CN110238468B - 用于电火花加工的强化碎屑排屑方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其采用特定的水溶性线切割液，并且采用特定的高频脉冲电源和低频脉冲电源分两路同时叠加向电极间放送放电脉冲。通过本发明的技术方案可以实现下述有益效果：使大能量放电产生的碎屑的颗粒度大幅度减小，使大能量放电加工产生的碎屑能从狭窄缝隙中顺畅排出,以保持高效率(≧350mm2/min)稳定切割，消除或大大减少断丝现象；消除大脉放电加工后工件表面的类似焊接现象。

Description

用于电火花加工的强化碎屑排屑方法
技术领域
本发明涉及电火花加工领域，特别是涉及用于电火花加工的强化碎屑排屑方法。
背景技术
电火花加工是利用脉冲火花放电蚀除被加工材料来进行加工，加工电极与被加工材料之间因存在液态电介质并不接触，所以可用较软的电极(工具)加工硬而脆的金属等导体和半导体材料。电火花加工中以移动的线电极切割加工最为广泛。线电极切割有单向走丝(慢走丝)和往复走丝(快走丝)两大类型，其中往复走丝线切割是我国自主发展的具有完全知识产权的机、电、介质一体化技术，为我国所特有，其优点是设备造价低廉，钼合金线电极(钼丝)可多次反复放电使用。特别适合机械加工难以胜任的高硬度、高强度、高熔点、高韧性、高脆性材料(如：钨钼合金、记忆合金、镁合金、硬质合金、聚晶金钢石、钕铁硼等)的加工，广泛应用于模具制作、航天航空、医疗器械、仪器仪表、电子电器、机械制造等各领域的精密或异型零部件的加工、制造。
大多数情况下往复走丝线切割用于高效率切割，以提高生产力，但由于现有技术的局限目前一般切割效率达到200mm2/min以上时由于放电能量大，产生的放电产物碎屑的颗粒大，不容易从狭窄的缝隙中排出，因而很难实现200mm2/min以上的持续稳定高效率加工，有两种现象：
一是出现频繁断丝现象；
二是加工的工件表面有类似焊接现象。
发明内容
本发明旨在解决上述现有问题，创建了一套强化碎屑排屑的方法，消除或破坏往复走丝线切割过程中大脉冲放电在电极间产生大颗粒的条件，使大能量放电产生的碎屑的颗粒度减小50﹪，使碎屑能从狭窄缝隙中顺畅排出，实现了效率达350mm2/min以上的高效率稳定切割加工，大幅度提高了生产力。
本发明的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，包括：在电火花切割加工时采用水溶性线切割液；采用高、低频双频脉冲电源，采取双频放电脉冲叠加向电极间发送放电脉冲的方式，其中：所述高、低频双频脉冲电源是两个独立的电源，低频脉冲电源向电极间发送30～90微秒时长的大放电脉冲，高频脉冲电源向电极间发送100～500纳秒时长的微小放电脉冲；高频脉冲电源和低频脉冲电源分两路同时叠加向电极间放送放电脉冲。
优选地，所述水溶性线切割液包括如下组分：
Figure BDA0002143143940000021
优选地，低频脉冲电源向电极间发送70微秒时长的大放电脉冲，高频脉冲电源向电极间发送250纳秒时长的微小放电脉冲。
优选地，所述聚烷基二醇和/或多元醇选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种或多种，其中聚乙二醇的分子量为200～800。
优选地，所述水溶防锈剂为A1和A2的混合物，A1选自AQUALOX@240、硼酸、对叔丁基苯甲酸、C6～C14脂族二元酸和辛酸中的一种或多种，A2选自一乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、混合异丙醇胺、吗啉、丁醇胺中的一种或多种。
优选地，所述醇胺类选自单乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、丁醇胺、二乙二醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种；所述非离子表面活性剂选自酰胺、聚环氧乙烷-环氧丙烷醚和二羟基聚醚PE系列中的一种或多种。
优选地，所述阴离子表面活性剂选自醚羧酸盐、烷基磺酰胺羧酸盐、硫酸盐(酯)、磷酸盐(酯)中的一种或多种。
通过本发明的技术方案可以实现下述有益效果：
⑴.使大能量放电产生的碎屑的颗粒度大幅度减小，使大能量放电加工产生的碎屑能从狭窄缝隙中顺畅排出,以保持高效率(≧350mm2/min)稳定切割，消除或大大减少断丝现象；
⑵.消除大脉放电加工后工件表面的类似焊接现象。
附图说明
图1表示低频脉冲电源和高频脉冲电源的脉冲叠加的示波器所显示的波形。
具体实施方式
目前大多数情况下往复走丝线切割用于高效率切割，以提高生产力，但由于现有技术的局限目前一般切割效率达到200mm2/min以上时由于放电能量大，产生的放电产物碎屑的颗粒大，不容易从狭窄的缝隙中排出，因而很难实现200mm2/min以上的持续稳定高效率加工。
本发明提供了一种强化碎屑排屑的方法，其采用水溶性线切割液，并且采用特定的高频脉冲电源和低频脉冲电源分两路同时叠加向电极间放送放电脉冲。
本发明中优选的水溶性线切割液包括如下组分：
Figure BDA0002143143940000031
这种水溶性线切割液可以利用其具有高汽化临界点等特性，避免放电通道形成前汽化以保持溶液的介电性能；放电结束后高沸点和反溶解物质的协同效应使气化的介质快速恢复液态，实现及时消电离和冷却，防止气化或熔化的金属结瘤使之成碎屑并被包裹分散到混合液中。
本发明采用高、低频双频脉冲电源，采取双频放电脉冲叠加向电极间发送放电脉冲的方式，消除或破坏大脉冲放电在电极间产生大颗粒的条件，使大能量放电产生的碎屑的颗粒度大幅度减小，保持大能量放电加工产生的碎屑能被包裹分散到混合液中从狭窄缝隙顺畅排出。
这里，低频脉冲电源和高频脉冲电源是两个独立的电源，低频脉冲电源向电极间发送30～90微秒时长的大放电脉冲，高频脉冲电源向电极间发送100～500纳秒时长的微小放电脉冲；高频脉冲电源和低频脉冲电源分两路同时叠加向电极间放送放电脉冲。
低频脉冲电源和高频脉冲电源的脉冲叠加的示波器显示波形如附图1所示。
下面通过具体实施例详细地说明本发明的技术方案。
实例1：高效率切割试验
本实施例中采用2017年1月制造的安德建奇AR35-MA中走丝线切割机床，外加高频脉冲电源，切割Cr12模具钢、工件厚度70mm，电极采用￠0.18钼丝，走丝速度12m/s，切割加工3mm×70mm×120mm薄片。
放电介质(工作液)采用市售DIC-206水溶性线切割液(北京东兴润滑剂有限公司生产)；
高频脉冲电源发送：放电脉冲时长125纳秒、放电脉冲间隔125纳秒，平均电流6A；
低频脉冲电源发送：放电脉冲时长70微秒、放电脉冲间隔140微秒，平均电流14A；
实验结果：切割效率达到了380mm2/min，没有出现断丝现象，被加工面上也没有类似焊接现象。
实例2：粒度分布测试试验
本实施例中采用2001年出厂的迪蒙恒大BDK7725快走丝线切割机床，切割Cr12模具钢、工件厚度65mm，电极采用￠0.18钼丝，走丝速度12m/s，切割加工3mm薄片。
放电介质(工作液)采用市售DIC-206水溶性线切割液(北京东兴润滑剂有限公司生产)；
高频脉冲电源发送：放电脉冲时长250纳妙、放电脉冲间隔250纳妙，平均电流6.5A；
低频脉冲电源发送：放电脉冲时长32微妙、放电脉冲间隔128微妙，平均电流6.5A。
实验结果见下表：
Figure BDA0002143143940000051
从上表可以看出，采用现有技术只单独由低频脉冲电源加工时，平均电流只有10A产生的碎屑的最大粒度达到了17.377μm；而叠加了高频脉冲电源后加工，平均电流达到13A产生的碎屑的最大粒度只有11.565μm。
实验结果证明，本发明的技术方案可以大幅度减小放电切割加工产生的碎屑的颗粒度。
实例3：高效率切割的可靠性试验
本实施例中采用2018年制造的安德建奇AR40MA中走丝线切割机床，外加高频脉冲电源，切割Cr12模具钢、工件厚度70mm，电极采用￠2.0钼丝，走丝速度12m/s，切割加工3mm薄片。
放电介质(工作液)采用市售DIC-206水溶性线切割液(北京东兴润滑剂有限公司生产)；
高频脉冲电源发送：放电脉冲时长250纳秒、放电脉冲间隔250纳秒，平均电流6.5A；
低频脉冲电源发送：放电脉冲时长70微秒、放电脉冲间隔140微秒，平均电流13A；
实验结果：保持效率﹥350mm2/min，每次连续切割3～4小时，持续切割了20小时没有出现断丝现象，被加工面上也没有类似焊接现象。
实验结果证明，本发明的技术是实用可靠的，大幅度提高了电火花加工的生产力。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非用于限定本发明的保护范围。本领域技术人员应当理解的是，本发明的保护范围以所附的权利要求书为准。

Claims (8)

1.用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，包括：在电火花切割加工时采用水溶性线切割液；采用高、低频双频脉冲电源，采取双频放电脉冲叠加向电极发送放电脉冲的方式，其中：所述高、低频双频脉冲电源是两个独立的电源，低频脉冲电源向电极间发送30～90微秒时长的大放电脉冲，高频脉冲电源向电极间发送100～500纳秒时长的微小放电脉冲；高频脉冲电源和低频脉冲电源分两路同时叠加向电极间放送放电脉冲。
2.根据权利要求1所述的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其中，所述水溶性线切割液包括如下组分：
Figure FDA0002143143930000011
3.根据权利要求1所述的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其中，低频脉冲电源向电极间发送70微秒时长的大放电脉冲，高频脉冲电源向电极间发送250纳秒时长的微小放电脉冲。
4.根据权利要求2所述的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其中，所述聚烷基二醇和/或多元醇选自乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、丙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种或多种，其中聚乙二醇的分子量为200～800。
5.根据权利要求2所述的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其中，所述水溶防锈剂为A1和A2的混合物，A1选自AQUALOX@240、硼酸、对叔丁基苯甲酸、C6～C14脂族二元酸中的一种或多种，A2选自一乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、混合异丙醇胺、吗啉、丁醇胺中的一种或多种。
6.根据权利要求2所述的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其中，所述低泡环保乳化剂选自脂肪醇烷氧基化合物和脂肪醇乙氧基化合物的一种或两种。
7.根据权利要求2所述的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其中，所述阴离子表面活性剂选自醚羧酸盐、烷基磺酰胺羧酸盐、硫酸盐(酯)、磷酸盐(酯)中的一种或多种。
8.根据权利要求2所述的用于电火花加工的强化碎屑排屑方法，其中，所述醇胺类选自单乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺、二异丙醇胺、三异丙醇胺、丁醇胺、二乙二醇胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇中的一种或多种；所述非离子表面活性剂选自酰胺、聚环氧乙烷-环氧丙烷醚和二羟基聚醚PE系列中的一种或多种。
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