CN103990877A - 电火花线切割用高效长寿绞合电极丝 - Google Patents

Abstract

一种电火花线切割用高效长寿绞合电极丝，其特征是它至少由二根电极丝绞合而成，绞合电极丝表面形成有凹陷腔槽和凸起的放电节点，该凹陷腔槽既是工作液的容纳空间又是极间蚀除产物的带出空间，且工作液的带入及蚀除产物的排出均采用螺旋方式进行，进而提高了极间冷却效果及消电离能力；所述的放电节点能形成有规律的放电，间接增加放电脉间。本发明的绞合丝在表面拥有充当容屑空间的凹部，可促进工作液带入极间，同时也加快了极间蚀除产物的排出，改善了极间的放电状况，绞合电极丝表面规律的凸出点使放电规律更易控制，从而能提高加工效率、改善表面质量，绞合丝容屑空间的容积可根据电极丝直径和绞合丝节距进行控制。

Description

电火花线切割用高效长寿绞合电极丝

技术领域

本发明涉及一种电火花线切割加工技术，尤其是一种电火花线切割用电极丝，具体地说是一种既能适用于高速往复走丝电火花线切割又能适用于低速单向走丝电火花线切割放电加工用的高效长寿绞合电极丝。

背景技术

电火花线切割的工作原理是：以一定速度运行的电极丝在通电情况下击穿工作液介质从而对导电材料进行放电以实现材料的放电蚀除，因此，电极丝是电火花线切割加工设备不可或缺的一部分。

目前，电极丝主要分为两类，一种是用在高速往复走丝电火花线切割机床上的电极丝,由于往复使用的要求,其一般由钼丝制成,一种是运用在低速单向走丝电火花线切割机床上的电极丝，其主要由黄铜丝或镀锌黄铜丝制成。高速往复走丝电火花线切割由于放电间隙很窄,一般只有0.01mm左右，因此极间工作液的带入主要是依靠工作液附着在高速运行的电极丝上（10m/s），由电极丝带入放电间隙，因此带入量很少，对极间的冷却有限，当遇到大能量加工时，由于放电的高温使得带入极间原本就较少的工作液迅速汽化，从而使得极间在缺少冷却及消电离的工作液环境中放电，极易产生工件表面的烧伤及电极丝的断丝；在蚀除产物的排出方面，由于基本上也是依靠电极丝的附着作用，将蚀除产物带出放电间隙，因此当放电能量大、工件厚及冷却条件不好时，极间蚀除产物不能及时带出极间，因此也会造成极间因为蚀除产物不能及时带出而导致的蚀除产物在极间堆积而导致的异常放电的发生，从而使得加工表面质量、加工效率降低，断丝的几率上升，而目前仅仅依靠光滑的电极丝来加强极间的冷却和排屑效果是比较困难的。同时对于高速往复走丝而言，由于电极丝的反复使用要求，因此只能选择熔点较高的钨或钼作为电极丝材料，但从电极丝材料的放电特性而言，由于锌及铜的熔点低，在放电中会首先气化，产生较大的爆炸气压，起到更好的排屑作用，从而改善极间状况，起到提高效率的目的，但由于反复使用的要求导致单独使用锌及铜又不适合高速往复走丝的要求。对于低速单向走丝而言，虽然放电间隙比高速往复走丝大，通常放电间隙为0.025mm左右，但由于丝速低（1.2m/min），因此其放电介质（去离子水）主要是依靠高压水泵压入放电间隙以达到极间冷却和消电离目的，但由于放电间隙仍然较小，高压去离子水在放电间隙中压力衰减的仍然十分厉害，所以低速单向走丝在切割200mm以上厚度工件时由于冷却及消电离能力的降低，断丝的几率也会大大增高。

发明内容

本发明的目的是针对现有的电火花加工中无论是高速往复走丝还是低速单向走丝电火花线切割电极丝带入间隙的工作液少、排屑能力差、易断丝以及高速往复走丝一般只能用钼或钨这种高熔点的材料产生成本高的问题，发明一种既能携带工作液进入切割间隙，又能及时将蚀除产物排出加工区域的绞合式电极丝。

本发明的技术方案是：

一种电火花线切割用高效长寿绞合电极丝，其特征是它至少有二根电极丝绞合而成，绞合电极丝表面形成有凹陷腔槽和凸起的放电节点，该凹陷腔槽既是工作液的容纳空间又是极间蚀除产物的带出空间，且工作液的带入及蚀除产物的排出均采用螺旋方式进行，进而提高了极间冷却效果及消电离能力；所述的放电节点能形成有规律的放电，间接导致放电脉间的增加。

组成绞合电极丝的各电极丝可以由相同或不同的导电材料制成，所述的导电材料可以为钨丝、钼丝、黄铜丝、镀锌黄铜丝或紫铜丝中的一种或几种。

所述的绞合电极丝的节距能根据电极丝直径与放电加工的要求通过绞丝机构进行调节。

所述的绞合电极丝的总直径在Ø0.1~0.5mm，每根电极丝的直径在Ø0.05~0.2之间。

所述的绞合电极丝沿长度方向的包络直径相同或不同。

本发明的有益效果是：

本发明通过使用绞合电极丝，可使高速往复走丝电火花线切割及低速单向走丝电火花线切割工作液极间带入过少，蚀除产物排出困难而导致表面烧伤及效率低、易断丝的问题得到解决。同时规则的绞合电极丝形貌增加了放电的可控性，通过不同材料的电极丝绞合，可在保证较高的切割效率同时降低断丝几率。

本发明的绞合电极丝，由两根或多根可以是同种材料也可以是非同种材料的电极丝绞合而成。与普通电极丝相比，绞合丝在表面拥有适当的凹陷容积，该部分不仅可以充当带入极间工作液的容纳空间，也可以成为极间蚀除产物的带出空间，在提高极间工作液带入量的同时也改善了极间的排屑能力，并且工作液的带入及蚀除产物的排出由于电极丝的绞合形成螺旋方式进行，进一步提高了极间冷却及消电离的能力。同时，由于绞合丝的特殊形貌，其上每一节都存在一个凸起点，加工时放电一般最先发生在凸起点上，可以形成有规则的放电，由于每相邻两个凸点都间隔一个节距的距离，因此，在加工时，间接地增加了放电脉间，更利于冷却和排屑。第三，使用不同材料的电极丝形成绞合的电极丝可以因为每种材料放电特性的不同，达到不同的放电加工目的，如可以使用钼丝与黄铜丝的绞合，钼丝因较高的熔点可以实现对整个绞合丝的支撑，因此可以粗一些，而黄铜丝因为熔点较低，可以实现高爆炸力，改善极间的放电状况，从而实现高效加工，因此将两者绞合后，以钼丝作为主干，黄铜丝作为外围高效加工电极材料，可以在保证较高的切割效率同时降低断丝几率。

本发明克服了传统电极丝单极结构的技术偏见，通过螺旋式绞合解决了强度、排屑及冷却难题，能提高切割速度40%以上。

附图说明

图1是本发明的绞合电极丝（双绞线）容屑槽工作示意图。

图2是本发明的绞合电极丝（双绞线）截面示意图。

图中：1-绞合电极丝，2-容屑空间，3-放电间隙，4-工件，5-容屑空间截面，6-电极丝截面。

具体实施方式

下面结合附图和实例对本发明做进一步说明

如图1-2所示。

一种电火花线切割用绞合电极丝，它由两根或两根以上的电极丝经绞合机构绞合形成麻花状结构，在麻花状结构的凹陷处形成能携带工作液和能将蚀除产物带出加工空间的容屑空间，麻花状结构的凸起部分更容易形成放电点，提高爆炸蚀除能力。各根电极丝的材料可以相同也可不相同，材料相同时放电率可以相以也可以不相同，各根电极丝的直径可以相同也可以不相同，同一根电极丝的直径也可相同或不相同。

在图1中，绞合电极丝中间的凹部形成容屑空间2，工作液顺着绞合电极丝1表面进入容屑空间2，然后随着容屑空间2一起进入切缝，由于容屑空间2的存在，与普通单根电极丝相比，绞合电极丝1拥有更强的带水能力。在进行加工时，绞合电极丝1每一节距的凸出点与工件4距离最近，因此，在放电间隙3处会优先形成放电加工，这就增加了放电的可控性。同时，容屑空间2的存在增加了排屑的空间，放电加工之后所产生的蚀除产物会集中在容屑空间2内，随着绞合电极丝1的运动被带出切缝。

在图2中，绞合电极丝的截面可认为是半径为R的两个圆，面积为S_t，阴影部分为容屑空间截面，半径为R_V。取绞合电极丝纵向为X轴，与其垂直相交的垂直方向和水平方向为Y轴和Z轴，可计算容屑空间与节距的关系。其中，容屑空间截面面积S_p=πR_V ^2-S_t=2πR²。容屑空间半截面Z轴重心可表示为：

如果将一节距的重心轨迹在一直线上展开，求出容屑空间长度L,则可表示为：

其中，P为绞合电极丝的节距，

因此，在制作绞合电极丝时，容屑空间的容积V就可以确定为

，可见容屑空间容积与节距和电极丝直径都成正比。在制作绞合电极丝时可根据所切割材料选定相应的节距。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (5)

1.一种电火花线切割用高效长寿绞合电极丝，其特征是它至少有二根电极丝绞合而成，绞合电极丝表面形成有凹陷腔槽和凸起的放电节点，该凹陷腔槽既是工作液的容纳空间又是极间蚀除产物的带出空间，且工作液的带入及蚀除产物的排出由于电极丝的绞合形成螺旋方式进行，进而提高了极间冷却效果及消电离能力；所述的放电节点能形成有规律的放电，达到增加放电脉间的作用。

2.根据权利要求1所述的绞合电极丝，其特征是组成绞合电极丝的各电极丝由相同或不同的导电材料制成，所述的导电材料为钨丝、钼丝、黄铜丝、镀锌黄铜丝或紫铜丝中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的绞合电极丝，其特征是所述的绞合电极丝的绞合节距能根据电极丝直径以及放电加工的要求通过绞丝机构进行调节。

4.根据权利要求1所述的绞合电极丝，其特征是所述的绞合电极丝的总直径在Ø0.1~0.5mm，每根电极丝的直径在Ø0.05~0.2之间。

5.根据权利要求1所述的绞合电极丝，其特征是所述的绞合电极丝沿长度方向的包络直径相同或不同。