CN106964855A - 一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法 - Google Patents

一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106964855A
CN106964855A CN201710080922.1A CN201710080922A CN106964855A CN 106964855 A CN106964855 A CN 106964855A CN 201710080922 A CN201710080922 A CN 201710080922A CN 106964855 A CN106964855 A CN 106964855A
Authority
CN
China
Prior art keywords
line electrode
amplitude
wire cutting
cutting method
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710080922.1A
Other languages
English (en)
Inventor
房晓龙
朱荻
邹祥和
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Original Assignee
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Aeronautics and Astronautics filed Critical Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority to CN201710080922.1A priority Critical patent/CN106964855A/zh
Publication of CN106964855A publication Critical patent/CN106964855A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H3/00—Electrochemical machining, i.e. removing metal by passing current between an electrode and a workpiece in the presence of an electrolyte
    • B23H3/04—Electrodes specially adapted therefor or their manufacture
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23H—WORKING OF METAL BY THE ACTION OF A HIGH CONCENTRATION OF ELECTRIC CURRENT ON A WORKPIECE USING AN ELECTRODE WHICH TAKES THE PLACE OF A TOOL; SUCH WORKING COMBINED WITH OTHER FORMS OF WORKING OF METAL
    • B23H7/00—Processes or apparatus applicable to both electrical discharge machining and electrochemical machining
    • B23H7/02—Wire-cutting
    • B23H7/08—Wire electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electrical Discharge Machining, Electrochemical Machining, And Combined Machining (AREA)

Abstract

本发明的一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，属于电解加工技术领域。本发明利用线电极作阴极，并作轴向往复振动，电解加工工件，其特征在于：线电极在下降阶段的加速度和平均速度均大于线电极在上升阶段的加速度和平均速度。本发明的方法对促进电解线切割加工产物排出，提高加工精度和加工效率有重要意义。

Description

一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法
所属技术领域
本发明的一种大幅值非对称振动辅助电解线切割方法，属于电解加工技术领域。
背景技术
在航空航天、汽车、模具等行业，一些关键零部件经常采用窄缝、窄槽结构。此类零件特点是多采用钛合金、高温合金等难加工材料，对表面质量有无变质层、无应力、无毛刺等要求。传统机加工工艺加工上述结构用工具损耗大，生产成本高，表面有毛刺。激光加工和电火花线切割加工，利用热能熔化气化去除材料，但是，加工表面表面质量差，存在重熔层及微裂纹问题，在对表面质量要求严格的使用场合必须进行二次加工。
电解线切割技术，采用微尺度金属线作为工具阴极对工件阳极进行切割加工，结合数控多轴运动，工件在电化学反应作用下溶解逐渐形成高深宽比缝槽结构。循环的电解液将反应产物、焦耳热带出加工区，保证加工继续稳定进行。该工艺不存在热影响层，具有不受工件材料力学、机械性能限制，工具无损耗，加工表面质量好等特点。
电解线切割的加工产物主要包括：气泡和不溶性产物，影响电解液电导率，从而影响加工精度。在静止溶液中，气泡向上缓慢逸出，不溶性产物在重力作用下缓慢下降。随着结构的深宽比越来越大，加工精度的要求越来越高，电解线切割加工间隙深宽比增大，加工间隙内电解液的对流扩散和更新能力变弱。加工大厚度零件时，加工产物主要从加工间隙的上下表面排出，排出速度慢，沿工件厚度方向加工间隙中心区域电解液更新极为困难。
为解决上述传质受限难题，目前采用的主要工艺方法有，高压高速冲液法、超声辅助振动、运丝法、PZT压电陶瓷低频振动。上述方法用于高深宽比结构的加工时，还存在诸多问题。如：高压高速冲液能在能在一定切缝宽度时有效地排出产物，但随着加工间隙微小，利用电解液流动的方法会使线电极产生变形和颤抖，严重影响加工精度和稳定性，且当工件厚度提高，加工缝宽减小时，冲液效果急剧减小；PZT压电陶瓷低频振动在一定程度上改善了加工间隙流场，但是仍存在加工产物和气泡附着在电极丝和工件表面的问题；运丝法带出了部分加工产物，但是由于普通线电极外表面光滑，带出加工产物的效果微弱，在加工高深宽比结构时仍不能及时地将产物排出，导致加工短路，加工不能稳定进行。因此，提高加工间隙中电解产物的排出速度，加快电解液的更新，是电解线切割需要解决的关键问题。
发明内容
本发明旨在促进电解线切割加工产物排出，提高加工精度和加工效率，提出一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割加工方法。
一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，利用线电极作阴极，并作轴向往复振动，电解加工工件，其特征在于：线电极在下降阶段的加速度和平均速度均大于线电极在上升阶段的加速度和平均速度。
所述的大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，其特征在于:线电极在下降阶段的运动位移或上升阶段的运动位移大于0.4倍且小于3倍的工件厚度。
所述的大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，其特征在于：所述线电极作轴向往复振动的同时绕其轴线转动。
本发明的大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法的特点是：加工时，线电极做非对称轴向振动，即振动的上升和下降两个阶段的加速度和速度各不同；同时非对称轴向振动的幅值大于工件厚度0.4倍且小于3倍。电解线切割加工产物主要包括：气泡和不溶性产物，两者共同影响电解液电导率，从而影响加工精度。在静止溶液中，气泡向上缓慢逸出，不溶性产物在重力作用下缓慢下降。研究表明：气泡对电解液电导率的影响远大于不溶性产物。在传统振动辅助电解线切割加工中，线电极在上升阶段和下降阶段运动速度、加速度相同，没有突出改善气泡的排出。在上升阶段，线电极带动电解液向上运动，将促进气泡和不溶性产物向上排出；在下降阶段，带动电解液向下运动，将抑制气泡向上的逸出，促进不溶解性产物向下运动。本发明的非对称振动，线电极在上升阶段以小加速度运动，增加此阶段加工的时间，以利于气泡排出；在下降阶段以大的加速度运动，以减小下降阶段不利气泡排出的时间。从而，充分利用电解加工过程中气泡和产物的排出规律，突出改善了对电解线切割加工精度影响最大的气泡的排除过程，可以显著提高加工精度。
传统电解线切割方法，振动幅值一般仅有数十微米，远小于工件厚度，在振动上升阶段时，虽然能加快产物向上排出，但由于振幅小，工件厚度方向加工间隙中心区域电解液产物不能排出。而在紧接着的下降阶段，又不能充分把产物从下表面排出，因此部分加工产物在振动过程中将始终留着加工区域。而本发明的大幅值轴向振动，线电极振动幅值大于0.4倍的工件厚度，有利于在上升阶段和下降阶段将加工间隙中心位置的加工产物完全带出加工区域，实现全加工区域内的电解液更新，使得沿工件深度方向电解液电导率分布趋于一致，加工精度能够显著提高。但是，振动幅值受限于机床本身的最大加速度、速度和行程，且当行程过长时重复定位精度、直线度等会变差，当振动幅值大于3倍工件厚度，在往复运动过程中线电极可能会发生变形和抖动，对加工精度有负面影响。
附图说明
图1 是大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割装置示意图；
图2 是大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法示意图；
图3 是电解切割线电极大幅值非对称轴向振动示意图；
图4 是电解切割线电极大幅值非对称轴向振动速度曲线示意图；
图5 是电解切割线电极大幅值非对称轴向振动排出产物示意图；
其中标号名称：1、大理石基座，2、X轴直线电机平台，3、Y轴直线电机平台、4、电解池，5、电解液储液箱，6、流量阀，7、过滤器，8、流量计，9、程控电源，10、数控系统，11、驱动器，12、变频器，13、电主轴，14、Z轴直线电机平台，15、夹具，16、线电极，17、工件，18、气泡，19、不溶性产物。
具体实施方式
图1所示大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割装置中，X轴2、Y轴3和Z轴14直线电安装在大理石基座1上，并通过三台驱动器11，连接数控系统10；电主轴13，通过变频器12连接数控系统10。电解液储液箱5、流量阀6、过滤器7、流量计8构成电解液循环系统，提供加工电解液。程控电源9提供加工电源。线电极16装夹在电主轴13和夹具15上，工件通过夹持定位块装夹在电解池4里。电主轴13和电解池4分别安装在Z轴和XY轴直线电机平台上。
图2所示的大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法示意图中，首先把线电极16装夹在夹具15中；然后把工件17装电解池4中；最后，打开流量阀6，使电解液在电解池中浸没加工区，工件17按照预定的切割轨迹进行电解切割，完成一个复杂结构的加工。
图3所示的电解切割线电极大幅值非对称轴向振动示意图中，大幅值非对称振动分为两个阶段，即上升阶段和下降阶段。下降阶段（1）→（2）和上升阶段（2）→（3）→（4）运动的幅值相同，但速度和加速度不同，构成非对称振动，且运动幅值大于0.4倍且小于3倍的工件厚度。
图4所示的电解切割线电极大幅值非对称轴向振动速度曲线示意图中，下降阶段的速度V1大于上升阶段的速度V2，下降阶段的斜率即加速度也大于上升阶段。
图5所示的电解切割线电极大幅值非对称轴向振动排出产物示意图，在下降阶段由于气泡上升和电解液向下流动同时作用，导致气泡集中在加工区域中；而在上升阶段，电解液向上流动加强气泡上升，气泡将加速从上表面排出。
结合图1、图2、图3、图4、图5说明本发明的实施过程：
1、将线电极16的一端装夹在电主轴13的末端，另一端穿过夹具15的两个臂；线电极16的夹具14安装在机床Z轴直线电机平台15上。
2、将装有线电极的丝架安装在直线电机运动部件上，并在数控系统中设置直线电机运动参数，即上升阶段的加速度和速度，下降阶段的加速度和速度， 运动幅度；
3、打表调整固定工件17于XY直线电机平台的电解池4中，并通入电解液；
4、将工件17连接电源9正极、线电极连接电源负极；
5、接通电源9，启动数控加工程序，线电极16进行大幅值非对称振动，机床XY工作台2、3带动工件17按照预设轨迹相对线电极16运动，进行电解线切割加工；
6、关闭电源，停止运动，取下工件。

Claims (3)

1.一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，利用线电极作阴极，并作轴向往复振动，电解加工工件，其特征在于：
线电极在下降阶段的加速度和平均速度均大于线电极在上升阶段的加速度和平均速度。
2.根据权利要求1所述的一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，其特征在于:线电极在下降阶段的运动位移或上升阶段的运动位移大于0.4倍且小于3倍的工件厚度。
3.根据权利要求1所述的一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，其特征在于：所述线电极作轴向往复振动的同时绕其轴线转动。
CN201710080922.1A 2017-02-15 2017-02-15 一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法 Pending CN106964855A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710080922.1A CN106964855A (zh) 2017-02-15 2017-02-15 一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710080922.1A CN106964855A (zh) 2017-02-15 2017-02-15 一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106964855A true CN106964855A (zh) 2017-07-21

Family

ID=59334777

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710080922.1A Pending CN106964855A (zh) 2017-02-15 2017-02-15 一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106964855A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107931756A (zh) * 2017-10-26 2018-04-20 南京航空航天大学 微细电解线切割碳纳米管纤维工具阴极及其制备方法
CN109128408A (zh) * 2018-11-12 2019-01-04 厦门大学 一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置
CN109693009A (zh) * 2019-01-16 2019-04-30 南京航空航天大学 工件往复运动辅助轴向冲液电解线切割加工方法及装置
CN110961734A (zh) * 2019-12-17 2020-04-07 河海大学常州校区 一种超声振动辅助微细电解线切割加工方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008062325A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Kanai Hiroaki ワイヤ放電加工用電極線
CN201164919Y (zh) * 2008-02-06 2008-12-17 钟树平 电火花线切割机床
CN201565686U (zh) * 2009-11-20 2010-09-01 无锡透平叶片有限公司 静止叶片两端头圆锥加工专用切割结构
JP2010221371A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Mitsubishi Electric Corp ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法
CN104289775A (zh) * 2014-09-12 2015-01-21 南京航空航天大学 电极复合运动电解切割方法
CN104801795A (zh) * 2015-04-13 2015-07-29 南京航空航天大学 线电极径向往复振动的微细电解切割加工方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008062325A (ja) * 2006-09-06 2008-03-21 Kanai Hiroaki ワイヤ放電加工用電極線
CN201164919Y (zh) * 2008-02-06 2008-12-17 钟树平 电火花线切割机床
JP2010221371A (ja) * 2009-03-25 2010-10-07 Mitsubishi Electric Corp ワイヤ放電加工装置およびワイヤ放電加工方法
CN201565686U (zh) * 2009-11-20 2010-09-01 无锡透平叶片有限公司 静止叶片两端头圆锥加工专用切割结构
CN104289775A (zh) * 2014-09-12 2015-01-21 南京航空航天大学 电极复合运动电解切割方法
CN104801795A (zh) * 2015-04-13 2015-07-29 南京航空航天大学 线电极径向往复振动的微细电解切割加工方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107931756A (zh) * 2017-10-26 2018-04-20 南京航空航天大学 微细电解线切割碳纳米管纤维工具阴极及其制备方法
CN107931756B (zh) * 2017-10-26 2019-12-06 南京航空航天大学 微细电解线切割碳纳米管纤维工具阴极的制备方法
CN109128408A (zh) * 2018-11-12 2019-01-04 厦门大学 一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置
CN109693009A (zh) * 2019-01-16 2019-04-30 南京航空航天大学 工件往复运动辅助轴向冲液电解线切割加工方法及装置
CN110961734A (zh) * 2019-12-17 2020-04-07 河海大学常州校区 一种超声振动辅助微细电解线切割加工方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106964855A (zh) 一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法
CN101774050B (zh) 用于电解线切割加工的循环走丝电极系统及加工方法
CN108890052B (zh) 注气辅助绝缘式电解切割加工方法
CN108406025B (zh) 用于电解切割大厚度工件方法的微细管电极系统
CN102794516B (zh) 一种整体叶盘叶型精微电解加工电极及加工方法
CN105215487A (zh) 一种面向非导电硬脆材料的微细高效加工方法及装置
CN205129104U (zh) 超声振动辅助微细电解电火花线切割加工装置
CN105269094B (zh) 超声振动辅助微细电解电火花线切割加工方法及装置
CN109693009B (zh) 工件往复运动辅助轴向冲液电解线切割加工方法及装置
CN107350584B (zh) 工件往复运动微细电解线切割方法
CN104289775B (zh) 电极复合运动电解切割方法
CN108480805B (zh) 微纳米气泡辅助微细电解线切割加工方法
CN104400156B (zh) 非圆截面电解切割电极及其装置
CN113523468B (zh) 一种双进给轴可偏摆角度的整体叶盘叶片电解加工机床
CN108971676A (zh) 电解打孔切割一体化加工用管电极与装置及方法
CN205129105U (zh) 一种面向非导电硬脆材料的微细高效加工装置
CN104801795A (zh) 线电极径向往复振动的微细电解切割加工方法
CN103252543A (zh) 超薄工件的电解加工方法及装置
CN108284258B (zh) 一种完全浸没式微细电解线切割加工夹具以及径向冲液方法
Weijing et al. Helical wire electrochemical discharge machining on large-thickness Inconel 718 alloy in low-conductivity salt-glycol solution
CN108788352A (zh) 线电极工件异速复合运动微细电解线切割加工方法
CN104551277A (zh) 一种用于电化学-机械复合加工的线锯绕制工具电极
CN107030343A (zh) 球头复合阴极在线修整装置及其使用方法
CN103909300A (zh) 一种电泳与超声振动辅助微细铣削加工装置
CN104625266A (zh) 一种线锯绕制电极电解-机械微细切割加工系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170721