一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法

专利2026-02-25  8


本发明涉及微细电解加工,具体为一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法。


背景技术:

1、微细电解加工是基于电化学离子去除原理来微量溶解工件的技术,理论上可以达到原子级的加工精度,具有高效、低成本、与材料硬度无关、不产生加工应力等原理上的优势,在微细加工方面存在着巨大的发展潜力。微细电解线切割是电解原理和线切割形式相结合的一种新型微细电解加工技术,由于线电极没有损耗,可以采用微米级直径金属丝做电极,加工出数微米的切缝。

2、尽管微细电解线切割加工技术在金属材料微结构加工中展现了巨大的优越性和广泛的应用前景,但是在电解线切割加工过程中仍存在一些问题。在加工过程中阴极产生的气泡、阳极产生的离子和不溶性加工产物,这些加工产物蓄积在微缝结构的加工间隙内,导致新鲜电解液的更新不畅、电导率均匀性下降,如果不能及时排出,将造成加工速度、精度、质量的降低,甚至短路等导致加工无法持续进行。

3、为了有效地移除电解产物,保证加工的持续进行,研究人员提出了线电极轴向微幅振动、线电极环形走丝、压电陶瓷低频振动等方法,由于线电极为微米级别的圆柱形金属丝外表面光滑,其拖曳扰动能力有限,在加工高深宽比结构时产物的排出作用较弱,导致加工短路,加工不能稳定进行,因此线电极轴向微幅振动、线电极环形走丝增加传质的能力欠佳,压电陶瓷低频振动在一定程度上改善了加工间隙流场,但是仍存在加工产物和气泡附着在电极丝和工件表面的问题。此外,研究人员提出了线电极径向往复振动的方法提高传质,但是该方法仅适用于简单的直线型结构,在加工复杂轨迹时线电极径向往复振动难以实现。

4、专利公开号为cn108788352b公开了一种线电极工件异速复合运动微细电解线切割加工方法,具体公开了线电极和工件在加工方向上进行异速相对切割运动,静止的电解液反向流动冲刷间隙内的产物排出;线电极和工件在垂直于加工方向上进行交替往复运动,辅助间隙内传质,但是工件表面的不溶性产物离线电极较远,工件对不溶性产物的“拖拽”力较弱,刚排出不溶性产物会再次进入加工间隙,且线电极和工件仅在加工方向上进行异速相对切割运动无法使加工间隙内的加工产物无法得到了全方位彻底的冲刷,存在加工区域内的电解液流动性较差,加工间隙内电解液流动与更新较慢、传质速度较慢、加工产物无法得到了全方位彻底的冲刷,加工间隙内的加工产物无法快速排出,从而影响加工稳定性、加工精度和加工效率等问题。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷,提供一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,强迫加工区域静止的电解液流动,大大增加了电解液的流动性,加快加工间隙内传质速度,加工间隙内电解液快速流动与更新,加工间隙内加工产物得到了全方位彻底的冲刷,加工间隙内的电解液充分流动致使加工产物更快的迁移与扩散,进一步提高了加工间隙内的加工产物排出速度,改善了电导率的均匀分布,避免短路现象的发生,从而显著提高加工稳定性、加工精度和加工效率,可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,包括线电极与工件同时进行同步波动和差速运动,所述的同步波动为线电极与工件同步向上倾斜和向下倾斜的连续摆动,线电极与工件的同步波动使加工区域的电解液沿同步波动的反方向流动,从而使加工间隙内的加工产物被电解液沿同步波动的反方向冲刷流出;所述的差速运动为线电极与工件在加工方向作同向的差速移动,使线电极和工件在加工方向上处于异速追赶式的运动状态,实现加工区域的实时换位,将被排出加工间隙的电解产物抛弃在远离加工区域的位置,进而更新加工间隙内电解液;线电极与工件在同步波动和差速运动的复合运动作用下,加工产物沿进给运动的反方向从加工间隙流出,加工区域不断变换,使加工间隙内电解液快速流动与更新、加工产物快速排出。

3、进一步的,所述的差速运动中当线电极作进给运动时,线电极运动速度v1大于工件运动速度v2,且线电极运动速度v1与工件运动速度v2的速度差为线电极的进给速度。

4、进一步的,所述的差速运动中当工件作进给运动时,线电极运动速度v3大于工件运动速度v4,且线电极运动速度v3与工件运动速度v4的速度差为线电极的进给速度。

5、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

6、1、本发明的线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,本方法利用线电极与工件的同步波动加快电解液的更新速度与加工间隙内产物的快速排出,相比于现有的线电极环形走丝或轴向振动,其运动对电解液的流动影响很小,远没有同步波动对电解液流动的影响大,本方法中线电极与工件同步波动带动静止的电解液流动,在波动的方向上对强迫电解液产生流动,这种波动方向与现有方法对电解液产生流动的方向是不同的,电解液充分流动致使加工产物更快的迁移与扩散。

7、2、本发明的线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,本方法利用线电极与工件差速运动增大电解液的流动性,相比于现有的线电极环形走丝或轴向振动,其运动范围小,电解液以轴向流动为主,流动性弱,本方法中线电极与工件以不同的速度同时运动,强迫静止的电解液沿进给反方向流动,大大增加了电解液的流动性,加快加工间隙内传质速度。

8、3、本发明的线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,该方法中线电极与工件同步波动与差速运动组成复合运动,线电极与工件沿复合运动方向不断变更位置,强迫电解液也在复合运动方向不断的流动,加工间隙内加工产物得到了全方位彻底的冲刷,加快了加工产物的排出,提高了传质的效率,又实现了微细电解线切割的高质量加工。

9、4、本发明的线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,实现了加工间隙内对加工产物全方位彻底的冲刷与排出,又能保证加工间隙内的电解液及时的更新,改善了电导率的均匀分布,避免短路现象的发生,从而显著提高加工稳定性、加工精度和加工效率。



技术特征:

1.一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,其特征在于:包括线电极(1)与工件(2)同时进行同步波动和差速运动,所述的同步波动为线电极(1)与工件(2)同步向上倾斜和向下倾斜的连续摆动,线电极(1)与工件(2)的同步波动使加工区域的电解液沿同步波动的反方向流动,从而使加工间隙内的加工产物被电解液沿同步波动的反方向冲刷流出;所述的差速运动为线电极(1)与工件(2)在加工方向作同向的差速移动,使线电极(1)和工件(2)在加工方向上处于异速追赶式的运动状态,实现加工区域的实时换位,将被排出加工间隙的电解产物抛弃在远离加工区域的位置,进而更新加工间隙内电解液;线电极(1)与工件(2)在同步波动和差速运动的复合运动作用下,加工产物沿进给运动的反方向从加工间隙流出,加工区域不断变换,使加工间隙内电解液快速流动与更新、加工产物快速排出。

2.根据权利要求1所述的一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,其特征在于:所述的差速运动中线电极(1)向工件(2)作相对进给运动,线电极运动速度v1大于工件运动速度v2,且线电极运动速度v1与工件运动速度v2的速度差为线电极(1)的进给速度。

3.根据权利要求1所述的一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,其特征在于:所述的差速运动中工件(2)向线电极(1)作相对进给运动,线电极运动速度v3小于工件运动速度v4,且线电极运动速度v3与工件运动速度v4的速度差为工件(2)的进给速度。


技术总结
本发明公开了一种线电极工件差速同步波动微细电解线切割加工方法,包括线电极与工件同时进行同步波动和差速运动,同步波动为线电极与工件同步向上倾斜和向下倾斜的连续摆动,线电极与工件的同步波动使加工区域的电解液沿同步波动的反方向流动,使加工产物被电解液沿同步波动的反方向冲刷流出;差速运动为线电极与工件在加工方向作同向的差速移动,使线电极和工件在加工方向上处于异速追赶式的运动状态,实现加工区域的实时换位,更新加工间隙内电解液;本发明具有全方位彻底的冲刷加工间隙内加工产物,加工间隙内的电解液充分流动,改善了电导率的均匀分布,提高加工稳定性、加工精度和加工效率等优点。

技术研发人员:毕晓磊,李学民,付宁,程雪利,田长留,康玉辉,陈荣尚,李辉,裴文超,李美美
受保护的技术使用者:河南工学院
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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