CN108581098A - 基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法，其特征在于包括以下过程：步骤1、通过电化学的方法，将线电极进行超亲水和超疏水处理；步骤2、将处理过的线电极安装在丝块上，使线电极的超亲水面正对加工表面，使线电极的超疏水面背对加工表面；步骤3、将丝块装夹在Z轴上，将工件固定在溶液槽内，调节X轴，Y轴，Z轴的相对位置；步骤4、将丝块接直流电源的负极，工件接直流电源的正极，接通电源，开始电解线切割加工。

Description

基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法
技术领域
本发明涉及一种基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法，属精密电化学加工领域。
技术背景
电解线切割加工技术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。电解线切割加工技术继承了电解加工技术的可加工材料范围广、加工表面质量好、工具无损耗等优点，通过对金属线电极/工件运动轨迹的数字控制，既可以进行带有窄缝、窄槽等结构的加工，还可以实现二维和准三维形状复杂的、具有大深宽比的结构/零件的制备，省去了制备复杂阴极工具的工艺过程，缩短了加工的前期准备时间。
在电解线切割中，由于线电极完全裸露在电解液中，线电极的表面与已加工表面之间有电场存在，形成杂散电流，已加工表面发生杂散腐蚀，导致加工定域性降低和加工精度的下降。杂散腐蚀现象在镍基合金和钛合金加工时较为明显。在常规电解加工中，为了解决这一问题，提高加工定域性，许多研究人员进行了大量探索。汪红，吴静等人采用电泳的方法实现了对电极绝缘，从而改善了加工定域性。陈伟，高峰等人采用微弧氧化和阴极电泳工艺在钛电极表面得到由陶瓷膜和电泳漆膜组成的双绝缘层，达到了改善加工定域性的效果。然而，上述绝缘方法主要用于小孔的电解加工。电解线切割加工线电极主要为圆柱状的金属丝，采用上述绝缘方法难以对电解线切割中的线电极进行绝缘。
发明内容
本发明提出了一种基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割加工方法，提高了加工定域性，解决了原有电解线切割加工中，杂散腐蚀严重以及加工精度低等问题，显著地提高了加工精度。
一种基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割加工方法，其特征在于包括以下过程：
步骤1、通过电化学的方法，将线电极一侧进行超亲水,另一侧进行超疏水处理；
步骤2、将处理过的线电极安装在丝块上，使线电极的超亲水面正对加工表面，使线电极的超疏水面背对加工表面；
步骤3、将丝块装夹在Z轴上，将工件固定在溶液槽内，调节X轴，Y轴，Z轴的相对位置；
步骤4、将丝块接直流电源的负极，工件接直流电源的正极，接通电源，开始电解线切割加工。
本方法是基于改变线电极表面润湿性的方法，将线电极表面进行超亲水和超疏水处理，使用表面超亲水和超疏水处理后的线电极作为阴极，进行电解线切割加工有以下优点:
1、在电解加工过程中，阴极表面会有气体生成。加工过程中产生的气泡难以从上述线电极上的超疏水表面脱离而吸附在超疏水表面上形成气膜。气膜的存在使超疏水表面和已加工表面之间不存在电场，从而杂散电流被屏蔽，加工过的工件表面不会被二次加工,提高电解线切割加工的加工定域性和加工精度。
2、上述线电极的超亲水表面的存在，可以急剧增加线电极表面与溶液间的表面张力。这样，减小了线电极与工件间的速度变化梯度。即使远离线电极而靠近工件表面的溶液也可以以一定的速度运动。进而能够更有效的带动周围电解液一起运动，显著提高传质作用。此外，加工产生的气泡更容易从超亲水表面脱离，线电极能与电解液更好的接触，使电解液导电率基本保持不变，保证加工速率。
所述的基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法，其特征在于：在电解线切割加工中，对于二维复杂图形的加工，通过数字控制方法自动调整上述线电极，使超亲水表面始终正对进给方向。可保证复杂形状加工的精确性。由此可见，采用本方法进行电解线切割，可以减少杂散腐蚀，大幅提高加工定域性，改善加工精度。
所述的基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法，其特征在于：对线电极进行超亲水和超疏水处理时，线电极的超疏水表面与超亲水表面比例，根据加工材料性质和所需加工表面的电流密度来确定。因此根据不同的加工材料，通过调控超疏水与超亲水表面的比例，可调控加工表面的电流密度。
附图说明
图1是未处理的线电极示意图;
图2是超亲水和超疏水处理后的线电极示意图;
图3是电解线切割装置示意图;
图4是超亲水和超疏水处理后的线电极进行电解线切割加工示意图;
图5是电解线切割中加工区域电解液速度分布图;
图中标号名称：1、未处理的线电极，2、超亲水和超疏水处理后的线电极，3、超疏水线电极表面，4、超亲水线电极表面，5、电源，6、丝块，7、Z轴，8、工件，9、溶液槽，10、X轴，11、Y轴。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明一种基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割加工方法及装置，包括以下步骤：
步骤1、通过电化学的方法，将线电极进行超亲水和超疏水处理；
步骤2、将处理过的线电极安装在丝块上，使线电极的超亲水面正对加工表面，使线电极的超疏水面背对加工表面；
步骤3、将丝块装夹在Z轴上，将工件固定在溶液槽内，调节X轴，Y轴，Z轴的相对位置；
步骤4、将丝块接直流电源的负极，工件接直流电源的正极，接通电源，开始电解线切割加工。
结合图5所示，上述线电极超亲水表面的存在，可以急剧增加线电极表面与溶液间的表面张力。因此，当线电极上下运动时，线电极的运动速度在加工间隙间减小的梯度变缓，且速度传递到工件表面处时不为零。所以，远离线电极位于工件表面处的溶液不再处于静止状态，而是能够随线电极以一定的速度一起运动。因而，线电极能有效的带动周围电解液一起运动，显著提高传质作用。

Claims (3)

1.一种基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法，其特征在于包括以下过程：
步骤1、通过电化学的方法，将线电极（1）一侧进行超亲水,另一侧进行超疏水处理；
步骤2、将处理过的线电极（2）安装在丝块（6）上，使线电极的超亲水面（4）正对加工表面，使线电极的超疏水面（3）背对加工表面；
步骤3、将丝块（6）装夹在Z轴（7）上，将工件（8）固定在溶液槽（9）内，调节X轴（10），Y轴（11），Z轴（7）的相对位置；
步骤4、将丝块（6）接直流电源（5）的负极，工件（8）接直流电源（5）的正极，接通电源，开始电解线切割加工。
2.根据权利要求1所述的基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法，其特征在于：在电解线切割加工中，对于二维复杂图形的加工过程中，上述超亲水和超疏水处理后的线电极（2）根据图案进行转动，使得超亲水表面始终正对进给方向。
3.根据权利要求1所述的基于线电极表面润湿性调控的高定域性电解线切割方法，其特征在于：上述线电极（1）在超亲水和超疏水处理时，线电极的超疏水表面（3）与超亲水表面（4）比例，根据加工材料性质和所需加工表面的电流密度来确定。
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