一种用于电火花线切割加工的辅助方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种用于电火花线切割加工的辅助方法及装置，其方法是在电火花线切割过程中，对工件施加同时垂直于加工方向和电极丝方向的磁场；其装置包括直流励磁电源和电磁铁；通过所施加的磁场来限制并压缩电火花线切割中的放电离子通道，产生作用于放电离子通道的洛伦兹力和作用于电极丝的洛伦兹力，以提高放电离子通道中的离子密度，加剧放电离子通道中的带电粒子的相互碰撞，增多工件表面放电接触点，起到提高材料去除率的作用；并且通过该磁场来减弱电极表面的带电粒子扰动，提高放电离子通道的稳定性和电火花线切割中的放电稳定性，以改善加工获得的工件的表面质量。

Auxiliary method and device for electric spark wire cutting

The invention discloses a method for electric spark line cutting and processing device, its method is in the WEDM Process, at the same time applied perpendicular to the direction of processing and wire direction of the magnetic field on the workpiece; the device comprises a DC excitation source and an electromagnet; by the applied magnetic field to limit and discharge ion channel compression of WEDM, Lorenz force and effect on the discharge of ion channels in Lorenz electrode wire, in order to improve the ion density discharge in the ion channel, the collision intensified charged particle discharge in the ion channel, increasing surface discharge point of contact, to improve the material removal rate; and through the magnetic field to reduce the charged particle electrode surface disturbance, improve the discharge stability and discharge of ion channels in WEDM In order to improve the surface quality of workpieces obtained by machining.

【技术实现步骤摘要】
一种用于电火花线切割加工的辅助方法及装置
本专利技术属于特种加工的电火花线切割加工
，更具体地，涉及一种用于电火花线切割加工的辅助方法及装置。
技术介绍
随着现代工业的发展，对机械产品的质量要求越来越高，传统的加工方法难以满足各种超精、具有复杂表面的新材料、新结构的加工条件，需要采用特种加工方法来对这些材料或结构进行处理。特种加工的特点是非机械接触，没有宏观的切削力，而是利用非机械能(光、电、磁、热、化学等)来去除材料的加工方法。电火花线切割加工就是利用电能加工金属材料的一种特种加工方法，利用金属电极丝在均匀走丝过程中不断的脉冲放电，从而蚀除工件材料的加工方法。电火花线切割已经广泛应用于航空、模具和汽车等各种领域，与传统加工方法相比，适用于精度要求高、表面质量好、高硬度、高强度和高熔点等传统加工方法难以加工的材料，例如钛合金、钨钢等金属材料，且在加工一些形状复杂的、具有特殊要求的工件时也具有明显的优势，加工精度高，表面质量好。虽然电火花线切割加工精度高、得到的工件表面质量好，但为了获得好的表面质量，需要付出加工效率与制造成本的代价；而且电火花线切割加工工艺是一种剧烈的热工艺，利用放电脉冲瞬间产生的热能腐蚀一定体积的材料，导致脉冲放电点材料的熔化，蒸发与电离；不可避免的在工件表面产生一些裂纹、凹坑与重铸层，放电不稳定，当放电间隙内的残渣未被工作液有效地及时冲刷掉，会缩短放电通道，导致加工效率降低，以及工件表面质量降低。有学者提出给工件或电极丝施加振动，以提高电极丝与工件间隙之间残渣的冲刷能力，以此来提高加工效率与表面质量，这种设想实施困难，振动的频率和幅度选择不当可能还会有相反的效果。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种用于电火花线切割加工的辅助方法及装置，其目的在于提高电火花线切割加工中的放电稳定性、提高对残渣的冲刷能力，以提高加工效率和加工质量。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种用于电火花线切割加工的辅助方法，在电火花线切割过程中，对工件施加垂直于加工方向且垂直于电极丝方向的磁场，通过所施加的磁场来限制并压缩电火花线切割中的放电离子通道，产生作用于放电离子通道的洛伦兹力和作用于电极丝的洛伦兹力，以提高放电离子通道中的离子密度，加剧放电离子通道中的带电粒子的相互碰撞，以增多工件表面放电接触点，起到提高材料去除率的作用；并且该磁场可减弱电极表面的带电粒子扰动，提高了放电离子通道的稳定性，可改善加工表面质量。优选地，上述的辅助方法，所述磁场为磁感应强度在1T以内的均匀磁场。优选地，上述的辅助方法，采用磁感应强度为200mT或400mT的磁场。为实现本专利技术目的，按照本专利技术的另一方面，提供了一种用于电火花线切割加工的辅助装置，包括直流励磁电源和电磁铁；其中，直流励磁电源用于为电磁铁提供直流电；电磁铁用于在直流电的驱动下产生均匀的磁场；将该辅助装置用于辅助电火花线切割加工时，电磁铁产生的磁场作用于工件，磁场方向垂直于加工方向且垂直于电火花线切割机床的电极丝方向，磁场强度通过所述直流电的电流大小来调节，直流励磁电源施加给电磁铁的电流越大，磁场强度越大。优选的，上述的辅助装置，其电磁铁的磁极间距在80mm内。优选的，上述的辅助装置，其直流励磁电源为电磁铁提供10A以内的直流电。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：在电火花线切割加工中，聚集在机床阴、阳两极之间的加工残渣是导致非正常放电的主要原因；而当加工残渣不能被工作液及时有效地冲刷掉，在工作液的冷却作用下，加工残渣很快凝固附着在工件表面，形成一层重铸层，在这个过程中不可避免的造成工件表面裂纹；通过本专利技术提供的这种用于电火花线切割加工的辅助方法及装置对工件施加垂直于电极丝且垂直于加工方向的磁场后，工件受到两个方向的洛伦兹力，结合加工中变化的电流所产生的感应磁场以及磁场力和电场力、工作液冲刷产生的液压力、火花放电时产生的爆炸力等合力，来有效去除加工剩余残渣，显著提高了对电火花线切割放电间隙内残渣的冲刷能力；一方面，加工残渣得以快速冲刷，由于加工残渣凝固附着在工件表面形成重铸层而造成工件表面裂纹的问题得以解决；另一方面，由于加工残渣是导致非正常放电的主要原因，在冲刷残渣的能力提高之后，电火花线切割放电间隙内的残渣减少，残渣所引起的电弧放电或过渡放电这类非正常放电的比率降低，加工过程中的放电稳定性得到提高，而所施加的磁场可减弱电极表面的带电粒子扰动，提高放电离子通道的稳定性，加工过程中的稳定放电使得工件表面质量得以提高；又一方面，由于加工残渣得以快速冲刷，加工残渣在缩短放电通道方面的负面影响得以减小，具有提高加工效率的效果；并且所施加的磁场具有提高放电离子通道中的离子密度的作用，加剧了放电离子通道中的带电粒子的相互碰撞，起到了增多工件表面放电接触点的作用，可提高材料去除率，进一步提高了加工效率；而且本专利技术所提供的辅助方法及装置的技术方案具有成本低、工艺简单、易于实现、效果好的优点；测试数据表明，将本专利技术所提供的辅助装置及方法用于电火花线切割加工，可有效提高材料去除率，并有效降低所获得工件的表面粗糙度；使电火花线切割加工的效率和工件表面质量得到明显提高。附图说明图1是本专利技术实施例提供的用于电火花线切割加工的辅助装置结构示意图；其中，图1(a)是正视图，图1(b)是俯视图；图2是本专利技术实施例提供的用于电火花线切割加工的辅助装置所采用的电磁铁的结构示意图；图3是本专利技术实施例中的磁场方向示意图；图4是本专利技术实施例中工件的受力方向示意图；在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-机床运丝机构、2-上导轮、3-电极丝、4-工件、5.1-第一磁极、5.2-第二磁极、6-工作台、7-夹具、8-直流励磁电源、9-线包、10-柱套、11-立轭、12-横轭、13-支座。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。在慢走丝电火花线切割加工机床上采用本实施例所提供的辅助装置来辅助电火花线切割加工，以达到提高加工效率和加工质量的目的；工作中，将该辅助装置固定于机床工作台6上，具体如图1所示意的，图1(a)是正视图，图1(b)是俯视图；实施例提供的这种辅助装置包括直流励磁电源8和电磁铁；直流励磁电源具有准确性高、稳定性好、且过电流过电压过温保护的特点，为电磁铁提供直流电；本实施例中，电磁铁的结构如图2所示意的，包括第一磁极5.1、第二磁极5.2、磁轭(包括立轭11和横轭12)、线包9、柱套10和支座13；通过调整第一磁极5.1与第二磁极之间的间距、以及直流励磁电源输出电流的大小可调节电磁铁所提供的磁场大小；工作时，通过电磁铁的支座13将电磁铁与机床的工作台6固定相连，电磁铁的第一磁极5.1与第二磁极5.2分别平行设于待加工工件4的两侧，电磁铁所产生的磁场方向平行于地面、垂直于电极丝3的方向且垂直于电火花线切割加工的方向。当直流励磁电源8打开、电流流过线包内本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于电火花线切割加工的辅助方法，其特征在于，在电火花线切割过程中，对工件施加垂直于加工方向且垂直于电极丝方向的磁场，通过所述磁场来限制并压缩电火花线切割中的放电离子通道，产生作用于放电离子通道的洛伦兹力和作用于电极丝的洛伦兹力，以提高放电离子通道中的离子密度，加剧放电离子通道中的带电粒子的相互碰撞，以增多工件表面放电接触点，起到提高材料去除率的作用；通过所述磁场来减弱电极表面的带电粒子扰动，提高放电离子通道的稳定性和电火花线切割中的放电稳定性，以提高工件表面质量。

【技术特征摘要】
1.一种用于电火花线切割加工的辅助方法，其特征在于，在电火花线切割过程中，对工件施加垂直于加工方向且垂直于电极丝方向的磁场，通过所述磁场来限制并压缩电火花线切割中的放电离子通道，产生作用于放电离子通道的洛伦兹力和作用于电极丝的洛伦兹力，以提高放电离子通道中的离子密度，加剧放电离子通道中的带电粒子的相互碰撞，以增多工件表面放电接触点，起到提高材料去除率的作用；通过所述磁场来减弱电极表面的带电粒子扰动，提高放电离子通道的稳定性和电火花线切割中的放电稳定性，以提高工件表面质量。2.如权利要求1所述的辅助方法，其特征在于，所述磁场为磁感应强度在1T以内的均匀磁场。3.如权利要求1或2所述的辅...

【专利技术属性】
技术研发人员：张臻，张国军，李文元，黄禹，黄浩，张艳明，陈志，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42