CN108746894B - 微细管电极脉动态电解切割方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微细管电极脉动态电解切割方法，属于电化学加工领域。其主要特征在于：选用一端封闭的微细金属管作为电解切割时的工具阴极，且微细管电极侧面轴向均布开设阵列小孔；电解切割时，高速流动的电解液经过两位三通换向阀注入到两根上下往复运动的微细管电极中，从阵列小孔中射出，对工件进行蚀除切割。两根微细管电极同时使用，提高了电解切割效率；两位三通换向阀高频换向，电解液在两根微细管电极中依次切换流通，加工间隙的电解液流动呈现脉动态，电解液的脉动流动扰动性强、紊动能量大，加快了加工间隙内“废旧电解液”和电解产物的排出，提高了电解切割效率和加工精度；微细管电极上下往复运动，使得电解液在工件厚度方向上的冲击位置不断变化，加工间隙内的电解液流场周期性变化，流场均匀性与一致性得以提升，加工精度得到提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种微细管电极脉动态电解切割方法，属于电化学加工领域。
背景技术
电解线切割加工技术是基于电化学阳极溶解原理，采用微细金属丝作为工具阴极，结合工件的平面运动对其进行切割的一种加工技术。电解加工时工件连接电源正极，金属线电极连接电源负极，工件和金属线电极之间通过电解液形成导通电路，工件便开始以离子的形式溶解蚀除。工具电极和工件之间始终保持一定间隙、不会接触，工件不会产生加工残余应力、重铸层，工具电极也不会有损耗；工件以离子的形式被蚀除切割，加工高精度很高。
但是电解线切割也有一定的局限性：电解切割效率较低，可切割工件厚度能力有限。因为电解切割加工间隙很小，电解产生的微小氢气泡和电解产物很难从加工间隙内排出，蓄积在加工间隙内会改变电解液的成分和浓度，影响电解加工的稳定性，同时新鲜的电解液很难流入到加工间隙内，降低了电解反应速度，严重时会出现短路现象。尤其是在切割大厚度工件时，工件的厚度越大，沿线电极轴向深度越深，电解产物越难以排出，电解液越难以更新。
针对大厚度工件的高效电解切割加工，研究人员提出了轴向冲液电解切割方法，该方法是将微细线电极穿过微小喷嘴，电解切割时，电解液从微小喷嘴中喷射出，包裹着微细线电极冲进加工间隙内，并将电解产物冲出，达到更新电解液和排出电解产物的目的。但是该方法也有一定的缺陷：电解液从喷嘴中喷出后会发散，电解液束呈现喇叭状，降低了电解切割精度，并且工件厚度太大时，由于切缝太深、太小，电解液在加工间隙内的流速降低，甚至不能快速冲出。
为此，研究人员又提出了微细管电极电解切割方法，选用开有阵列小孔的微细金属管作为电解切割时的工具阴极，电解加工时，电解液从微细管电极的端面注入、从阵列小孔中射出，直接到达加工间隙内，迅速冲出电解产物，实现快速更新电解液的目的。但是该方法也不完美：电解液直接冲击到的区域流速高，电解蚀除量大，未被直接冲击到的区域流速低，电解蚀除量小，在这种“稳定”的冲液模式下，沿工件厚度方向，加工间隙内的电解液流场均匀性与一致性较差，导致加工精度不高。
发明内容
为了进一步提高微细管电极电解切割效率及加工精度，实现微细管电极电解切割加工技术的工业应用化，本发明提出了微细管电极脉动态电解切割方法。
一种微细管电极脉动态电解切割方法，其特征在于：选用一端封闭的微细金属圆管作为电解切割时的工具阴极，且微细管电极侧面轴向开设阵列小孔；电解切割时，高速流动的电解液经过多位多通换向阀注入到若干根上下往复运动的微细管电极中，从阵列小孔中射出，对工件进行蚀除切割；几根微细管电极同时使用，使得电解切割效率成倍增加；多位多通换向阀高频换向，电解液在若干根微细管电极中依次切换流通，加工间隙内的电解液流动呈现脉动态，电解液的脉动流动扰动性强、紊动能量大，加快了加工间隙内废旧电解液和电解产物的排出，提高了电解切割效率和加工精度；几根微细管电极共用一套电解液循环系统，保证了几条加工间隙内电解液流态相同、几条切缝的切割量相同，提高了电解切割精度。
根据上述的脉动态电解切割方法，其特征在于：微细管电极做上下往复运动，运动幅值等于阵列小孔的分布间距；由于微细管电极始终做上下往复运动，使得电解液在工件厚度方向上的冲击位置不同，加工间隙内的电解液流场周期性变化，流场均匀性与一致性得以提升，加工精度得到提高。
根据上述的电解切割方法，其特征在于：多位多通换向阀为二位三通换向阀，一共有两根微细管电极。
本发明的有益效果在于：
1、本发明提出的双微细管电极脉动态电解液切割方法，采用两根微细管电极同时进行电解切割，使得电解切割效率成倍增加。
2、多位多通换向阀高频换向，电解液在若干根微细管电极中依次切换流通，加工间隙内的电解液流动呈现脉动态，电解液的脉动流动扰动性强、紊动能量大，加快了加工间隙内废旧电解液和电解产物的排出，提高了电解切割效率和加工精度；几根微细管电极共用一套电解液循环系统，保证了几条加工间隙内电解液流态相同、几条切缝的切割量相同，提高了电解切割精度。
3、由于微细管电极始终做上下往复运动，使得电解液在工件厚度方向上的冲击位置不同，加工间隙内的电解液流场周期性变化，流场均匀性与一致性得以提升，加工精度得到提高。
附图说明
图1是双微细管电极脉动流场电解切割示意图；
图2是微细管电极结构示意图；
图3是双微细管电极脉动流场电解切割装置结构示意图。
其标号名称分别为：1、两位三通换向阀，2、液压泵，3、过滤器，4、流道，5、储液箱，6、电解液，7、阴极夹具，8、转向伺服电机，9、脉冲电源，10、微细管电极，11、工件，12、阳极夹具，13、电解液槽，14、机床工作台，15、阵列小孔。
具体实施方式
根据图2所示，本发明中所选用的微细管电极10为一端封闭的微细金属圆管，一端封闭的微细金属圆管，且微细管电极10侧面轴向开设阵列小孔15。
根据图1所示，本发明提出的微细管电极脉动态电解切割方法，
电解切割时，高速流动的电解液6经过多位多通换向阀1注入到若干根上下往复运动的微细管电极10中，从阵列小孔15中射出，对工件11进行蚀除切割；多位多通换向阀1高频换向，电解液6在若干根微细管电极10中依次切换流通，加工间隙内的电解液6流动呈现脉动态；几根微细管电极10共用一套电解液循环系统，保证了几条加工间隙内电解液6流态相同、几条切缝的切割量相同，提高了电解切割精度；微细管电极10做上下往复运动，运动幅值等于阵列小孔15的分布间距，由于微细管电极10始终做上下往复运动，使得电解液在工件厚度方向上的冲击位置不同。
结合图3，本发明提出的“微细管电极脉动态电解切割方法”实施过程如下：
步骤1、电解液槽13安装在机床工作台14上，阳极夹具12安装在电解液槽13中，工件11安装在阳极夹具12中；
步骤2、转向伺服电机8和微细管电极10安装在阴极夹具7中，阴极夹具7安装在机床Z轴上；
步骤3、启动液压泵2，电解液6依次通过流道4、过滤器3、液压泵2、两位三通换向阀1、微细管电极10，从阵列小孔15射出后落入电解液槽13中，然后流回储液箱5；
步骤4、控制机床Z轴，带动阴极夹具7及微细管电极10做上下往复运动，运动幅值等于阵列小孔15的分布间距；
步骤5、工件11接脉冲电源9正极，微细管电极10接脉冲电源9负极，启动脉冲电源9，通过机床控制微细管电极10与工件11之间的相对运动，完成对工件11的切割；转向切割时，根据单位时间内在X、Y方向的相对位移量，转向伺服电机8带动微细管电极10转动一定角度，从而改变电解液6的喷射方向，结合工件11与微细管电极10之间的相对运动，实现转向电解切割；
步骤6、加工完毕后，关闭脉冲电源6、液压泵2，分离、清洗工件11。
Claims (2)
1.一种微细管电极脉动态电解切割方法，其特征在于：
选用一端封闭的微细金属圆管作为电解切割时的工具阴极，且微细管电极（10）侧面轴向开设阵列小孔（15）；
电解切割时，高速流动的电解液（6）经过多位多通换向阀（1）注入到若干根上下往复运动的微细管电极（10）中，从阵列小孔（15）中射出，对工件（11）进行蚀除切割；几根微细管电极（10）同时使用；
多位多通换向阀（1）高频换向，电解液（6）在若干根微细管电极（10）中依次切换流通，加工间隙内的电解液（6）流动呈现脉动态，电解液（6）的脉动流动扰动性强、紊动能量大，加快了加工间隙内废旧电解液和电解产物的排出；
微细管电极（10）做上下往复运动，运动幅值等于阵列小孔（15）的分布间距；由于微细管电极（10）始终做上下往复运动，使得电解液（6）在工件（11）厚度方向上的冲击位置不同，加工间隙内的电解液（6）流场周期性变化，流场均匀性与一致性得以提升；
几根微细管电极（10）共用一套电解液循环系统，保证了几条加工间隙内电解液（6）流态相同、几条切缝的切割量相同，提高了电解切割精度。
2.根据权利要求1所述的微细管电极脉动态电解切割方法，其特征在于：
上述多位多通换向阀（1）为二位三通换向阀（1），一共有两根微细管电极（10）。
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