本申請(qǐng)屬于電火花線切割工藝技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種雙單向電火花線切割方法。

背景技術(shù)：

電火花加工是利用脈沖火花放電蝕除被加工材料來(lái)進(jìn)行加工，加工電極與被加工材料之間因存在液態(tài)電介質(zhì)并不接觸，所以可用較軟的電極(工具)加工硬而脆的金屬等導(dǎo)體和半導(dǎo)體材料。電火花加工中以移動(dòng)的線電極切割加工最為廣泛。線電極切割有單向走絲(慢走絲)和往復(fù)走絲(快走絲)兩大類型，其中往復(fù)走絲線切割是我國(guó)自主發(fā)展的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的機(jī)電一體化技術(shù)，為我國(guó)所特有，其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備造價(jià)低廉，鉬合金線電極(鉬絲)可多次反復(fù)放電使用。特別適合機(jī)械加工難以勝任的高硬度、高強(qiáng)度、高熔點(diǎn)、高韌性、高脆性材料(如：鎢鉬合金、記憶合金、鎂合金、硬質(zhì)合金、聚晶金剛石、釹鐵硼等)的加工，廣泛應(yīng)用于模具制做、航天航空、醫(yī)療器械、儀器儀表、電子電器、機(jī)械制造等各領(lǐng)域的精密或異型零部件的加工、制造。

目前已有單向走絲(慢走絲)線切割的電極絲(一般是銅絲)都是一次通過(guò)式使用，電極絲由儲(chǔ)絲筒引送至加工區(qū)一次放電后離開加工區(qū)就報(bào)廢了，尤其是小能量切割時(shí)造成電極絲的嚴(yán)重浪費(fèi)；往復(fù)走絲(快走絲)線切割的電極絲是多次反復(fù)使用，但因往復(fù)走絲的兩個(gè)方向都放電切割，且單絲筒結(jié)構(gòu)限制了電極絲的長(zhǎng)度(一般只有200～300米)造成20秒左右就換向形成頻繁換向條紋，加工的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于單向走絲線切割。

中國(guó)專利文獻(xiàn)CN105562854A公開了一種循環(huán)使用電極絲的單向電火花線切割方法，包括正向走絲步驟和反向走絲步驟，正向走絲步驟的走絲方向與反向走絲步驟的走絲方向相反，在正向走絲步驟中走絲時(shí)進(jìn)行放電切割加工，在反向走絲步驟中走絲時(shí)暫停放電切割加工，反向走絲的速度大于正向走絲的速度，反向走絲的速度是正向走絲速度的10～20倍。該方法由于反向高速走絲是不進(jìn)行放電加工，因而產(chǎn)生了10％左右的換向等待時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題而提供雙單向電火花線切割方法，該方法可以在保證加工精度的同時(shí)提高加工效率并使電極絲循環(huán)利用。

一種雙單向電火花線切割方法，包括正向走絲步驟和反向走絲步驟，正向走絲步驟的走絲方向與反向走絲步驟的走絲方向相反，在正向走絲步驟中走絲時(shí)進(jìn)行放電切割加工完成一個(gè)加工要素，在反向走絲步驟中走絲時(shí)放電切割加工完成另一個(gè)加工要素。

通過(guò)在正向走絲步驟和反向走絲步驟中均放電切割，并且在切割完成一個(gè)加工要素之后再換向?？梢员ＷC對(duì)于單一加工要素的切割過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生電極絲的換向，自然也不會(huì)產(chǎn)生換向條紋，從而提高了加工精度。同時(shí)也具備了現(xiàn)有技術(shù)中的雙向走絲(快走絲)可以使電極絲循環(huán)利用和加工速度快的優(yōu)點(diǎn)，有利于降低加工成本。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：電極絲的直徑為0.12-0.18mm。

采用上述直徑的電極絲，承受電流的能力強(qiáng)，有利于保證持續(xù)加工能力。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：電極絲為高溫合金絲。

選用高溫合金絲，有利于提高電極絲的持久加工能力，即使加工較大的加工面，也不會(huì)因?yàn)殡姌O絲本身的問(wèn)題而影響加工精度和表面光潔度。高溫合金絲，可以選用鎢鉬合金絲或鉬合金絲。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：一個(gè)加工要素為一個(gè)工件的一個(gè)加工面或多個(gè)加工面。

當(dāng)工件較小的時(shí)候，也可以選擇采用某一走絲方向加工多個(gè)加工面甚至全部的加工面，從而有利于提高電極絲在全長(zhǎng)度范圍內(nèi)的使用的均勻性，減少電極絲局部使用過(guò)于頻繁消耗較快而其他部位使用頻率較低消耗較慢的問(wèn)題，從而提高電極絲的使用壽命。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：放電切割加工所使用的電源為脈沖電源，脈沖電源的頻率為0.032-8MHz。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：正向走絲步驟中的走絲速度為0.5～12m/s。

本方法不但可以適用于原適用快走絲的場(chǎng)合，還可以適用于慢走絲的場(chǎng)合。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：反向走絲步驟中的走絲速度為0.5～12m/s。

本方法不但可以適用于原適用快走絲的場(chǎng)合，還可以適用于慢走絲的場(chǎng)合。

優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：采用雙走絲筒往復(fù)可變速運(yùn)絲機(jī)構(gòu)，每個(gè)走絲筒上能夠纏繞的電極絲長(zhǎng)度為5000米以上。

通過(guò)將電極絲的長(zhǎng)度設(shè)定為5000米以上，可以適用絕大多數(shù)線切割加工加工單加工面的情況，從而能夠保證對(duì)一個(gè)加工面的加工過(guò)程中，無(wú)需更換電極絲。

進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：在放電切割加工時(shí)，采用恒張力走絲。

采用恒張力走絲的方式，有利于收絲的電機(jī)速度保持穩(wěn)定，從而提高加工精度。

更進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于：放電切割加工所使用的電源為脈沖電源，脈沖電源的頻率為0.032～8MHz，使用的線切割液為與脈沖電源匹配的水溶性線切割液。

使用水溶性線切割液作為放電介質(zhì)，長(zhǎng)期使用不排放(或極少排放)、對(duì)工作環(huán)境和大自然無(wú)污染、無(wú)毒、無(wú)害，并對(duì)人體無(wú)刺激。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1中所使用的雙絲筒可變速往復(fù)運(yùn)絲系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并詳細(xì)說(shuō)明如下：

實(shí)施例1：

一種雙單向電火花線切割方法，包括正向走絲步驟和反向走絲步驟，正向走絲步驟的走絲方向與反向走絲步驟的走絲方向相反，在正向走絲步驟中走絲時(shí)進(jìn)行放電切割加工完成一個(gè)加工要素，在反向走絲步驟中走絲時(shí)放電切割加工完成另一個(gè)加工要素。

通過(guò)在正向走絲步驟和反向走絲步驟中均放電切割，并且在切割完成一個(gè)加工要素之后再換向。可以保證對(duì)于單一加工要素的切割過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生電極絲的換向，自然也不會(huì)產(chǎn)生換向條紋，從而提高了加工精度。同時(shí)也具備了現(xiàn)有技術(shù)中的雙向走絲(快走絲)可以使電極絲循環(huán)利用和加工速度快的優(yōu)點(diǎn)，有利于降低加工成本。

優(yōu)選的，電極絲的直徑為0.12-0.18mm。

采用上述直徑的電極絲，承受電流的能力強(qiáng)，有利于保證持續(xù)加工能力。

進(jìn)一步優(yōu)選的，電極絲為高溫合金絲。

選用高溫合金絲，有利于提高電極絲的持久加工能力，即使加工較大的加工面，也不會(huì)因?yàn)殡姌O絲本身的問(wèn)題而影響加工精度和表面光潔度。高溫合金絲，可以選用鎢鉬合金絲或鉬合金絲。

優(yōu)選的，一個(gè)加工要素為一個(gè)工件的一個(gè)加工面或多個(gè)加工面。

當(dāng)工件較小的時(shí)候，也可以選擇采用某一走絲方向加工多個(gè)加工面甚至全部的加工面，從而有利于提高電極絲在全長(zhǎng)度范圍內(nèi)的使用的均勻性，減少電極絲局部使用過(guò)于頻繁消耗較快而其他部位使用頻率較低消耗較慢的問(wèn)題，從而提高電極絲的使用壽命。

優(yōu)選的，放電切割加工所使用的電源為脈沖電源，脈沖電源的頻率為0.032～8MHz。

優(yōu)選的，正向走絲步驟中的走絲速度為0.5～12m/s。

本方法不但可以適用于原適用快走絲的場(chǎng)合，還可以適用于慢走絲的場(chǎng)合。

優(yōu)選的，反向走絲步驟中的走絲速度為0.5～12m/s。

本方法不但可以適用于原適用快走絲的場(chǎng)合，還可以適用于慢走絲的場(chǎng)合。

優(yōu)選的，采用雙走絲筒往復(fù)可變速運(yùn)絲機(jī)構(gòu)，每個(gè)走絲筒上能夠纏繞的電極絲長(zhǎng)度為5000米以上。

通過(guò)將電極絲的長(zhǎng)度設(shè)定為5000米以上，可以適用絕大多數(shù)線切割加工加工單加工面的情況，從而能夠保證對(duì)一個(gè)加工面的加工過(guò)程中，無(wú)需更換電極絲。

進(jìn)一步優(yōu)選的，在放電切割加工時(shí)，采用恒張力走絲。

采用恒張力走絲的方式，有利于收絲的電機(jī)速度保持穩(wěn)定，從而提高加工精度。

更進(jìn)一步優(yōu)選的，放電切割加工所使用的電源為脈沖電源，脈沖電源的頻率為0.032～8MHz，使用的線切割液為與脈沖電源匹配的水溶性線切割液。

使用水溶性線切割液作為放電介質(zhì)，長(zhǎng)期使用不排放(或極少排放)、對(duì)工作環(huán)境和大自然無(wú)污染、無(wú)毒、無(wú)害，并對(duì)人體無(wú)刺激。

具體說(shuō)來(lái)，是在已有快走絲線切割機(jī)床的基礎(chǔ)上，采用頻率為4MHz的高頻納秒脈沖電源、加裝8柱型電極絲保持器后，并且加裝雙絲筒可變速往復(fù)運(yùn)絲系統(tǒng)，在中國(guó)專利文獻(xiàn)CN101161797B所述的水溶性放電組合物中進(jìn)行線切割，切割Cr12模具鋼、工件厚度40mm，電極采用0.18毫米直徑的鉬絲，正向走絲速度1m/s，反向走絲速度1m/s，切割加工10×10mm的四方柱體。表面粗糙度為Ra：0.008～0.009mm，加工表面無(wú)換向條紋，一次切割加工的表面質(zhì)量達(dá)到了“中走絲”機(jī)床切一修二，三次重復(fù)切修的效果。

具體的，雙絲筒可變速往復(fù)運(yùn)絲系統(tǒng)包括正向走絲筒1和反向走絲筒4，正向走絲筒1和反向走絲筒4分別與一臺(tái)變速卷繞電機(jī)2驅(qū)動(dòng)連接，正向走絲筒1和反向走絲筒4用于牽引一根電極絲6。

通過(guò)在分別利用正向走絲筒1和反向走絲筒4對(duì)電極絲6進(jìn)行兩向的牽引，在每個(gè)走絲筒上，同時(shí)只存在一處接受或釋放電極絲6的區(qū)域，可以多層纏繞電極絲6而不會(huì)亂絲，所以可以顯著的增加走絲筒上儲(chǔ)存的電極絲6的數(shù)量。從而能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)單一切割要素的連續(xù)使用同一根電極絲6進(jìn)行切割，在對(duì)另一切割要素進(jìn)行切割時(shí)采用另一走絲方向進(jìn)行切割。

優(yōu)選的，變速卷繞電機(jī)2為伺服電機(jī)。

伺服電機(jī)傳動(dòng)精確，可以適用在電極絲6層繞、卷徑發(fā)生變化的時(shí)候，從而保證電極絲6的走絲速度穩(wěn)定，提高了加工精度。

優(yōu)選的，正向走絲筒1和反向走絲筒4之間設(shè)有導(dǎo)絲輪。

通過(guò)導(dǎo)絲輪，可以穩(wěn)定電極絲6的進(jìn)出切割區(qū)域的位置和方向，以降低走絲過(guò)程中的電機(jī)系抖動(dòng)，從而提高了加工精度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，導(dǎo)絲輪的設(shè)置和正向走絲筒1、反向走絲筒4的設(shè)置使得位于正向走絲筒1和反向走絲筒4之間的電極絲6處于同一平面內(nèi)。具體說(shuō)來(lái)，可以設(shè)置4個(gè)導(dǎo)絲輪，其中第一導(dǎo)絲輪設(shè)置在正向走絲筒1的放絲位置處，第二導(dǎo)絲輪和第三導(dǎo)絲輪可以以圖中的豎直方向設(shè)置，第四導(dǎo)絲輪可以設(shè)置在反向走絲筒4的收絲位置處。4個(gè)導(dǎo)絲輪位于同一平面內(nèi)。

通過(guò)將導(dǎo)絲輪設(shè)置在同一平面內(nèi)，可以盡量減少走絲過(guò)程中的電極絲6的扭轉(zhuǎn)，以延長(zhǎng)電極絲6的使用壽命。

優(yōu)選的，正向走絲筒1轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在第一拖板3上，第一拖板3上安裝有與正向走絲筒1連接的變速卷繞電機(jī)2，反向走絲筒4轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在第二拖板5上，第二拖板5上也安裝有與反向走絲筒4連接的變速卷繞電機(jī)2，第一拖板3和第二拖板5分別地與各自的拖板驅(qū)動(dòng)裝置傳動(dòng)連接，并通過(guò)直線導(dǎo)軌連接在底座12上。

由于各個(gè)走絲筒的即時(shí)卷徑不同，所以兩個(gè)走絲筒的變速卷繞電機(jī)2的轉(zhuǎn)速不同，所以單獨(dú)驅(qū)動(dòng)每個(gè)安裝走絲筒的拖板，可以使得每個(gè)拖板上的走絲筒的出絲點(diǎn)和入絲點(diǎn)精確的與電極絲6的運(yùn)行平面匹配，從而保證了電極絲6的長(zhǎng)度和松緊程度的穩(wěn)定性，以利于提高加工精度。

進(jìn)一步優(yōu)選的，第一拖板3和第二拖板5分別通過(guò)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)與拖板驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接。

滾珠絲杠機(jī)構(gòu)傳動(dòng)精度高，可以精確的控制拖板移動(dòng)的軸向位置，有利于減少電極絲6在走絲過(guò)程中的長(zhǎng)度變化。

再進(jìn)一步優(yōu)選的，拖板驅(qū)動(dòng)電機(jī)為伺服電機(jī)。

伺服電機(jī)傳動(dòng)精確，可以精確的控制拖板移動(dòng)的軸向位置，有利于減少電極絲6在走絲過(guò)程中的長(zhǎng)度變化。

優(yōu)選的，正向走絲筒1和反向走絲筒4中，其中一個(gè)用于恒扭矩放絲，其中另一個(gè)用于恒轉(zhuǎn)速收絲。

通過(guò)恒轉(zhuǎn)速收絲，可以穩(wěn)定電極絲6的運(yùn)行速度，而通過(guò)恒轉(zhuǎn)矩放絲，可以為收絲提供一個(gè)較為穩(wěn)定的負(fù)載力矩，從而保證了收絲速度的穩(wěn)定。

優(yōu)選的，正向走絲筒1和反向走絲筒4上均精密層繞有電極絲6。需要說(shuō)明的是，“精密層繞”中的“精密”二字，不應(yīng)做通常的“高”“矮”“薄”“厚”的形容詞來(lái)理解，精密層繞，指的是在卷繞在輪或筒上的帶材或線材，在同一層高度上，是緊密的布置的，所以更外面一層的線材和帶材可以認(rèn)為是纏繞在內(nèi)層的帶材或線材上的。各層帶材或線材之間不會(huì)產(chǎn)生混亂的情況。所以該表達(dá)是清楚的。

通過(guò)精密層繞的方式，可以利用已經(jīng)收卷的電極絲6或尚未放卷的電極絲6來(lái)保證收絲點(diǎn)或放絲點(diǎn)的即時(shí)卷徑的可靠，從而保證了放絲和收絲速度的精確可靠。

實(shí)施例2：

本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處在于，切割Cr12模具鋼、工件厚度60mm，電極采用0.18毫米直徑的鉬絲，正向走絲速度4m/s，反向走絲速度4m/s，切割加工10×10mm的四方柱體。加工表面無(wú)換向條紋，一次切割加工的表面質(zhì)量達(dá)到了“中走絲”機(jī)床切一修一，二次重復(fù)切修的效果。

實(shí)施例3：

本實(shí)施例與實(shí)施例2的不同之處在于，正向走絲速度11m/s，反向走絲速度11m/s，切割加工10×10mm的四方柱體。加工表面無(wú)換向條紋，表面粗糙度可以達(dá)到Ra值為0.9μm，一次切割加工的精度比已有的往復(fù)走絲(快走絲)線切割高一個(gè)等級(jí)。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式。這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。