣層；隨著電極絲的往復直線運動，與工件接觸的電極絲的絕緣層瞬間被磨掉并發(fā)生電解電火花放電，電解電火花放電產生的瞬間高溫和沖擊作用去除工件材料，主軸繼續(xù)帶動工件以恒定的速度向電極絲做進給運動。
[0006]但是該現(xiàn)有技術僅概念性的介紹了電解電火花線切割加工裝置，其中包括一用于固定工件的主軸、若干導輪、一電極絲、一輔助電極和一盛有電解液的加工槽，沒有給出如何實現(xiàn)電極絲的平穩(wěn)運絲和電極絲的伺服控制方式。而且該現(xiàn)有技術的運絲方式是往復直線運動，電解液采用硝酸鋁溶液，而在電解液電火花放電加工過程中氣泡生成擴大需要有一定時間，氣體薄膜的穩(wěn)定性影響放電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，往復走絲工作時，電極絲運動速度不穩(wěn)定，且振動較大，會導致氣泡在擊穿之前即已發(fā)生遷移和逃逸，氣泡不容易粘附并富集在電極絲表面形成氣體薄膜，影響了放電的連續(xù)性和穩(wěn)定性，進一步影響了加工的效率。該現(xiàn)有技術采用的電解液種類單一，僅僅是無腐蝕性的電解液，而無法使用具有腐蝕性的電解液(如氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液等)。當電解電火花加工采用較強的腐蝕性電解液時，浸沒在電解液中的導輪及固定導輪用的零部件還需要特殊防腐材料。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，提供一種電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，能夠方便、實用、可靠地實現(xiàn)對電極絲的平穩(wěn)運絲和電極絲的伺服控制。此外，本發(fā)明采用的電解液循環(huán)裝置可以滿足使用不同種類的電解液進行電解電火花放電加工；本發(fā)明體積小、結構簡單、行絲機構位于電解液循環(huán)裝置加工槽的外側，可防止電解液對其腐蝕而影響加工精度；電極絲定位準確且不易抖動，平穩(wěn)運絲，能夠獲得良好的加工精度。
[0008]本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括:收絲機構、電解液循環(huán)裝置和送絲機構三部分。采用整體式結構，即收絲機構、電解液循環(huán)裝置和送絲機構統(tǒng)一安裝在機構載體上形成一個整體，收絲機構位于電解液循環(huán)裝置的左側(或右側)，送絲機構位于電解液循環(huán)裝置的右側(或左側)，都固定在統(tǒng)一的機構載體上。
[0009]所述的送絲機構由貯絲筒、第二毛氈圈、第二單絲道固定導輪及阻尼器、傳動裝置組成。貯絲筒、第二毛氈圈、第二單絲道固定導輪均有支撐件和螺釘固定在機構載體上。而貯絲筒與阻尼器、傳動裝置連接，通過控制器的控制為電極絲提供與驅動力值相等的阻尼力，其上抽出的電極絲，經第二毛氈圈、第二單絲道固定導輪，進入電解液循環(huán)裝置的行絲機構。送絲機構置于電解液循環(huán)裝置的左側或右側。
[0010]所述的電解液循環(huán)裝置由行絲機構、加工槽和外接液槽等組成。
[0011]行絲機構由位于電解液循環(huán)裝置的加工槽外側的兩個V型行絲導輪、兩個過濾嘴和高度靈敏張力傳感器組成，V型行絲導輪、過濾嘴和高度靈敏張力傳感器均通過支撐件和螺釘水平固定在電解液循環(huán)裝置中，并保持與加工槽上的通絲孔同一水平位置高度。張力傳感器為高度靈敏張力傳感器，其安裝在第二行絲行絲導輪與第二過濾嘴之間，和送絲機構同側，并監(jiān)測電極絲的張力，并把信號反饋給控制器。電極絲依次經電解液循環(huán)裝置上行絲機構的第二 V型行絲導輪、張力傳感器、第二過濾嘴、加工槽、第一過濾嘴、第一 V型行絲導輪，進入收絲機構。行絲機構置于電解液循環(huán)裝置的加工槽外側。
[0012]電解液循環(huán)裝置中的加工槽上留有與液壓泵相連接的進液口和兩側對稱分布的通絲孔，外接液槽位于通絲孔的外側下面并留有出液口，使之與儲液箱連接，儲液箱里的電解液經過過濾后再與液壓泵連接，實現(xiàn)電解液的循環(huán)。從電解液循環(huán)裝置的行絲機構一邊穿入的電極絲穿過加工槽浸沒在電解液中，完成對工件的電化學放電線切割加工。
[0013]收絲機構由主電機、傳動裝置、固定主動輪、第一單絲道固定導輪、第一毛氈圈組成，并通過支撐件和螺釘固定在機構載體上，其中毛氈圈可繞螺釘轉動。從行絲機構抽出的電極絲經第一單絲道固定導輪、第一毛氈圈，進入通過主電機和傳動裝置提供驅動力的固定主動輪，其中驅動力的值受控制器根據(jù)張力傳感器的反饋信息控制。收絲機構置于電解液循環(huán)裝置的右側或左側。
[0014]本發(fā)明所具有的有益效果:1、采用上述電解液循環(huán)裝置，在滿足電解電火花加工使用不同電解液的同時，可實現(xiàn)電解液在加工過程中的循環(huán)流動，并帶走電解電火花放電加工過程中產生的蝕除產物，不僅能夠顯著提高加工過程的穩(wěn)定性，還可防止電解液對行絲機構的腐蝕。2、電解液循環(huán)裝置中行絲機構的行絲導輪采用V型行絲導輪，實現(xiàn)電極絲準確定位、減小電極絲抖動，并且在運絲過程中采用慢走絲方式，有利于氣泡黏附和富集在電極絲表面上，形成完整的氣泡薄膜，因此可以提高加工精度、加工表面粗糙度和加工效率。3、采用整體式結構，即收絲機構、電解液循環(huán)裝置和送絲機構統(tǒng)一安裝在機構載體上形成一個整體，機床結構簡單、緊湊、體積小，安裝調整方便，同時可防止電解液污染。4、工件安裝在主軸上，利用Z軸和Y軸聯(lián)動實現(xiàn)微細二維形狀的切割加工。5、電極絲的張力控制由安裝在過濾嘴和行絲導輪之間的張力傳感器及貯絲輪一端的阻尼傳動裝置組成，通過控制裝置調節(jié)阻尼傳動裝置的阻尼力來控制電極絲的張力大小，確保電極絲一直處于合適的工作狀態(tài)，從而提聞廣品質量。
[0015]綜上所述，本發(fā)明提出的電解液循環(huán)式電解電火花線切割裝置，能夠有效解決現(xiàn)有電解電火花線切割機床(裝置)的缺點和不足，能夠保證加工區(qū)電解液的及時更新。本發(fā)明能夠方便、實用、可靠地實現(xiàn)對電極絲的平穩(wěn)運絲和電極絲的伺服控制。此外，本發(fā)明采用的電解液循環(huán)裝置可以滿足不同種類的電解液進行電解電火花放電加工使用；本發(fā)明體積小、結構簡單、行絲機構位于電解液循環(huán)裝置加工槽的外側，可防止電解液對其腐蝕而影響加工精度；電極絲定位準確且不易抖動，平穩(wěn)運絲，能夠獲得良好的加工精度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1為本發(fā)明結構示意圖
[0017]圖中:固定主動輪1、第一毛氈圈2、第一單絲道固定導輪3、電解液進口 4、Z軸5、主軸6、第一過濾嘴7、第二單絲道固定導輪8、第二氈圈9、貯絲筒10、第二 V型行絲導輪11、外接液槽12、張力傳感器13、Y軸14、通絲孔15、工件16、電解液17、加工槽18、第二過濾嘴19、出液口 20、第二 V型行絲導輪21、電極絲22、機構載體23。
【具體實施方式】
[0018]如圖本發(fā)明由收絲機構、電解液循環(huán)裝置、送絲機構等組成的一個整體形式的電解電火花線切割加工裝置。
[0019]所述的送絲機構由貯絲筒10、第二毛氈圈9、第二單絲道固定導輪8、阻尼器和傳動裝置(圖中未示出)組成。貯絲筒10、第二毛氈圈9、第二單絲道固定導輪8均有支撐件和螺釘固定在機構載體上，其中第二毛氈圈9可繞螺釘轉動。而貯絲筒10與阻尼器、傳動裝置連接，通過控制器的控制為電極絲22提供與驅動力值相等的阻尼力，其上抽出的電極絲22，經第二毛氈圈9、第二單絲道固定導輪8，進入電解液循環(huán)裝置的行絲機構。送絲機構置于電解液循環(huán)裝置的左側或右側。[0020]電解液循環(huán)裝置的行絲機構由位于加工槽外側的第一 V型行絲導輪21、第二 V型行絲導輪11、第一過濾嘴7、第二過濾嘴19和高度靈敏張力傳感器13組成，V型行絲導輪、過濾嘴和高度靈敏張力傳感器均通過支撐件和螺釘水平固定在機構載體23上，并保持與電解液循環(huán)裝置的加工槽18上的單通絲孔15同一水平位置高度。張力傳感器為高度靈敏張力傳感器，其安裝在第二 V型行絲導輪11與第二過濾嘴7之間，和送絲機構同側，并監(jiān)測電極絲22的張力，并把信號反饋給控制器。電極絲22依次經行絲裝置的第二 V型行絲導輪11、張力傳感器13、第二過濾嘴7、加工槽18、第一過濾嘴19、第一 V型行絲導輪21，進入收絲機構。行絲機構置于電解液循環(huán)裝置的外側。
[0021]電解液循環(huán)裝置的加工槽18上留有與液壓泵相連接的進液口 4和兩側對稱分布的通絲孔15，其通絲孔15的外側下面有外接液槽12，外接液槽12通過出液口 20與儲液箱連接，儲液箱里的電解液流經過濾裝置過濾后再與液壓泵連接，實現(xiàn)電解液的循環(huán)。從行絲機構一邊穿入的電極絲22穿過加工槽18浸沒在電解液17中，完成對工件的電化學放電線切割加工。
[0022]收絲機構由主電機及傳動裝置(圖中未示出)、固定主動輪1、第一毛氈圈2組成、第一單絲道固定導輪3，并通過支撐件和螺釘固定在機構載體23上，其中第一毛氈圈2可繞螺釘轉動。從行絲機構抽出的電極絲22經第一單絲道固定導輪3、第一毛氈圈2，進入通過主電機和傳動裝置提供驅動力的固定主動輪1，其中驅動力的值受控制器根據(jù)張力傳感器13的反饋信息控制。收絲機構置于電解液循環(huán)裝置的右側或左側。
[0023]本發(fā)明使用時，電極絲從貯絲筒10上抽出，經第二毛氈圈9、第二單絲道固定導輪8進入電解液循環(huán)裝置中，貯絲筒10與阻尼器、傳動裝置連接，通過控制器的控制為電極絲22提供與驅動力值相等的阻尼力，進入電解液循環(huán)裝置中的行絲機構。從送絲機構抽出的電極絲22依次進入行絲機構的第二 V型行絲導輪11、張力傳感器13、第二過濾嘴7，經電解液循環(huán)裝置中的加工槽18進入行絲機構的第一過濾嘴19和第一 V型行絲導輪21。加工槽18上留有與液壓泵相連接的進液口 4和兩側對稱分布的通絲孔15，其通絲孔的外側下面有外接液槽12，外接液槽12通過出液口 20與儲液箱連接，儲液箱里的電解液流經過濾裝置后再與液壓泵連接，實現(xiàn)電解液的循環(huán)。從行絲機構引出的電極絲22進入收絲機構，即經第一單絲道固定導輪3、第一毛氈圈2，進入通過主電機和傳動裝置提供驅動力的固定主動輪I。工件16安裝在主軸6上，Z軸5和Y軸14聯(lián)動，利用水平電極絲切割工件。電解液循環(huán)裝置的使用不僅可實現(xiàn)電解液的循環(huán)，還可滿足不同種類的電解液電解電火花放電加工的使用，防止電解液對行絲裝置的腐蝕。電極絲的運絲方式為慢走絲直線運動，其張力控制通過控制裝置調節(jié)阻尼傳動裝置的阻尼力來控制電極絲的張力大小，確保電極絲一直處于合適的工作狀態(tài)。
【權利要求】
1.一 種電解液循環(huán)式電解電火花線切割加工裝置，包括收絲機構、電解液循環(huán)裝置和送絲機構三部分。電解液循環(huán)裝置包括行絲機構、加工槽和外接液槽等，行絲機構水平布置在電解液循環(huán)裝置的加工槽外側，工件安裝在主軸上，Z軸和Y軸聯(lián)動利用水平方向的電極絲切割工件，其特征在于:采用整體式結構，即收絲機構、電解液循環(huán)裝置和送絲機構統(tǒng)一安裝在機構載體上形成一個整體，收絲機構位于電解液循環(huán)裝置的左側或右側，送絲機構位于電解液循環(huán)裝置的右側或左側，都固定在統(tǒng)一的機構載體上。 所述的送絲機構由貯絲筒、第二毛氈圈、第二單絲道固定導輪及阻尼器、傳動裝置組成。 所述的電解液循環(huán)裝置由行絲機構、加工槽和外接液槽等組成。 行絲機構由位于電解液循環(huán)裝置加工槽外側的兩個V型行絲導輪、兩個過濾嘴和高度靈敏張力傳感器組成，V型行絲導輪、過濾嘴和高度靈敏張力傳感器水平固定在電解液循環(huán)裝置中。 電解液循環(huán)裝置中的加工槽上留有與液壓泵相連接的進液口和兩側對稱分布的通絲孔，外接液槽位于通絲孔的外側下面并留有出液口，使之與儲液箱連接，實現(xiàn)電解液的循環(huán)。 收絲機構由主電機、傳動裝置、固定主動輪、第一單絲道固定導輪、第一毛氈圈組成，并固定在機構載體上。
2.根據(jù)權利要求1所述電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，其特征是:在水平運絲過程中，電極絲通過位于電解液循環(huán)裝置加工槽兩側的行絲導輪穿過加工槽置于電解液中，放電加工運絲過程采用慢走絲直線運動方式，完成對工件的電解電火花線切割加工，電解液隨電極絲流至外接液槽，而外接液槽、儲液箱、液壓泵、進液口、加工槽依次連接，實現(xiàn)電解液的循環(huán)。
3.根據(jù)權利要求1所述電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，其特征是:在運絲過程中，慢走絲運動中的電極絲在受到收絲機構所提供的驅動力的同時，受到高度靈敏張力傳感器的監(jiān)測，使監(jiān)測到的信息再反饋給控制器，控制器控制貯絲筒提供給電極絲反方向的阻尼力，且驅動力與阻尼力的差值相等。
4.根據(jù)權利要求1~3所述電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，其特征是:所述的電解液循環(huán)裝置包括行絲機構、盛有電解液的加工槽和外接液槽，其中加工槽兩側留有對稱分布的通絲孔而外接液槽底端留有出液口，電極絲穿過通絲孔浸沒在電解液中，完成對工件的電解電火花線切割加工，隨電極絲流至外接液槽的電解液通過出液口回收到儲液箱中循環(huán)使用。
5.根據(jù)權利要求1~4所述電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，其特征是:所述貯絲筒所受的阻尼力有阻尼器、傳動裝置產生，并由控制器控制，其上抽出的電極絲，經第二毛氈圈、第二單絲道固定導論，進入行絲機構。
6.根據(jù)權利要求1~4所述電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，其特征是:所述的張力傳感器為高度靈敏張力傳感器，其安裝在第二 V型行絲導輪與第二過濾嘴之間，和送絲機構同側，在有效監(jiān)測電極絲的同時，可防止電解液對其腐蝕。
7.根據(jù)權利要求1~4所述電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，其特征是:所述的行絲機構，由位于電解液循環(huán)裝置加工槽外側的兩個V型行絲導輪、兩個過濾嘴和高度靈敏張力傳感器組成，從送絲機構抽出的電極絲依次穿過第二 V型行絲導輪、張力傳感器、第二過濾嘴、電解液箱、第一過濾嘴、第一 V型行絲導輪，進入收絲機構。
8.根據(jù)權利要求1~4所述電解液循環(huán)式慢走絲電解電火花線切割加工裝置，其特征是:所述的收絲機構，由主電機、傳動裝置通過固定主動輪提供給電極絲驅動力，從電解液循環(huán)裝置中抽出 的電極絲，經過第一單絲道固定導輪、第一毛氈圈，進入固定主動輪。
【文檔編號】B23H7/36GK103920949SQ201410131769
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權日:2014年4月3日
【發(fā)明者】蔣毅, 孔令蕾, 平雪良, 李其 申請人:江南大學