CN103331497B - 记录电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种记录电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的方法，包括以下步骤：在被切割工件表面建立观察视窗；在观察视窗前，用两个光源在被切割平面的中位水平面与被切割平面呈45度角对称照明；在观察视窗正前方设置高速摄像机，摄像机轴线与被切割工件表面垂直；线电极切割工件，采用摄像记录切割进程中放电介质和放电产物的动态分布实况。通过本方法能够直观、动态的观察、记录到不同构成组分的放电介质对放电产物及其分布和排出窄缝形腔过程的影响，为遴选水溶性放电介质配方，快速评价和判断性能提供了可靠、必要条件。

Description

记录电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的方法

技术领域

本发明涉及电火花线切割技术，尤其是一种观察电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的视窗。

背景技术

电火花加工是利用脉冲火花放电蚀除被加工材料来进行加工，加工电极与被加工材料之间因存在液态电介质并不接触，所以可用较软的电极（工具）加工硬而脆的金属等导体和半导体材料。电火花加工中以移动的线电极切割加工最为广泛。线电极切割有单向走丝（慢走丝）和往复走丝（快走丝）两大类型，其中往复走丝线切割是我国自主发展的具有完全知识产权的机电一体化技术，为我国所特有，其优点是设备造价低廉，钼合金线电极（钼丝）可多次反复放电使用。特别适合机械加工难以胜任的高硬度、高强度、高熔点、高韧性、高脆性材料（如：钨钼合金、记忆合金、镁合金、硬质合金、聚晶金钢石、钕铁硼等）的加工，广泛应用于模具制做、航天航空、医疗器械、仪器仪表、电子电器、机械制造等各领域的精密或异型零部件的加工、制造。

长期以来，线切割机床的结构、脉冲电源、数控系统等方面的研究较多。由于被加工材料均不是透明物，对在切割加工的窄缝形腔中放电产物的动态分布及其对切割加工效果的影响鲜有直观的文献资料,所见阐述基本是推断，难免有失偏颇。

发明内容

本发明目的是提供一种观察记录线电极火花放电切割窄缝中溶液(放电介质)和电火花及其它放电产物动态分布实况的方法。可直接记录、观察0.2毫米窄缝形腔中溶液、火花、颗粒物、气体等物质的动态分布和从窄缝形腔中排出的过程、路径等，形成视频和照片资料。

实现本发明目的一种记录电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的方法，包括以下步骤：

（1）在被切割工件表面建立观察视窗；

（2）在观察视窗前，用两个光源在被切割平面的中位水平面与被切割平面呈45度角对称照明；

（3）在观察视窗正前方设置高速摄像机，摄像机轴线与被切割工件表面垂直；

（4）线电极切割工件，采用摄像记录切割进程中放电介质和放电产物的动态分布实况。

所述步骤4中的摄像记录采用每秒三万帧的高速摄像或采用1800万像素的高清摄像记录。

所述步骤1中的视窗由贴附在被切割工件表面的透明玻璃和夹钳组成。

所述夹钳为C型夹钳，数量为至少三支。

所述步骤2中的光源为6000℃色温的白光灯。

所述步骤4中的放电产物包括火花、气体、悬浮物。

通过本发明的记录方法，能够直观的通过摄像机记录到了0.2毫米宽窄缝形腔中的随切割时间变化的实况，窄缝形腔中溶液（放电介质）、电火花、颗粒物、气体等物质的动态分布和从窄缝形腔中排出的过程、路径实况视频和图像资料。该方法为线电极火花放电切割工艺及其放电介质的研究提供了直观的效果分析、评估手段和资料；为火花放电加工教学提供直观的实况演示资料，使得学员对线电极火花放电切割加工有客观的认识和了解。

附图说明

图1-线电极切割工件所建立的视窗

图2-所建视窗的俯视示意图

1-无色平板玻璃，2-被切割金属工件，3-线电极，4-C型夹钳，5-白光灯

具体实施方式

为更好的说明本发明，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1：

（1）采用快走丝线切割机床,切割Gr₁₂模具钢，电极采用0.18毫米直径的钼丝。

（2）如图1，建立观察视窗，视窗由贴附在被切割金属（Gr₁₂模具钢）平面的透明玻璃1和三支C型夹钳4组合构成，其中2为被切割金属工件，3为线电极，被切割的平面与地面垂直,透明平板玻璃通过三只C型夹钳固定贴附于金属工件表面模拟为金属工件的一部分。

（3）如图2，在视窗前，以两只6000℃色温的白光灯5，在被切割平面的中位水平面与被切割平面呈45度角对称施以照明，其中α为45°角。

（4）在观察视窗的正前方架高速摄像机，摄像机轴线与被切割面垂直。

（5）线电极紧贴靠玻璃从左至右切入，并保持行程轨迹始终与玻璃板平面平行。随着切割进程电极丝左侧形成一个不断扩大的窄缝（取决于线电极的直径）形腔，透过玻璃可以清楚地观察到溶液（放电介质）和放电产物（火花、气体、悬浮物等）的动态分布实况。同时采用每秒三万帧像素的高速摄像记录观察的实况。然后获取时间放大1200倍的微观视频及图像分析资料。

通过高速摄像，能够很直观的记录到0.2mm×50mm×切割轨迹长（随切割时间变化）的窄缝形腔中的实况。准确地记录、观察到了不同放电参数（脉宽和脉宽与脉间比变化）、不同水溶性物质，对电火花分布、消失和排屑性能的影响,发现了之前靠推断造成的偏颇；也验证了一些推断的正确。通过反复对比试验，遴选出了最佳配方构成。录像资料为研发水溶性放电介质提供了便利高效的观察、分析、评估手段；为火花放电加工教学提供直观的实况演示资料，使得学员对线电极火花放电切割加工有客观的认识和了解。同时，采用高速摄像记录，观察到时间放大1200倍时窄缝型腔中放电产物的分布实况。

实施例2：

（1）采用快走丝线切割机床,切割Gr₁₂模具钢，电极采用0.18毫米直径的钼丝。

（2）如图1，建立观察视窗，视窗由贴附在被切割金属（Gr₁₂模具钢）平面的透明玻璃1和三支C型夹钳4组合构成。其中2为被切割金属工件，3为线电极，被切割的平面与地面垂直,透明平板玻璃通过三只C型夹钳固定贴附于金属工件表面模拟为金属工件的一部分。

（3）如图2，在视窗前，以两只6000℃色温的白光灯5，在被切割平面的中位水平面与被切割平面呈45度角对称施以照明，其中α为45°角。

（4）在观察视窗的正前方架高清摄像机，摄像机轴线与被切割面垂直。

（5）线电极紧贴靠玻璃从左至右切入，并保持行程轨迹始终与玻璃板平面平行。随着切割进程电极丝左侧形成一个不断扩大的窄缝（取决于线电极的直径）形腔，透过玻璃可以清楚地观察到溶液（放电介质）和放电产物（火花、气体、悬浮物等）的动态分布实况。同时采用1800万像素的高清摄像记录观察的实况。然后获取宏观的视频及图像资料。

通过高清摄像，很直观的观察、记录到了0.2mm×180mm×切割轨迹长（随切割时间变化）的窄缝形腔中的动态实况。准确地观察、记录到了不同水溶性物质对电火花分布和排屑性能的影响,发现了之前靠推断造成的偏颇；也验证了一些推断的正确。通过直接观察和反复对比录像资料试验，筛选出了适于作为放电介质的水溶性化学品，且这些化学品无毒或低毒，火花放电切割中形成的悬浮物在水分散。录像资料为研发水溶性放电介质提供了便利高效的观察、分析、评估手段；为火花放电加工教学提供直观的实况演示资料，使得学院对线电极火花放电切割加工有客观的认识和了解。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种记录电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在被切割工件表面建立观察视窗；

(2)在观察视窗前，用两个光源在被切割平面的中位水平面与被切割平面呈45度角对称照明；

(3)在观察视窗正前方设置高速摄像机，摄像机轴线与被切割工件表面垂直；

(4)线电极切割工件，采用摄像记录切割进程中放电介质和放电产物的动态分布实况；

所述步骤(1)中的视窗由贴附在被切割工件表面的透明玻璃和夹钳组成；

所述夹钳为C型夹钳，数量为至少三支；

所述步骤(2)中的光源为6000℃色温的白光灯。

2.根据权利要求1所述的记录电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的摄像记录采用每秒三万帧的高速摄像或采用1800万像素的高清摄像记录。

3.根据权利要求1所述的记录电火花线切割窄缝中放电产物动态分布的方法，其特征在于，所述步骤(4)中的放电产物包括火花、气体、悬浮物。