[發明專利]一種非導電材料的砂漿線切割加工裝置及方法

有效

• 申請號: 201310167033.0
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103203506A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發明（設計）人: 韓福柱;王津;陳偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23H7/02
• 分類號: B23H7/02;B23H7/14;B23H5/06;B23H5/02
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐寧;關暢

技術領域

本發明涉及一種線切割加工裝置及方法，特別是關于一種非導電材料的砂漿線切割加工裝置及方法。

背景技術

非導電材料如石英、耐熱玻璃和工程陶瓷等通常具有高強度、高硬度、耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和良好的化學穩定性等特性，在交通運輸、機械機電、電子電工、信息產業和醫療衛生等行業具有廣闊的應用前景。但由于這些材料具有高硬度、高強度以及脆性等特點，用傳統的機械加工方法對其進行切割加工非常困難。同時由于其不導電，所以也難以用常規的電火花線切割加工技術對其進行加工。目前，國內外非導電材料的切割方法主要有金剛石砂輪切割、固結金剛石線鋸切割、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合線切割等。

金剛石砂輪切割和固結金剛石線鋸切割的主要問題是工具磨損嚴重，生產成本高。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，加工厚度小的問題。輔助電極電火花線切割方法是將非導電材料表面覆蓋一層導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生擊穿放電產生的熱量來去除非導電材料的一種加工方法，該方法得以進行的必要條件是煤油在加工過程中分解生成碳并且覆蓋在非導電材料表面，該過程不可控，所以難以保持穩定加工，加工效率低。電解電火花復合加工方法是目前研究較多的非導電材料的電加工技術，這種方法是利用電解液中火花放電作用來對工件材料進行去除加工的。電解液通常為氫氧化鈉溶液、硝酸鈉溶液或者氯化鈉溶液。該方法的關鍵是通過電解反應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擊穿氣體薄膜，發生火花放電，利用火花放電產生的瞬間高溫和沖擊作用來去除工件材料。但是，該方法所能加工工件的厚度嚴重受限，因為參與加工的電極絲長度越長，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，而且當被加工材料熔點較高時，材料更難以去除，所以該方法加工效率偏低。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種非導電材料的砂漿線切割加工裝置及方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種非導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，另一端依次通過兩組所述導輪后亦固定在所述滾筒上，且所述電極絲通過所述滾筒連接電源負極；與所述滾筒相對的兩組所述導輪之間的所述電極絲形成工件的切割區；所述噴嘴圍設在所述工件兩側的所述電極絲旁邊；每一組所述導輪的下方均設置有一所述加工槽，每一所述加工槽內均設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在所述電解液中，另一端均連接電源正極；所述切割區有一段所述電極絲通過所述導輪后浸設在所述加工槽的所述電解液中。

所述電極絲為鉬絲或者鋼絲。

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。

所述滾筒在加工過程往復轉動。

采用所述裝置的一種非導電材料的砂漿線切割加工方法，其包括以下步驟：1）通過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電解液形成回路；2）浸入電解液中的電極絲發生電化學反應和電解電火花放電，并在電極絲表面形成一層硬質保護膜；3）在電機的驅動和導輪的導向作用下，滾筒帶動電極絲做往復直線運動；4）噴嘴噴出帶研磨顆粒的切削液，在電極絲的帶動下，研磨顆粒進入電極絲和工件相互接觸的區域，對工件進行磨削；5）工作臺帶動工件做勻速進給運動，直到對工件完成切割。

所述步驟2）中所述電極絲表面形成的所述硬質保護膜的主要成分為氧化鋁陶瓷。