CN108284259A - 一种半浸没式微细电解线切割加工夹具以及径向冲液方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半浸没式微细电解线切割加工的夹具及径向冲液方法，将线电极固定在上述的夹具上，放置在电解槽上方；冲液孔的一端连接可调微量蠕动泵，另一端连接内腔，由可调微量蠕动泵将电解槽中的电解液抽取到夹具内并且通过冲液孔进入内腔；加工工件时，线电极正对工件并向工件平动进给，当工件与线电极接触并开始电解加工时，通过线电极与工件之间的相对运动以及可调微量蠕动泵的冲液去除在加工过程中出现的加工产物。本发明通过专用的夹具以及冲液方法保证了线电极对工件加工过程中产生的絮状物以及气泡的去除，大大提高的加工的稳定性，且操作方便，容易实现。

Description

一种半浸没式微细电解线切割加工夹具以及径向冲液方法

技术领域

本发明涉及一种半浸没式微细电解线切割加工夹具以及径向冲液方法，属于微细电化学加工技术领域。

背景技术

随着现代科学技术的不断进步，产品的微型化与精密化成为了主要发展趋势之一。越来越多的微器件及微结构被应用于医疗、电子、新能源、国防等工业领域之中。不断涌现的新型微器件和微结构，带动了金属微结构的制造需求。与之相应的微加工技术成为目前发展迅速、最富有活力的科学技术之一，受到世界各国的高度重视。

微细电化学加工技术，微细电化学加工技术的材料转移是以离子尺度进行的，而金属离子的尺寸约为0.1nm甚至更小，而且电化学加工还具有工具无损耗、工件被加工表面无应力、加工表面质量好、与零件材料硬度无关等优点，因此这种加工技术在微细制造领域有着很大的发展潜能。微细电解线切割加工技术是众多微细电化学加工技术中的一种，是以金属丝作为工具阴极对工件进行切割加工的一种电解加工新方法。利用金属线作为工具线电极，线电极和电源负极 相连，工件接电源正极。线电极和工件在高精度的运动系统的控制下，按加工轨迹进行连续的相对运动，工件和线电极之间发生电化学反应，工件材料被蚀除，最终按预定轨迹加工出所需工件。

众所周知，精微加工中，加工间隙的大小决定了加工的质量。但是在加工间隙过小时，有两个关键的问题。首先，虽然加工需要消耗大量的电解液，但是部分情况下，完全浸没在电解液中加工会对工件表面的双电层产生一定影响。

其次，加工过程中产生的加工产物（絮状物与气泡）无法及时排出，而新鲜的电解液也无法及时进入加工间隙,絮状物会阻止反应的进行，而气泡则会造成线电极的弯曲甚至损坏。因此，在保证较小的加工间隙的同时，如何保证线电极免受液流的影响，同时促进加工间隙内电解产物的排出成为制约电解线切割加工技术实际应用水平提高的关键问题。

发明内容

为了在保证较小的加工间隙的同时，防止线电极的弯曲以及促进加工间隙内电解产物的排出，本发明提供一种半浸没式微细电解线切割加工夹具以及径向冲液方法，通过专用的夹具以及冲液方法保证了线电极对工件加工过程中产生的絮状物以及气泡的去除，大大提高的加工的稳定性，且操作方便，容易实现。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种用于微细电解线切割加工的夹具，所述夹具包括夹具本体，所述夹具本体为一个长方体状，所述夹具本体的一个面上设置一个冲液孔，所述冲液孔垂直贯穿整个夹具本体连通至到对面，在冲液孔出口位置向内开设一个内腔，冲液孔的一端与内腔相通；所述内腔的面的两侧面对称设置两个螺钉，用于锁紧线电极，线电极成“U”字形通过两个螺钉拉紧连接，一条边通过内腔所在的面并且从内腔上方通过。

两个螺钉所在的面与内腔所在的面相邻处切成弧面。

所述内腔为长方体状凹槽。

一种半浸没式微细电解线切割加工的径向冲液方法，包括如下步骤：

（1）、将线电极固定在上述的夹具上，放置在电解槽上方；

（2）、冲液孔的一端连接可调微量蠕动泵，另一端连接内腔，由可调微量蠕动泵将电解槽中的电解液抽取到夹具内并且通过冲液孔进入内腔，内腔的壁面粘性使电解液留在内腔中并参与电化学反应，不断进入内腔的电解液促进电解液在内腔中的更新；

（3）、加工工件时，线电极正对工件并向工件平动进给，当工件与线电极接触并开始电解加工时，通过线电极与工件之间的相对运动以及可调微量蠕动泵的冲液去除在加工过程中出现的加工产物。

上述步骤中线电极与工件之间的相对运动的方法如下：

工控机通过运动控制卡控制夹具带动线电极进行微幅轴向往复运动，从而利用线电极的壁面粘性带动加工产物离开加工间隙，进而使新鲜的电解液参与到反应中去。

上述步骤中可调微量蠕动泵的冲液的方法如下：

当加工产物中的气泡被带离加工间隙后，会大量紧挨在加工间隙的上下区域，通过可调微量蠕动泵对线电极及其附近区域进行径向冲液，将加工产物吹离加工间隙，保证加工的顺利进行。

本发明所达到的有益效果：

该方法满足了微细电解线切割的要求，在极小的加工间隙中，有效地去除了电解加工所产生的气泡以及絮状物，极好地保证了加工质量以及加工效率。同时，也为微细电火花加工中的冲液方式提供了一种可行的思路。故本发明具有较好的移植性与可开发性，适合进一步深入研究与发展。

附图说明

图1是夹具的结构示意图；

图2是夹具的立体结构示意图；

图3是线电极以及工件的加工过程示意图；

图4是线电极与工件进给加工示意图；

图5是线电极沿自身轴向微幅往复运动的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1、2、3所示，一种用于微细电解线切割加工的夹具，所述夹具包括夹具本体5，所述夹具本体5为一个长方体状，所述夹具本体5的一个面上设置一个冲液孔1，所述冲液孔1垂直贯穿整个夹具本体5连通至到对面，在冲液孔1出口位置向内开设一个内腔4，冲液孔1的一端与内腔4相通；所述内腔4的面的两侧面对称设置两个螺钉2，用于锁紧线电极3，线电极3成“U”字形通过两个螺钉2拉紧连接，一条边通过内腔4所在的面并且从内腔4上方通过。

两个螺钉2所在的面与内腔4所在的面相邻处切成弧面。

所述内腔4为长方体状凹槽。

一种半浸没式微细电解线切割加工的径向冲液方法，包括如下步骤：

（1）、将线电极3固定在上述的夹具上，放置在电解槽上方；

（2）、冲液孔1的一端连接可调微量蠕动泵，另一端连接内腔4，由可调微量蠕动泵将电解槽中的电解液抽取到夹具内并且通过冲液孔1进入内腔4，内腔4的壁面粘性使电解液留在内腔4中并参与电化学反应，不断进入内腔的电解液促进电解液在内腔4中的更新；

（3）、加工工件6时，线电极3正对工件6并向工件6平动进给，当工件6与线电极3接触并开始电解加工时，如图4、图5所示，通过线电极3与工件6之间的相对运动以及可调微量蠕动泵的冲液去除在加工过程中出现的加工产物。

上述步骤3中线电极3与工件6之间的相对运动的方法如下：

工控机通过运动控制卡控制夹具带动线电极3进行微幅轴向往复运动，从而利用线电极3的壁面粘性带动加工产物离开加工间隙，进而使新鲜的电解液参与到反应中去。

上述步骤3中可调微量蠕动泵的冲液的方法如下：

当加工产物中的气泡被带离加工间隙后，会大量紧挨在加工间隙的上下区域，通过可调微量蠕动泵对线电极3及其附近区域进行径向冲液，将加工产物吹离加工间隙，保证加工的顺利进行。

电解液通过冲液孔进入内腔后，由于内腔是仅有一面开口的半封闭式结构，所以内腔的壁面粘性使电解液“留在”内腔中并参与电化学反应，源源不断进入内腔的电解液可以促进电解液在内腔中的更新。

实施例：

在本实施例中，包括了线电极与工件之间的两个相对运动。首先是线电极与工件之间的进给运动；参照附图4，如图所示，线电极和工件在高精度的运动系统的控制下，按加工轨迹进行连续的相对运动，工件和线电极之间发生电化学反应，工件材料被蚀除，最终按预定轨迹加工出所需工件。

但是在加工过程中，在加工间隙内会产生大量的加工产物，即气泡与絮状物。气泡与絮状物的存在极易导致线电极的弯曲，极大程度上影响了加工的进行，于是运丝的工序必不可少，如图5所示。线电极沿自身轴向进行微幅往复运动（左侧箭头指的是线电极的进给，右侧的箭头即指线电极的微幅往复运动），线电极壁面粘性带动加工间隙内电解液沿线电极轴向的“流动”，将气泡以及絮状物带出加工间隙，缓解了这些加工产物对于加工进程的干扰。

但是即便气泡与絮状物被带出加工间隙，也会大量堆积在加工间隙上下。这种情形会使其它加工产物无法进一步排出，新鲜的电解液也无法快速进入加工间隙中，极大地阻碍了加工精度与效率，于是接下来的工序便是冲液过程。

图3中为正处于电解加工过程中的工件。冲液的示意图如图3所示。当气泡被带离加工间隙后，会大量紧挨在加工间隙的上下区域，此时再通过可调微量蠕动泵对作为线电极的钨丝及其附近区域进行径向冲液，将加工产物“吹离”加工间隙，保证加工的顺利进行。可调微量蠕动泵的具体流速可以在每分钟数十毫升内自由调控。

当气泡存在于加工间隙中时，会容易导致线电极弯曲，加工质量也受到了很大的影响。在冲液过程中，冲出的液体一方面可以很好地清除加工间隙中的气泡以及絮状物，同时更新加工间隙中的电解液；但是在另一方面，冲出的液体给予的径向力，也有可能导致线电极的弯曲从而影响到切缝的加工质量。解决这个难题的具体措施包括可调微量蠕动泵的使用以及预张紧措施的施行。可调微量蠕动泵的使用可以使流速在数十毫升每分钟内自由变动，最大程度上减轻了由于流速过大导致线电极弯曲的风险。同时如图1所示，线电极的松紧程度由螺钉控制，在加工之前，通过螺钉做一定程度的预张紧措施，增强了线电极的刚性，可以有效避免部分线电极因为刚性不够而弯曲从而导致加工质量受影响的情形。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于微细电解线切割加工的夹具，其特征在于：所述夹具包括夹具本体（5），所述夹具本体（5）为一个长方体状，所述夹具本体（5）的一个面上设置一个冲液孔（1），所述冲液孔（1）垂直贯穿整个夹具本体（5）连通至到对面，在冲液孔（1）出口位置向内开设一个内腔（4），冲液孔（1）的一端与内腔（4）相通；所述内腔（4）的面的两侧面对称设置两个螺钉（2），用于锁紧线电极（3），线电极（3）成“U”字形通过两个螺钉（2）拉紧连接，一条边通过内腔（4）所在的面并且从内腔（4）上方通过。

2.根据权利要求1所述的一种用于微细电解线切割加工的夹具，其特征在于：两个螺钉（2）所在的面与内腔（4）所在的面相邻处切成弧面。

3.根据权利要求1所述的一种用于微细电解线切割加工的夹具，其特征在于：所述内腔（4）为长方体状凹槽。

4.一种半浸没式微细电解线切割加工的径向冲液方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）、将线电极（3）固定在权利要求1所述的夹具上，放置在电解槽上方；

（2）、冲液孔（1）的一端连接可调微量蠕动泵，另一端连接内腔（4），由可调微量蠕动泵将电解槽中的电解液抽取到夹具内并且通过冲液孔（1）进入内腔（4），内腔（4）的壁面粘性使电解液留在内腔（4）中并参与电化学反应，不断进入内腔的电解液促进电解液在内腔（4）中的更新；

（3）、加工工件（6）时，线电极（3）正对工件（6）并向工件（6）平动进给，当工件（6）与线电极（3）接触并开始电解加工时，通过线电极（3）与工件（6）之间的相对运动以及可调微量蠕动泵的冲液去除在加工过程中出现的加工产物。

5.根据权利要求4所述的一种半浸没式微细电解线切割加工的径向冲液方法，其特征在于：所述步骤（3）中线电极（3）与工件（6）之间的相对运动的方法如下：

工控机通过运动控制卡控制夹具带动线电极（3）进行微幅轴向往复运动，从而利用线电极（3）的壁面粘性带动加工产物离开加工间隙，进而使新鲜的电解液参与到反应中去。

6.根据权利要求4所述的一种半浸没式微细电解线切割加工的径向冲液方法，其特征在于：所述步骤（3）中可调微量蠕动泵的冲液的方法如下：

当加工产物中的气泡被带离加工间隙后，会大量紧挨在加工间隙的上下区域，通过可调微量蠕动泵对线电极（3）及其附近区域进行径向冲液，将加工产物吹离加工间隙，保证加工的顺利进行。