專利名稱：一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種線切割加工裝置及方法，特別是關(guān)于一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置及方法。
背景技術(shù)：
非導(dǎo)電材料如石英、耐熱玻璃和工程陶瓷等通常具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和良好的化學(xué)穩(wěn)定性等特性，在交通運(yùn)輸、機(jī)械機(jī)電、電子電工、信息產(chǎn)業(yè)和醫(yī)療衛(wèi)生等行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景。但由于這些材料具有高硬度、高強(qiáng)度以及脆性等特點(diǎn)，用傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法對(duì)其進(jìn)行切割加工非常困難。同時(shí)由于其不導(dǎo)電，所以也難以用常規(guī)的電火花線切割加工技術(shù)對(duì)其進(jìn)行加工。目前，國(guó)內(nèi)外非導(dǎo)電材料的切割方法主要有金剛石砂輪切割、固結(jié)金剛石線鋸切割、激光切割、等離子體切割、磨料水射流切割、輔助電極電火花線切割和電解電火花復(fù)合線切割等。金剛石砂輪切割和固結(jié)金剛石線鋸切割的主要問(wèn)題是工具磨損嚴(yán)重，生產(chǎn)成本高。激光切割、等離子體切割和磨料水射流切割都存在加工精度低，表面粗糙度高，加工厚度小的問(wèn)題。輔助電極電火花線切割方法是將非導(dǎo)電材料表面覆蓋一層導(dǎo)電材料作為輔助電極，利用金屬絲和輔助電極之間在煤油中發(fā)生擊穿放電產(chǎn)生的熱量來(lái)去除非導(dǎo)電材料的一種加工方法，該方法得以進(jìn)行的必要條件是煤油在加工過(guò)程中分解生成碳并且覆蓋在非導(dǎo)電材料表面，該過(guò)程不可控，所以難以保持穩(wěn)定加工，加工效率低。電解電火花復(fù)合加工方法是目前研究較多的非導(dǎo)電材料的電加工技術(shù)，這種方法是利用電解液中火花放電作用來(lái)對(duì)工件材料進(jìn)行去除加工的。電解液通常為氫氧化鈉溶液、硝酸鈉溶液或者氯化鈉溶液。該方法的關(guān)鍵是通過(guò)電解反應(yīng)在電極絲表面形成完整的氣體薄膜，將電極絲和電解液隔離開，繼而在電壓的作用下?lián)舸怏w薄膜，發(fā)生火花放電，利用火花放電產(chǎn)生的瞬間高溫和沖擊作用來(lái)去除工件材料。但是，該方法所能加工工件的厚度嚴(yán)重受限，因?yàn)閰⑴c加工的電極絲長(zhǎng)度越長(zhǎng)，氣體薄膜需要包裹的電極絲的面積就越大，越不容易生成完整的氣體薄膜，而且當(dāng)被加工材料熔點(diǎn)較高時(shí)，材料更難以去除，所以該方法加工效率偏低
發(fā)明內(nèi)容
`針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置及方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置，其特征在于:其包括一電極絲、若干切削液噴嘴、兩組導(dǎo)輪、一滾筒和兩加工槽；所述電極絲的一端固定在所述滾筒上，另一端依次通過(guò)兩組所述導(dǎo)輪后亦固定在所述滾筒上，且所述電極絲通過(guò)所述滾筒連接電源負(fù)極；與所述滾筒相對(duì)的兩組所述導(dǎo)輪之間的所述電極絲形成工件的切割區(qū)；所述噴嘴圍設(shè)在所述工件兩側(cè)的所述電極絲旁邊；每一組所述導(dǎo)輪的下方均設(shè)置有一所述加工槽，每一所述加工槽內(nèi)均設(shè)置有電解液和一輔助電極；每一所述輔助電極的一端均浸設(shè)在所述電解液中，另一端均連接電源正極；所述切割區(qū)有一段所述電極絲通過(guò)所述導(dǎo)輪后浸設(shè)在所述加工槽的所述電解液中。所述電極絲為鑰絲或者鋼絲。所述電解液為硝酸鋁溶液。所述切削液噴嘴在加工過(guò)程中向所述電極絲噴出帶有研磨顆粒的切削液，所述切削液為聚乙二醇水溶液，所述研磨顆粒為白剛玉粉。所述滾筒在加工過(guò)程往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。采用所述裝置的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工方法，其包括以下步驟:1)通過(guò)滾筒給電極絲和輔助電極通直流或者脈沖電壓，使電極絲和輔助電極通過(guò)電解液形成回路；2)浸入電解液中的電極絲發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)和電解電火花放電，并在電極絲表面形成一層硬質(zhì)保護(hù)膜；3)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)輪的導(dǎo)向作用下，滾筒帶動(dòng)電極絲做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；
4)噴嘴噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲的帶動(dòng)下，研磨顆粒進(jìn)入電極絲和工件相互接觸的區(qū)域，對(duì)工件進(jìn)行磨削；5)工作臺(tái)帶動(dòng)工件做勻速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到對(duì)工件完成切割。所述步驟2)中所述電極絲表面形成的所述硬質(zhì)保護(hù)膜的主要成分為氧化鋁陶瓷。本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明由于在現(xiàn)有的線切割加工裝置中增設(shè)了兩個(gè)盛有電解液的加工槽，在加工工件前能夠?qū)λ鲭姌O絲進(jìn)行鍍硬質(zhì)保護(hù)膜的處理，因此本發(fā)明在加工過(guò)程中能夠減少電極絲的損耗，延長(zhǎng)電極絲的使用壽命，從而降低加工成本，提高砂漿線切割加工的精度。2、本發(fā)明由于通過(guò)滾筒給電極絲和輔助電極通直流或者脈沖電壓，使電極絲和輔助電極通過(guò)電解液形成回路，浸入電解液中的電極絲發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)和電解電火花放電，并在電極絲表面形成一層硬質(zhì)保護(hù)膜，在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)輪的導(dǎo)向作用下，滾筒帶動(dòng)電極絲做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，噴嘴噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲的帶動(dòng)下，研磨顆粒進(jìn)入電極絲和工件相互接觸的區(qū)域，對(duì)工件進(jìn)行磨削，工作臺(tái)帶動(dòng)工件做勻速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到對(duì)工件完成切割，因此本發(fā)明加工過(guò)程中可以保證穩(wěn)定加工，加工效率高。基于以上優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于對(duì)非導(dǎo)電材料的切割加工中。


圖1是本發(fā)明的砂漿線切割加工裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖1所示，本發(fā)明的砂漿線切割加工裝置包括一電極絲1、兩噴嘴3、兩組導(dǎo)輪4、一滾筒5和兩盛有電解液6的加工槽7。其中，電極絲I的一端固定在滾筒5上,另一端在滾筒5上纏繞若干圈后，依次通過(guò)兩組導(dǎo)輪4固定在滾筒5上，且電極絲I通過(guò)滾筒5連接電源負(fù)極。同時(shí)，兩組導(dǎo)輪4之間與滾筒5相對(duì)的電極絲I形成工件2的切割區(qū)。噴嘴3圍設(shè)在工件2兩側(cè)的電極絲I旁邊，用于在加工過(guò)程中向電極絲I噴出帶有研磨顆粒的切削液。每一組導(dǎo)輪4的下方均設(shè)置有一加工槽7，每一加工槽7內(nèi)均設(shè)置有電解液6和一輔助電極8。每一輔助電極8的一端均浸設(shè)在電解液6中，另一端均連接電源正極。工件2兩側(cè)均有一段電極絲I通過(guò)導(dǎo)輪4后浸設(shè)在加工槽7的電解液6中，以使電極絲I從電解液6中通過(guò)，這樣可以先通過(guò)電解液6對(duì)電極絲I進(jìn)行表面電沉積處理，再通過(guò)電極絲I對(duì)工件2進(jìn)行加工，從而延長(zhǎng)電極絲I的使用壽命。滾筒5在加工過(guò)程做高速往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣在兩組導(dǎo)輪4的導(dǎo)向作用下兩組導(dǎo)輪4之間與滾筒5相對(duì)的電極絲I做高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)工件2的線切割加工。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電極絲I可以采用鑰絲或者鋼絲，電解液選用硝酸鋁溶液。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，噴嘴3噴出的切削液為聚乙二醇水溶液，研磨顆粒為白剛玉粉，主要成分是氧化鋁。根據(jù)上述實(shí)施例中提供的砂漿線切割加工裝置，本發(fā)明還提出了一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工方法，其包括以下步驟:1、通過(guò)滾筒5給電極絲I和輔助電極8通直流或者脈沖電壓，電極絲I和輔助電極8通過(guò)硝酸鋁電解液6形成回路。2、浸入硝酸鋁電解液6中的電極絲I發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)和電解電火花放電,并在電極絲I表面迅速形成一層硬質(zhì)保護(hù)膜，該硬質(zhì)保護(hù)膜的主要成分為氧化鋁陶瓷。3、在電機(jī)(圖中未示出)的驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)輪4的導(dǎo)向作用下，滾筒5帶動(dòng)兩組導(dǎo)輪4之間的與滾筒5相對(duì)的電極絲I做高速往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。4、圍設(shè)在電極絲I旁邊的噴嘴3噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲I的帶動(dòng)下，研磨顆粒進(jìn)入電極絲I和工件2相互接觸的區(qū)域，對(duì)工件2進(jìn)行磨削。5、工作臺(tái)(圖中未示出)帶動(dòng)工件2做勻速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到對(duì)工件2完成切割。上述實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式和各實(shí)施步驟等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置，其特征在于:其包括一電極絲、若干切削液噴嘴、兩組導(dǎo)輪、一滾筒和兩加工槽；所述電極絲的一端固定在所述滾筒上，另一端依次通過(guò)兩組所述導(dǎo)輪后亦固定在所述滾筒上，且所述電極絲通過(guò)所述滾筒連接電源負(fù)極；與所述滾筒相對(duì)的兩組所述導(dǎo)輪之間的所述電極絲形成工件的切割區(qū)；所述噴嘴圍設(shè)在所述工件兩側(cè)的所述電極絲旁邊；每一組所述導(dǎo)輪的下方均設(shè)置有一所述加工槽，每一所述加工槽內(nèi)均設(shè)置有電解液和一輔助電極；每一所述輔助電極的一端均浸設(shè)在所述電解液中，另一端均連接電源正極；所述切割區(qū)有一段所述電極絲通過(guò)所述導(dǎo)輪后浸設(shè)在所述加工槽的所述電解液中。
2.如權(quán)利要求1所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置，其特征在于:所述電極絲為鑰絲或者鋼絲。
3.如權(quán)利要求1 2任一項(xiàng)所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置，其特征在于:所述電解液為硝酸鋁溶液。
4.如權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置，其特征在于:所述切削液噴嘴在加工過(guò)程中向所述電極絲噴出帶有研磨顆粒的切削液，所述切削液為聚乙二醇水溶液，所述研磨顆粒為白剛玉粉。
5.如權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置，其特征在于:所述滾筒在加工過(guò)程往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.一種采用如權(quán)利要求1 5任一項(xiàng)所述裝置的非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工方法，其包括以下步驟: 1)通過(guò)滾筒給電極絲和輔助電極通直流或者脈沖電壓，使電極絲和輔助電極通過(guò)電解液形成回路； 2)浸入電解液中的電極絲發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)和電解電火花放電，并在電極絲表面形成一層硬質(zhì)保護(hù)膜； 3)在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)輪的導(dǎo)向作用下，滾筒帶動(dòng)電極絲做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)； 4)噴嘴噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲的帶動(dòng)下，研磨顆粒進(jìn)入電極絲和工件相互接觸的區(qū)域，對(duì)工件進(jìn)行磨削； 5)工作臺(tái)帶動(dòng)工件做勻速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到對(duì)工件完成切割。
7.如權(quán)利要求6所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工方法，其特征在于:所述步驟I)中，所述電極絲為鑰絲或者鋼絲。
8.如權(quán)利要求6 7任一項(xiàng)所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工方法，其特征在于:所述步驟I)中，所述電解液為硝酸鋁溶液。
9.如權(quán)利要求6 8任選一項(xiàng)所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工方法，其特征在于:所述步驟2)中所述電極絲表面形成的所述硬質(zhì)保護(hù)膜的主要成分為氧化鋁陶瓷。
10.如權(quán)利要求6 9任一項(xiàng)所述的一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工方法，其特征在于:所述步驟4)中，所述切削液為聚乙二醇水溶液，研磨顆粒為白剛玉粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置及方法，其特征在于設(shè)置一種非導(dǎo)電材料的砂漿線切割加工裝置，在該切割加工裝置中通過(guò)滾筒給電極絲和輔助電極通直流或者脈沖電壓，使電極絲和輔助電極通過(guò)電解液形成回路；浸入電解液中的電極絲發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)和電解電火花放電，并在電極絲表面形成一層硬質(zhì)保護(hù)膜；在電機(jī)的驅(qū)動(dòng)和導(dǎo)輪的導(dǎo)向作用下，滾筒帶動(dòng)電極絲做往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；噴嘴噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲的帶動(dòng)下，研磨顆粒進(jìn)入電極絲和工件相互接觸的區(qū)域，對(duì)工件進(jìn)行磨削；工作臺(tái)帶動(dòng)工件做勻速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，直到對(duì)工件完成切割。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于對(duì)非導(dǎo)電材料的切割加工中。
文檔編號(hào)B23H5/02GK103203506SQ20131016703
公開日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2013年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月8日
發(fā)明者韓福柱, 王津, 陳偉 申請(qǐng)人:清華大學(xué)