CN205393716U - 制取电火花线切割工作液配制溶剂的装置 - Google Patents

Abstract

一种制取电火花线切割工作液配制溶剂的装置，所述的装置包括冷凝装置、废液箱、电气柜、储水箱和工作液箱等，用气管把冷凝装置、废液箱、电气柜连接，三者按照从上到下的顺序安装，用电气柜内的热空气加热废液箱内的废液和气体，通过热动力循环将废液箱中的湿热气体送入冷凝装置进行冷凝，从冷凝装置出来的干冷空气再通入电气柜，形成内部气体回路；另将机床周边空气通入冷凝装置制取液态水，作为外部气路。制取的冷凝水送入储水箱，配液完成后通入工作液箱进行加工使用，工作液失效后再通入废液箱，形成工作液溶剂的液路循环。本实用新型既解决了线切割工作液配液水源的问题，又改善了电火花线切割的加工效果，提高了电火花线切割机床的适用性，同时也提高了机床的自动化程度。

Description

制取电火花线切割工作液配制溶剂的装置

技术领域

本实用新型涉及一种电火花线切割技术，尤其是一种电火花线切割工作液供给系统，具体地说是一种从常温空气中制取液态水作为电火花线切割工作液配制用溶剂的装置。

背景技术

随着我国机械制造业的发展，电火花线切割机床已成为该行业的重要加工设备，电火花线切割还在大量异型零件和难加工材料的加工中起着难于替代的作用。

电火花线切割工作液（以下简称工作液）对电火花线切割的放电加工起着至关重要的作用。电火花放电必须在具有一定绝缘性能的液体介质中进行，工作液的绝缘性不但能压缩放电通道，使火花放电的能量集中在一个比较小的区域里以强化电蚀效果，还有助于放电通道的消电离在极短的时间内完成，防止电弧放电的产生。若工作液的绝缘性能差，则不利于形成放电通道，会加大电解作用，消耗放电能量，削弱火花放电的蚀除作用，电解作用不但会降低加工的稳定性和效率，还会增加工件加工面变质层，使得表层硬度降低，出现显微裂纹，降低工件的表面质量。放电介质的绝缘性主要取决于其中的离子浓度，而溶液中离子浓度的高低体现为电导率的大小。

工作液由工作液原液和工作液溶剂组成，溶剂作为重要组成部分，它的电导率对所配工作液的性能有很大的影响。理论上最好以蒸馏水（电导率=1.0μS/cm）作为工作液的溶剂，在实际应用中一般采用自来水作为溶剂配制工作液。以杭州为例，自来水已可基本满足电火花线切割的加工要求，同在杭州取不同水源进行采样、测试（冬季温度为7℃时），自来水电导率约为23μS/cm，地下水的电导率约为53μS/cm，自制冷凝水的电导率约为2.3μS/cm。可知冷凝水的电导率比自来水的要小一个数量级，与蒸馏水非常接近，所以采用比自来水电导率更小的冷凝水作为工作液溶剂会更有助于改善往复电火花线切割的放电加工的工艺效果。

我国幅员辽阔，各地区水质不同，丰水区大都使用地表水，缺水区基本使用深井地下水，水中所含离子数浓度区别非常大，这个不同将导致电火花放电加工工艺效果有很大差异，甚至导致不能正常加工。以南北方为例：南方主要采用地表水进行处理制取自来水，水质较软，所含离子浓度低，电导率较低，一般可作为工作液溶剂使用；北方多采用深井水进行处理制取自来水，水质较硬，所含离子浓度高，放电加工效果非常不好。不同溶剂配制的工作液由于溶剂所含离子浓度不同，使得加工稳定性、效率和工件表面质量有差异，还会影响电极丝的使用寿命,并且溶剂中离子浓度的不同导致放电间隙也不同，伺服控制也会受到影响，使得工艺库参数很难实现一致的加工效果。而冷凝水中离子浓度不会因地域的不同而变化，而采用冷凝水为电火花线切割工作液配制溶剂，避免了各地区水源水质的差异，在改善电火花线切割加工效果的同时，也提高了工艺的一致性、稳定性和机床的适用性。

常用的往复走丝电火花线切割机床工作液的寿命期一般为100小时左右，需要频繁更换工作液，而采用传统的做法是，先用人工搬运倾倒废液，然后人工取新水再配制工作液，过程繁琐、费时费力；同时废工作液的溢漏会影响生产环境的清洁；目前大部分工厂没有专门的污水处理装置，加上人为因素，失效的工作液极易作为废液直接排放，造成环境污染。如若能把废工作液全部蒸发制取冷凝水再作为工作液溶剂使用，既可以省去取水的麻烦，降低操作人员的劳动强度，提高工作效率，又可使加工蚀除物以固体的形式存放，避免了环境污染，也为废物回收利用创造了有利条件。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对不同地区电火花线切割工作液溶剂用水的离子浓度差异大，导致机床工艺库参数难以实现稳定加工，一些地区因为溶剂的离子浓度过高而难以实现良好的加工工艺效果以及换液配液时人员劳动强度大，污染环境的现状，设计一种利用冷凝装置从空气中制取冷凝水作为电火花线切割工作液溶剂的装置。

本实用新型的技术方案是：

一种制取电火花线切割工作液配制溶剂的装置，其特征是它包括废液箱3、冷凝装置15、储水箱6和工作液箱9，工作液箱9中安装有将其中的失效工作液泵入废液箱3的水泵10，废液箱3通过管道与电气柜1相连通，并通过安装在管道或废液箱上的风扇11将电气柜中的热空气送入废液箱3中加热废液箱3中的废水以产生湿热空气；产生的湿热空气通过管道送入冷凝装置15中，冷凝装置15再通过不同的管道将产生的电导率不超过10μS/cm的冷凝水和干冷空气分别送入储水箱6和电气柜1中，储水箱6中的冷凝水在安装在工作液箱9中的效能传感器8的控制下送入工作液箱中。

所述的废液箱3安装有使其保持恒温的加热层12和供外部湿热空气进入的单向进气口14，加热层12受控于加热温控装置4。

所述的储水箱6还连接有热空气冷凝装置16，热空气冷凝装置16将外部空气冷凝形成电导率不超过10μS/cm的冷凝水和干冷空气，冷凝水通过管道送入储水箱中，干冷空气通过管道输出至需要空气冷却的场所。

本实用新型的技术方案之四是：一种电火花线切割机床，其特征是它安装有所述的制取电火花线切割工作液配制溶剂的装置。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过从空气中取水作为电火花线切割工作液的溶剂使用，有以下几点好处：

（1）制水纯净，极有利于电火花线切割加工工艺指标的提高和一致性。各地区水源不同，水中所含离子浓度有很大差异，不同溶剂配制的工作液由于离子浓度的不同，不但影响加工效率和工件表面质量，还会影响电极丝的损耗和使用寿命,并且溶剂中离子浓度的不同导致放电间隙不同，伺服控制也会受到影响，使得工艺库参数很难实现稳定加工。该方法制取的冷凝水中离子数较之自来水、地下水要少很多，而溶剂的离子浓度体现在电导率上，在杭州西湖区、气温15℃的条件下，经过多次测量：地下水的电导率≈65μS/cm；自来水电导率≈30μS/cm；冷凝水的电导率介于3.5μS/cm和9.2μS/cm（根据位置不同有差异）。并且，该系统制取的冷凝水避免了不同地区水源水质硬软的差异，其电导率都远低于自来水和地下水，不但有利于机床的切割加工，还能提高机床在不同地区的适用性。

（2）提高机床操作的自动化，节省人力、物力，有利于生产环境的清洁。一般工作液的寿命期为100小时左右，需要频繁换液，而传统的往复走丝电火花线切割机床工作液大多靠人力接水配液，倾倒废液，过程繁琐、费时费力，并且脏污工作液容易溢漏，影响车间环境的清洁。采用该方法从空气中制取冷凝水接入储水箱中作为工作液溶剂使用，大大降低了人员操作的劳动强度，提高了工作效率。

（3）绿色环保。该方法主要利用废液箱中的湿热空气来制取冷凝水，是对脏污工作液的再利用，省去了倾倒废液的麻烦，避免了对周边环境的污染，同时节约了大量的水资源。

（4）循环利用、降低成本。一些地区水质过硬，不能满足正常使用，工作人员甚至需要专门购买质量好的纯净水作为工作液溶剂使用，而采用该方法从废液箱中蒸发的湿热空气以及周边的空气中制取冷凝水，对废液进行回收利用，基本实现工作液溶剂的循环自给，降低了成本。

（5）系统内部的气路循环使得总有干冷的空气通入电气柜，既能保证电气柜内的清洁，又能很好地起到散热作用；若机床所在空间较小，则该系统能一定程度上降低空间的湿度，有利于机床防锈。

附图说明

图1是本实用新型的空气中制取水作为电火花线切割工作液溶剂的装置示意图之一。

图2是本实用新型的空气中制取水作为电火花线切割工作液溶剂的装置结构示意图之二。

图3是本实用新型的空气中制取水作为电火花线切割工作液溶剂的流程图。

图中：1-电气柜，2-废液箱开口处，3-废液箱，4-加热温控装置，5-液位传感器a，6-储水箱，7-液位传感器b，8-效能传感器，9-工作液箱，10-水泵，11-风扇，12-加热层，13-气阀，14-外部空气，15-冷凝装置；16-热空气冷凝装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。

如图3所示。

一种制取电火花线切割工作液配制溶剂的方法，其实质是将含有水汽的空气送入冷凝装置中冷却形成电导率不超过10μS/cm的液态水作为电火花线切割工作液配制溶剂。所述的含有水汽的空气包括常温外界空气、废液箱产生的空气、电气柜产生的热气、机床周围产生的热空气，也可是其它热源产生的热空气，而将外界空气和电气柜产生的空气导入废液箱中来提高空气的温度及湿度后送入冷凝装置中产生液态冷水作为电火花线切割工作液配制溶剂是目前行之有效的最佳方法，为了提高冷凝水制取效果，当利用废液箱时可在废液箱中安装加热装置以提高湿热空气产生效率。

图2、3是本实用新型在线切割机床中使用的二个具体的应用实例，它包括以下步骤：

首先，将失效的工作液箱泵入废液箱中；

其次，将电气柜中的热空气和/或外界热空气（如机床周围产生的热空气、其它热源产生的热空气等）导入废液箱中加热废液箱中的废液，产生湿热空气，同时通过加热装置保持废液箱中的温度恒定以提高制取冷凝水的效率和稳定性；为了提高冷凝水制取效率，还可再增加一个直接将热空气冷凝成液态水的第二冷凝装置（如图2中的热空气冷凝装置16）；

第三，将废液箱中的湿热空气送入冷凝装置中，使湿热空气冷却形成电导率不超过10μS/cm的冷凝水和干冷空气；

第四，将冷凝水送入储水箱中备用，将干冷空气送入电气柜以便对电气柜进行冷却；

第五，在工作液箱中效能传感器的控制下，先将失能的工作液泵入废液箱中，同时将储水箱中的冷凝水送入工作液箱中作为电火花线切割工作液配制溶剂。

实施例二。

如图1所示。

一种制取电火花线切割工作液配制溶剂的装置，它包括废液箱3、冷凝装置15、储水箱6和工作液箱9，工作液箱9中安装有将其中的失效工作液泵入废液箱3的水泵10，废液箱3通过管道与电气柜1相连通，并通过安装在管道或废液箱上的风扇11将电气柜中的热空气送入废液箱3中加热废液箱3中的废水以产生湿热空气；产生的湿热空气通过管道送入冷凝装置15中，冷凝装置15再通过不同的管道将产生的电导率不超过10μS/cm的冷凝水和干冷空气分别送入储水箱6和电气柜1中，储水箱6中的冷凝水在安装在工作液箱9中的效能传感器8的控制下送入工作液箱中。所述的废液箱3安装有使其保持恒温的加热层12和供外部湿热空气进入的单向进气口14，加热层12受控于加热温控装置4。如图1所示，先用气管将废液箱3、冷凝装置15和电气柜1连通，形成气体回路。电气柜1置于废液箱3下方，冷凝装置15置于废液箱3上方，则电气柜1内的热空气因为密度小而沿管道上升，从一侧通入废液箱3的加热层内，按图示箭头方向在废液箱的加热层内流动，将热量传递给箱体，进而加热箱内废液，然后从一侧通入废液箱内部，用余热升高废液上部空气的温度以提高其饱和湿度，并提供动力，使得废液蒸发后的湿热空气从废液箱3另一侧通入冷凝装置15，湿热空气中的水蒸气在冷凝室内遇冷凝结为液态水送入储水箱6，湿热空气经过冷凝系统处理后变为干冷空气，通过管道与电气柜1连接，形成气体回路，整个系统通过热动力实现气路循环。通过增大废液箱3的底面积，来提高废液的蒸发面积；并通过加热温控装置4来保持废液箱3内的温度恒定，以提高制取冷凝水的效率和稳定性。废液箱3与电气柜1连接的一侧装有风扇11，由控制器控制风扇11每隔一段时间工作一次，以加快空气流动速度，提高制水速度。刚开始，废液箱内装有废液，以一箱冷凝水作为基础溶剂，配工作液进行加工，当效能传感器8检测到工作液箱9内的工作液失效，则控制器控制水泵10工作，将失效工作液抽至废液箱3，进行水分的蒸发和冷凝，实现工作液溶剂的内部循环。当废液箱3中水位低于基础水位a，控制器控制气阀13打开，此时外部气路通畅，冷凝系统从外部空气中制取冷凝水，以补偿工作液溶剂在切割加工过程中的消耗，当储水箱6内水位到达设定液位b时，控制器控制气阀14关闭。这样，加工过程中工作液溶剂的损耗通过从外部空气14中制取的冷凝水来补充。多次循环后，从废液箱开口处2去除废液箱3中的残渣，进行回收利用。在冷凝装置15中，通过增大换热器表面面积提高热传递效率，使得使热空气冷却更为充分，从而提高装置的冷凝效率，以满足对工作液溶剂的需求。

实施例三。

如图2所示：用气管将冷凝装置15、废液箱3和电气柜1连通，三者按照从上到下的顺序安装，则热空气因密度小而上升，冷空气因密度大而下降，通过热动力循环将电气柜1内的热空气导入废液箱3的加热层内，热空气按图示箭头方向在废液箱的加热层内流动，将热量传递给箱体，进而加热箱内废液，然后从一侧通入废液箱内部，用余热升高废液上部空气的温度以提高其饱和湿度，并提供动力，使得废液蒸发后的湿热空气从废液箱3的另一侧通入冷凝装置15内。湿热空气中的大量水气在冷凝室内遇冷液化，生成的液态水送入储水箱6内，湿热空气变为干冷空气再通过管道导入电气柜内，往复循环形成内部气体回路；与此同时，将外部空气17通入热空气冷凝装置16内进行冷凝制水，制取的液态水也送入储水箱6内，此为外部气路，通过两台冷凝装置同时工作以提高制取液态水的效率。通过增大废液箱3的底面积，来提高废液的蒸发面积；并通过加热温控装置4来提高废液箱3内温度并保持恒定，以提高制取冷凝水的效率和稳定性。刚开始，废液箱3中装有废液，以一箱冷凝水作为基础溶剂，配工作液进行加工，当效能传感器8检测到工作液箱9内的工作液失效，则控制器控制水泵10工作，将失效工作液抽至废液箱3中，进行水分的蒸发和冷凝，实现工作液溶剂的内部循环。当废液箱3中水位低于基础水位b，控制器控制冷凝装置15停止工作，当储水箱6内水位到达设定液位a时，控制器控制冷凝装置15和热空气冷凝装置16都停止工作。多次循环后，从废液箱开口处2去除废液箱3中的残渣，进行回收利用。在冷凝装置15和热空气冷凝装置16中，通过增大换热器表面面积使得使热空气冷却更为充分，从而提高装置的冷凝效率，以满足对工作液溶剂的需求。

本实用新型的工作原理是：

本实用新型将冷凝装置、废液箱、电气柜用管道连接，三者按照从上到下的顺序安装，则热空气因密度小而上升，冷空气因密度大而下降，整个系统通过热动力实现气路循环。电气柜内的热空气对废液箱内的废液和空气进行加热，并将湿热的空气送入冷凝装置，湿热空气在冷凝室内遇冷温度降低，当降至露点温度以下，空气中所含的气态水达到饱和而凝结为液态水，从微观上来解释，即湿热空气中气态的水蒸气由于热传递温度降低，水蒸气分子的能量减小，当小到无法克服分子间的作用力时就会因为分子引力而变为液体。根据此原理液化制成冷凝水并送入储水箱，湿热空气经过冷凝系统处理后变为干冷空气，再通过管道与电气柜连接，形成气体回路。适当增大废液箱内的液面面积，提高废液的蒸发面积；通过加热温控装置保持废液箱内温度恒定，以提高制取冷凝水的效率和稳定性。对多次循环后废液箱中剩余的残渣进行回收利用。另外，还将外部空气导入冷凝装置制取液态水也作为溶剂使用。通过增大换热器表面面积使得使热空气冷却更为充分，从而提高装置的冷凝效率，以满足对工作液溶剂的需求。

本实用新型未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (3)

1.一种制取电火花线切割工作液配制溶剂的装置，其特征是它包括废液箱（3）、冷凝装置（15）、储水箱（6）和工作液箱（9），工作液箱（9）中安装有将其中的失效工作液泵入废液箱（3）的水泵（10），废液箱（3）通过管道与电气柜（1）相连通，并通过安装在管道或废液箱上的风扇（11）将电气柜中的热空气送入废液箱（3）中加热废液箱（3）中的废水以产生湿热空气；产生的湿热空气通过管道送入冷凝装置（15）中，冷凝装置（15）再通过不同的管道将产生的电导率不超过10μS/cm的冷凝水和干冷空气分别送入储水箱（6）和电气柜（1）中，储水箱（6）中的冷凝水在安装在工作液箱（9）中的效能传感器（8）的控制下送入工作液箱中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的废液箱（3）安装有使其保持恒温的加热层（12）和供外部湿热空气进入的单向进气口（14），加热层（12）受控于加热温控装置（4）。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征是所述的储水箱（6）还连接有热空气冷凝装置（16），热空气冷凝装置（16）将外部空气冷凝形成电导率不超过10μS/cm的冷凝水和干冷空气，冷凝水通过管道送入储水箱中，干冷空气通过管道输出至需要空气冷却的场所。