CN103203506B - 一种非导电材料的砂浆线切割加工装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种非导电材料的砂浆线切割加工装置及方法，其特征在于：设置一种非导电材料的砂浆线切割加工装置，在该切割加工装置中通过滚筒给电极丝和辅助电极通直流或者脉冲电压，使电极丝和辅助电极通过电解液形成回路；浸入电解液中的电极丝发生电化学反应和电解电火花放电，并在电极丝表面形成一层硬质保护膜；在电机的驱动和导轮的导向作用下，滚筒带动电极丝做往复直线运动；喷嘴喷出带研磨颗粒的切削液，在电极丝的带动下，研磨颗粒进入电极丝和工件相互接触的区域，对工件进行磨削；工作台带动工件做匀速进给运动，直到对工件完成切割。本发明广泛应用于对非导电材料的切割加工中。
Description
技术领域
本发明涉及一种线切割加工装置及方法，特别是关于一种非导电材料的砂浆线切割加工装置及方法。
背景技术
非导电材料如石英、耐热玻璃和工程陶瓷等通常具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀和良好的化学稳定性等特性，在交通运输、机械机电、电子电工、信息产业和医疗卫生等行业具有广阔的应用前景。但由于这些材料具有高硬度、高强度以及脆性等特点，用传统的机械加工方法对其进行切割加工非常困难。同时由于其不导电，所以也难以用常规的电火花线切割加工技术对其进行加工。目前，国内外非导电材料的切割方法主要有金刚石砂轮切割、固结金刚石线锯切割、激光切割、等离子体切割、磨料水射流切割、辅助电极电火花线切割和电解电火花复合线切割等。
金刚石砂轮切割和固结金刚石线锯切割的主要问题是工具磨损严重，生产成本高。激光切割、等离子体切割和磨料水射流切割都存在加工精度低，表面粗糙度高，加工厚度小的问题。辅助电极电火花线切割方法是将非导电材料表面覆盖一层导电材料作为辅助电极，利用金属丝和辅助电极之间在煤油中发生击穿放电产生的热量来去除非导电材料的一种加工方法，该方法得以进行的必要条件是煤油在加工过程中分解生成碳并且覆盖在非导电材料表面，该过程不可控，所以难以保持稳定加工，加工效率低。电解电火花复合加工方法是目前研究较多的非导电材料的电加工技术，这种方法是利用电解液中火花放电作用来对工件材料进行去除加工的。电解液通常为氢氧化钠溶液、硝酸钠溶液或者氯化钠溶液。该方法的关键是通过电解反应在电极丝表面形成完整的气体薄膜，将电极丝和电解液隔离开，继而在电压的作用下击穿气体薄膜，发生火花放电，利用火花放电产生的瞬间高温和冲击作用来去除工件材料。但是，该方法所能加工工件的厚度严重受限，因为参与加工的电极丝长度越长，气体薄膜需要包裹的电极丝的面积就越大，越不容易生成完整的气体薄膜，而且当被加工材料熔点较高时，材料更难以去除，所以该方法加工效率偏低。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种非导电材料的砂浆线切割加工装置及方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种非导电材料的砂浆线切割加工装置，其特征在于：其包括一电极丝、若干切削液喷嘴、两组导轮、一滚筒和两加工槽；所述电极丝的一端固定在所述滚筒上，另一端依次通过两组所述导轮后亦固定在所述滚筒上，且所述电极丝通过所述滚筒连接电源负极；与所述滚筒相对的两组所述导轮之间的所述电极丝形成工件的切割区；所述喷嘴围设在所述工件两侧的所述电极丝旁边；每一组所述导轮的下方均设置有一所述加工槽，每一所述加工槽内均设置有电解液和一辅助电极；每一所述辅助电极的一端均浸设在所述电解液中，另一端均连接电源正极；所述切割区有一段所述电极丝通过所述导轮后浸设在所述加工槽的所述电解液中。
所述电极丝为钼丝或者钢丝。
所述电解液为硝酸铝溶液。
所述切削液喷嘴在加工过程中向所述电极丝喷出带有研磨颗粒的切削液，所述切削液为聚乙二醇水溶液，所述研磨颗粒为白刚玉粉。
所述滚筒在加工过程往复转动。
采用所述装置的一种非导电材料的砂浆线切割加工方法，其包括以下步骤：1）通过滚筒给电极丝和辅助电极通直流或者脉冲电压，使电极丝和辅助电极通过电解液形成回路；2）浸入电解液中的电极丝发生电化学反应和电解电火花放电，并在电极丝表面形成一层硬质保护膜；3）在电机的驱动和导轮的导向作用下，滚筒带动电极丝做往复直线运动；4）喷嘴喷出带研磨颗粒的切削液，在电极丝的带动下，研磨颗粒进入电极丝和工件相互接触的区域，对工件进行磨削；5）工作台带动工件做匀速进给运动，直到对工件完成切割。
所述步骤2）中所述电极丝表面形成的所述硬质保护膜的主要成分为氧化铝陶瓷。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在现有的线切割加工装置中增设了两个盛有电解液的加工槽，在加工工件前能够对所述电极丝进行镀硬质保护膜的处理，因此本发明在加工过程中能够减少电极丝的损耗，延长电极丝的使用寿命，从而降低加工成本，提高砂浆线切割加工的精度。2、本发明由于通过滚筒给电极丝和辅助电极通直流或者脉冲电压，使电极丝和辅助电极通过电解液形成回路，浸入电解液中的电极丝发生电化学反应和电解电火花放电，并在电极丝表面形成一层硬质保护膜，在电机的驱动和导轮的导向作用下，滚筒带动电极丝做往复直线运动，喷嘴喷出带研磨颗粒的切削液，在电极丝的带动下，研磨颗粒进入电极丝和工件相互接触的区域，对工件进行磨削，工作台带动工件做匀速进给运动，直到对工件完成切割，因此本发明加工过程中可以保证稳定加工，加工效率高。基于以上优点，本发明可以广泛应用于对非导电材料的切割加工中。
附图说明
图1是本发明的砂浆线切割加工装置的结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明的砂浆线切割加工装置包括一电极丝1、两喷嘴3、两组导轮4、一滚筒5和两盛有电解液6的加工槽7。其中，电极丝1的一端固定在滚筒5上，另一端在滚筒5上缠绕若干圈后，依次通过两组导轮4固定在滚筒5上，且电极丝1通过滚筒5连接电源负极。同时，两组导轮4之间与滚筒5相对的电极丝1形成工件2的切割区。喷嘴3围设在工件2两侧的电极丝1旁边，用于在加工过程中向电极丝1喷出带有研磨颗粒的切削液。每一组导轮4的下方均设置有一加工槽7，每一加工槽7内均设置有电解液6和一辅助电极8。每一辅助电极8的一端均浸设在电解液6中，另一端均连接电源正极。工件2两侧均有一段电极丝1通过导轮4后浸设在加工槽7的电解液6中，以使电极丝1从电解液6中通过，这样可以先通过电解液6对电极丝1进行表面电沉积处理，再通过电极丝1对工件2进行加工，从而延长电极丝1的使用寿命。滚筒5在加工过程做高速往复转动，这样在两组导轮4的导向作用下两组导轮4之间与滚筒5相对的电极丝1做高速往复直线运动，从而实现对工件2的线切割加工。
在一个优选的实施例中，电极丝1可以采用钼丝或者钢丝，电解液选用硝酸铝溶液。
在一个优选的实施例中，喷嘴3喷出的切削液为聚乙二醇水溶液，研磨颗粒为白刚玉粉，主要成分是氧化铝。
根据上述实施例中提供的砂浆线切割加工装置，本发明还提出了一种非导电材料的砂浆线切割加工方法，其包括以下步骤：
1、通过滚筒5给电极丝1和辅助电极8通直流或者脉冲电压，电极丝1和辅助电极8通过硝酸铝电解液6形成回路。
2、浸入硝酸铝电解液6中的电极丝1发生电化学反应和电解电火花放电，并在电极丝1表面迅速形成一层硬质保护膜，该硬质保护膜的主要成分为氧化铝陶瓷。
3、在电机（图中未示出）的驱动和导轮4的导向作用下，滚筒5带动两组导轮4之间的与滚筒5相对的电极丝1做高速往复直线运动。
4、围设在电极丝1旁边的喷嘴3喷出带研磨颗粒的切削液，在电极丝1的带动下，研磨颗粒进入电极丝1和工件2相互接触的区域，对工件2进行磨削。
5、工作台（图中未示出）带动工件2做匀速进给运动，直到对工件2完成切割。
上述实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式和各实施步骤等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种非导电材料的砂浆线切割加工装置，其特征在于：其包括一电极丝、若干切削液喷嘴、两组导轮、一滚筒和两加工槽；所述电极丝的一端固定在所述滚筒上，另一端依次通过两组所述导轮后亦固定在所述滚筒上，且所述电极丝通过所述滚筒连接电源负极；与所述滚筒相对的两组所述导轮之间的所述电极丝形成工件的切割区；所述喷嘴围设在所述工件两侧的所述电极丝旁边；每一组所述导轮的下方均设置有一所述加工槽，每一所述加工槽内均设置有电解液和一辅助电极；每一所述辅助电极的一端均浸设在所述电解液中，另一端均连接电源正极；所述工件两侧均有一段所述电极丝通过所述导轮后浸设在所述加工槽的所述电解液中，以使所述电极丝从所述电解液中通过。
2.如权利要求1所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工装置，其特征在于：所述电极丝为钼丝或者钢丝。
3.如权利要求1～2任一项所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工装置，其特征在于：所述电解液为硝酸铝溶液。
4.如权利要求1～2任一项所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工装置，其特征在于：所述切削液喷嘴在加工过程中向所述电极丝喷出带有研磨颗粒的切削液，所述切削液为聚乙二醇水溶液，所述研磨颗粒为白刚玉粉。
5.如权利要求1～2任一项所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工装置，其特征在于：所述滚筒在加工过程中往复转动。
6.一种采用如权利要求1～5任一项所述装置的非导电材料的砂浆线切割加工方法，其包括以下步骤：
1)通过滚筒给电极丝和辅助电极通直流或者脉冲电压，使电极丝和辅助电极通过电解液形成回路；
2)浸入电解液中的电极丝发生电化学反应和电解电火花放电，并在电极丝表面形成一层硬质保护膜；
3)在电机的驱动和导轮的导向作用下，滚筒带动电极丝做往复直线运动；
4)喷嘴喷出带研磨颗粒的切削液，在电极丝的带动下，研磨颗粒进入电极丝和工件相互接触的区域，对工件进行磨削；
5)工作台带动工件做匀速进给运动，直到对工件完成切割。
7.如权利要求6所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述电极丝为钼丝或者钢丝。
8.如权利要求6～7任一项所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述电解液为硝酸铝溶液。
9.如权利要求6～7任选一项所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工方法，其特征在于：所述步骤2)中所述电极丝表面形成的所述硬质保护膜的主要成分为氧化铝陶瓷。
10.如权利要求6～7任一项所述的一种非导电材料的砂浆线切割加工方法，其特征在于：所述步骤4)中，所述切削液为聚乙二醇水溶液，研磨颗粒为白刚玉粉。
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