專利名稱：群線電極電解切割方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的群線電極電解切割方法及裝置，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
線電極電解切割技術(shù)，采用微小直徑金屬線作為工具陰極并做多軸數(shù)控運動，工件陽極在電化學(xué)反應(yīng)作用下溶解逐漸形成二維形狀復(fù)雜、高深寬比縫槽結(jié)構(gòu)；同時電解液將反應(yīng)產(chǎn)物、焦耳熱帶出加工區(qū)。該工藝具有不受工件材料力學(xué)、機械性能限制，加工質(zhì)量好，工具無損耗等特點。在航空航天、精密模具等行業(yè)，一些關(guān)鍵零部件中經(jīng)常采用群縫、群孔結(jié)構(gòu)。此類結(jié)構(gòu)特點是數(shù)量多、特征平面與基準(zhǔn)面呈傾斜角度分布、截面形狀多樣(圓形、方形、菱形)、深寬比大，多采用鈦合金、高溫合金等難加工材料。這些結(jié)構(gòu)用傳統(tǒng)機加工工藝難以完成加工，工具損耗大；激光加工存在表面重熔層問題，在對表面質(zhì)量要求嚴(yán)格的使用場合必須進行二次加工，尤其是激光切割異型結(jié)構(gòu)時，逐個切割導(dǎo)致加工效率不高；電火花線切割時，加工每個特征需單獨走一次輪廓，且加工下一個特征需重新穿絲，加工效率大大降低，且同樣存在重熔層；電火花成形加工雖然可以進行群結(jié)構(gòu)加工提高加工效率，但群電極制備困難，且電極損耗嚴(yán)重；而電解加工加工質(zhì)量明顯提高，還可采用陣列電極加工群孔，提高效率。目前，電解加工領(lǐng)域主要采用群管電極電解加工異型結(jié)構(gòu)。管電極截面形狀和待加工結(jié)構(gòu)特征形狀相似，并按照工件上待加工特征位置進行排布，分步分塊加工，電極重復(fù)使用且無工具損耗。異型電極制備困難大大制約了該技術(shù)的實用推廣。電極內(nèi)孔及外輪廓都需采用慢走絲線切割成形，特別是內(nèi)孔切割前須電火花逐孔加工出穿絲孔，加工成本大大增加，同時加工出的結(jié)構(gòu)內(nèi)圓角尺寸精度目前還很難穩(wěn)定保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提高群異型結(jié)構(gòu)加工效率、降低加工成本，提出一種高效、精密的群線電極電解切割方法及裝置。一種群線電極電解切割方法，其特征在于包括以下過程步驟I、在工件上預(yù)先加工出穿絲孔陣列；步驟2、將電極絲穿過相應(yīng)穿絲孔、并將電極絲兩端夾持并張緊，使電極絲呈單排布置或陣列布置方式，且這些電極絲具有相同運動軌跡；步驟3、電極絲按照預(yù)定的切割軌跡進行電解切割，一次完成多個金屬結(jié)構(gòu)的電解加工。實現(xiàn)所述的群線電極電解切割方法的裝置，包括電源、電解液循環(huán)系統(tǒng)、電解加工機床、電解加工機床控制系統(tǒng)、電解切割工裝夾具系統(tǒng)、工件定位模塊；上述電解切割工裝夾具系統(tǒng)包括與機床主軸相連的絲架立柱、還包括安裝于絲架立柱的上支架和下支架；上支架安裝有電極絲上端夾持模塊，電極絲上端夾持模塊上排列著N行電極絲定位孔，上支架還安裝有N個上定位導(dǎo)向塊，每一個上定位導(dǎo)向塊對應(yīng)電極絲上端夾持模塊的一行電極絲定位孔；下支架安裝有N個下端夾持壓板和N個電極絲下端夾持基準(zhǔn)；電極絲下端夾持基準(zhǔn)上的一行電極絲定位孔對應(yīng)上端夾持模塊的一行電極絲定位孔，下端夾持壓板將電極絲下端固定在下端夾持基準(zhǔn)電極絲定位孔內(nèi)；上述工件定位模塊由工件右夾持定位塊和左夾持定位塊組成。單一線電極電解切割群結(jié)構(gòu)時，工序復(fù)雜，加工完一個特征需重新穿絲一次，且每個待加工需單獨走完一次輪廓。本發(fā)明結(jié)合管電極電解加工和線電極電解切割的技術(shù)優(yōu)勢，提出群線電極電解切割方法。首先采用群管電極電解加工出陣列穿絲孔，較常用的電火花高速逐孔穿孔，加工效率顯著提高。采用群線電極電解切割裝置，可以一次性完成多根線電極的穿絲，走一次特征輪廓加工出多個結(jié)構(gòu)，調(diào)整工位加工時，電極絲只需拆除一端，較采用環(huán)形絲切割的穿絲效率顯著提高。且電極絲無損耗，理論上可無限期使用。上述穿絲孔采用群管電極電解加工技術(shù)加工。較常用的電火花高速逐孔穿孔，力口工效率顯著提高。
上述切割軌跡可為正方形、菱形或其他封閉二維曲線。上述金屬結(jié)構(gòu)可以為縫、槽、異型孔等平面結(jié)構(gòu)或空間直紋面，技術(shù)通用性強。上述工件定位模塊可連續(xù)調(diào)節(jié)工件與電極絲夾角。


圖I是群線電極電解切割方法示意 圖2是群線電極電解切割裝置示意 圖3是電解切割工裝夾具、工件定位系統(tǒng)示意 其中標(biāo)號名稱I、管電極夾具，2、工件，3、電解液噴嘴、4、電極絲，5、電解液儲液箱，6、過濾器，7、壓力泵，8、單向閥，9、壓力表，10、程控電源，11、霍爾傳感器，12、數(shù)據(jù)采集卡，13、工控機，14、運動控制卡，15、機床Z向進給軸，16、工作箱，17、電解切割工裝夾具系統(tǒng)，18、機床Y向進給軸，19、機床X向進給軸，20、機床本體，21、機床主軸連接板，22、連接桿，23、絲架立柱，24、電極絲上端夾持模塊，25、上定位導(dǎo)向塊，26，工件右夾持定位塊，27、電極絲下端夾持壓板，28、電極絲下端夾持基準(zhǔn)，29、工件左夾持定位塊，30、絲架下支架，31、絲架上支架。
具體實施例方式圖I所示的群線電極電解切割方法示意圖中，首先采用管電極夾具I在工件2上一次性加工多個穿絲孔；然后完成電極絲4的穿絲、夾持、張緊；最后，電解液噴嘴3對加工區(qū)沖液，電極絲4按照預(yù)定的切割軌跡進行電解切割，一次完成多個金屬異型孔結(jié)構(gòu)的加工。圖2所示的群線電極電解切割裝置示意圖中，程控電源10、機床Z向進給軸15、電解切割工裝夾具系統(tǒng)17、機床Y向進給軸18、機床X向進給軸19、機床本體20組成電解加工機床硬件系統(tǒng)；運動控制卡14、數(shù)據(jù)采集卡12、霍爾傳感器11、工控機13及相關(guān)線路組成了電解加工機床控制系統(tǒng)；電解液儲液箱5、過濾器6、壓力泵7、單向閥8、壓力表9、工作箱16及相關(guān)管路組成電解液循環(huán)系統(tǒng)。圖3所示電解切割工裝夾具、工件定位系統(tǒng)17中，電極絲4的一端通過上定位導(dǎo)向塊25固定在電極絲上端夾持模塊24上，另一端穿過工件2被電極絲下端夾持壓板27固定在電極絲下端夾持基準(zhǔn)28上；上定位導(dǎo)向塊25、電極絲下端夾持基準(zhǔn)28分別安裝在絲架上支架31和絲架下支架30上，N行上定位導(dǎo)向塊25在上支架31上的相互位置以及N行電極絲下端夾持基準(zhǔn)28在下支架30上相互位置可以調(diào)節(jié)，上支架31、下支架30通過絲架立柱23聯(lián)接到一起，并通過連接桿22、機床主軸連接板21與機床Z向進給軸15 ;工件2通過工件右夾持定位塊26和左夾持定位塊27固定在機床工作箱內(nèi)。結(jié)合圖I、圖2、圖3說明本發(fā)明的實施過程
I、參考圖I、圖2，將管電極夾具I安裝在機床Z向進給軸15上，打表調(diào)整固定工件2于工作箱內(nèi)工作臺上。對刀時，由電源10在兩極間施加測試電壓，機床Z向進給軸15進給，電流信號的變化通過霍爾傳感器11測定，工控機13對信號進行監(jiān)控完成對刀，并設(shè)定初始加工間隙值。管電極電解加工開始時，啟動壓力泵7，電解液通過管路輸送到工作箱16內(nèi)管電極夾具I上；設(shè)置工控機13上管電極電解加工控制參數(shù)，程控電源10輸出電壓，機床Z向進給軸15帶動管電極夾具I進給，進行穿絲孔的加工。 2、參考圖I、圖2、圖3，穿絲孔加工完畢后，安裝電解切割工裝夾具系統(tǒng)17于機床Z向進給軸15上，調(diào)整與工件2的相互位置。穿絲時，先將電極絲一端通過電極絲下端夾持壓板27固定在電極絲下端夾持基準(zhǔn)28上，另一端穿過工件2，經(jīng)過上定位導(dǎo)向塊25，調(diào)節(jié)電極絲張緊力固定在電極絲上端夾持模塊24上，并按照此方式完成其他電極絲的穿絲、夾持、張緊。電解切割開始時，啟動壓力泵7，將電解液以恒定壓力輸送到工作箱16，并均勻分配給各根電極絲4對應(yīng)的電解液噴嘴3，程控電源10輸出電壓；電解切割工裝夾具系統(tǒng)17的整體絲架在機床Z向進給軸15的帶動下往復(fù)運動，工件2隨著機床X向進給軸19、機床Y向進給軸18做二維平面運動，實現(xiàn)電解切割。工件右夾持定位塊26和左夾持定位塊27帶有用于調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)工件與電極絲夾角的角度調(diào)節(jié)裝置或更換具有不同角度的工件右夾持定位塊26、左夾持定位塊29可以實現(xiàn)連續(xù)不同角度結(jié)構(gòu)的加工。
權(quán)利要求
1.一種群線電極電解切割方法，其特征在于包括以下過程 步驟I、在工件上預(yù)先加工出穿絲孔陣列； 步驟2、將電極絲穿過相應(yīng)穿絲孔、并將電極絲兩端夾持并張緊，使電極絲呈單排布置或陣列布置方式，且這些電極絲具有相同運動軌跡； 步驟3、電極絲按照預(yù)定的切割軌跡進行電解切割，一次完成多個金屬結(jié)構(gòu)的電解加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的群線電極電解切割方法，其特征在于上述步驟I中預(yù)先加工穿絲孔陣列，采用的是群管電極電解加工方法。
3.實現(xiàn)權(quán)利要求I所述的群線電極電解切割方法的裝置，包括電源、電解液循環(huán)系統(tǒng)、電解加工機床、電解加工機床控制系統(tǒng)、電解切割工裝夾具系統(tǒng)、工件定位模塊； 上述電解切割工裝夾具系統(tǒng)包括與機床主軸相連的絲架立柱(23)、還包括安裝于絲架立柱(23)的上支架(31)和下支架(30);上支架(31)安裝有電極絲上端夾持模塊(24)，電極絲上端夾持模塊(24)上排列著N行電極絲定位孔，上支架(31)還安裝有N個上定位導(dǎo)向塊(25),每一個上定位導(dǎo)向塊(25)對應(yīng)電極絲上端夾持模塊(24)的一行電極絲定位孔；下支架(30 )安裝有N個下端夾持壓板(27 )和N個電極絲下端夾持基準(zhǔn)(28 );電極絲下端夾持基準(zhǔn)(28)上的一行電極絲定位孔對應(yīng)上端夾持模塊(24)的一行電極絲定位孔，下端夾持壓板(27)將電極絲下端固定在下端夾持基準(zhǔn)(28)電極絲定位孔內(nèi)； 上述工件定位模塊由工件右夾持定位塊(26)和左夾持定位塊(27)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的群線電極電解切割裝置，其特征在于上述工件右夾持定位塊(26 )和左夾持定位塊(27 )帶有用于調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)工件與電極絲夾角的角度調(diào)節(jié)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電解加工方法及裝置，屬于電解加工技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括以下步驟1、在工件上預(yù)先加工出穿絲孔；2、完成電極絲穿絲、夾持及張緊；3、電極絲按照預(yù)定的切割軌跡進行電解切割，一次完成多個金屬結(jié)構(gòu)的加工。本發(fā)明的方法及裝置對實現(xiàn)群異型結(jié)構(gòu)的高效精密加工有重要意義。
文檔編號B23H5/06GK102744475SQ201210250510
公開日2012年10月24日 申請日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者房曉龍, 曲寧松, 曾永彬, 朱荻 申請人:南京航空航天大學(xué)