防止电极丝在电火花侵蚀加工期间的断裂的方法和设备技术

一种使用电极丝(4)通过放电加工来加工零件的设备，它包括：‑用于保持电极丝拉紧并驱动该电极丝在火花引发区(5)中在待加工零件附近纵向地平移的装置(20，30，60)；‑用于使介电液体的流流经电极丝和待加工零件之间的火花引发区的装置(50)；‑用于产生在电极丝和待加工零件之间在火花引发区中引发火花的电脉冲的电源(10)；‑根据加工参数控制该设备的控制装置(40)；‑用于评估电极丝和待加工零件之间的火花引发区中存在的气泡的量并用于向控制装置传送表征所述气泡的量的信号(73)的测量装置(70)；‑控制装置中的适配装置(41)，它用于修改加工参数以使所述信号的值维持在信号值的合适范围内。

Method and equipment to prevent electrode wire from breaking during EDM

【技术实现步骤摘要】
防止电极丝在电火花侵蚀加工期间的断裂的方法和设备
本专利技术涉及线切割EDM(放电加工，电火花加工)方法(工艺，过程)，其中，在EDM机械中，通过在电极丝(电极线，焊丝)和材料之间的电介质(介电质)中使用火花侵蚀来使用电极丝切割导电材料。现有技术众所周知的EDM方法通过在待加工零件和导电的电极丝之间的火花引发区中产生火花来允许从由导电材料制成的零件上去除材料。由导向件保持的电极丝在该线材的长度方向上在零件附近处持续地走线，并且该电极丝通过线导向件的横向平移或零件的平移而在横向方向上朝向零件逐渐地移动。在EDM机械中，电极丝和待加工零件之间的火花引发区浸没在合适的介电流体中。电源通过远离火花引发区定位的电触点连接在待加工零件和电极丝之间。电源经由适当电脉冲的传输允许产生火花，该火花逐渐侵蚀零件和电极丝。通过火花从电极丝和零件上分离的颗粒分散在介电流体中，并且它们被从介电流体中去除。电极丝的纵向走线使得有可能永久保持线材直径，该线材直径通常足以承受在火花引发区施加于其上的机械张力而不会断裂。线材和零件的在横向方向上的相对运动允许对零件进行切割，或者在适当的情况下，允许对其表面进行处理。在EDM机械中，电子控制装置控制该机械的组成单元，以便建立或改变用户根据电极丝的性质、待加工零件的性质和尺寸以及加工后所寻求的特殊性选择的加工参数。加工参数通常包括电脉冲的频率、两个相继的电脉冲之间的间歇时间的持续时间、起始电压、火花电流的能量、火花电流的峰幅值、火花电流的持续时间、介电液体流的特性、电极丝的纵向走线的速度以及待加工零件相对于电极丝的相对运动的速度。为了获得精确的加工，特别地为了产生半径较小的切割部，必须使用小直径的线材，所述线材具有高的极限机械强度，从而允许其在火花引发区保持拉紧并且限制振动幅度。大多数现代EDM机械设计为使用通常直径为0.25mm、极限强度介于400到1000N/mm2之间的金属线材。由于EDM是一个相对缓慢的过程，因此同时需要使加工速度、特别地粗加工速度最大化。目前公认的是，该加工速度直接取决于电极丝和待加工零件之间的火花引发区中释放的火花引发能量，并因此取决于线材能够传导到火花引发区的电能。然而，火花引发区中的侵蚀放电和由流经导线的电流产生的焦耳加热倾向于加热线材，同时降低其极限机械强度。因而，用于EDM的线材的一个限制是，它在加热和机械张力的联合影响下会断裂。这要求用户限制其EDM机械的加工功率，而这同时限制了加工速度。因此，线切割EDM方法中经常出现的问题是电极丝过早断裂。由于这种影响显然不可能完全消除，所以在EDM机械中，已经提供了允许电极丝在其断裂后自动重新穿线的装置。然而，在电极丝断裂后，在重新穿入电极丝所需的时间内，加工过程必然会中断，这大大降低了对零件进行加工的总速度。已经寻求各种方法来试图降低EDM过程中电极丝过早断裂的频率。例如，电极丝的机械强度已经通过适当选择诸如钢之类的具有高机械强度的组成金属而增加。根据另一示例，已经提出使用包括金属芯材和连续的锌涂层的EDM线材，涂层的作用是借助于锌在其蒸发过程中消耗的热能而限制金属芯材的加热。已经尝试降低由加工火花和焦耳加热导致的不可避免的电极丝加热的影响，希望因此通过降低电极丝的机械强度来防止这种加热导致断裂。根据另一示例，文献CH633739A5描述了一种EDM线材及其制造方法，该线材具有能由铜或铜锌合金制成的芯材，并且该芯材具有由不同的铜锌合金制成的涂层并覆盖有由氧化锌制成的薄膜。该文献提到由铜锌合金制成的涂层具有多孔结构，并且线材具有粗糙的表面，这增加了与用作介电加工液体的水的接触面积，从而这增加了线材的冷却并允许更高的电流通过。文献EP0930131B1也描述了一种EDM线材及其制造方法，该线材包括由第一含铜金属制成的芯材、形成在该芯材上的合金层、以及形成在该合金层上并由蒸发温度低于第一金属的第二金属制成的表面层。该文献教导，为了更好地冷却线材，在线材的表面上获得包含开放孔的多孔层是有利的，开放孔增加了线材和加工介电液体之间的接触面积，以便更好地冷却该线材。根据另一示例，使用高电导率的电极丝来降低由流经其的电流引起的线材的加热，希望由此通过降低电极丝的机械强度来防止这种不可避免的加热导致断裂。根据另一示例，对流经电极丝的平均电流进行限制，从而限制流经电极丝的电流对电极丝的不可避免的加热。根据另一示例，已经尝试通过促进容易导致触发电介质击穿的加工碎屑的去除来降低电极丝和待加工零件之间的火花引发区中不可避免地随机出现的快速火花触发或短路的频率，希望频率较低的短路将降低电极丝断裂的风险。例如，在文献US5,945,010中，提出对镀锌α相黄铜进行退火，以产生由γ相黄铜制成的外围层，然后拉伸由此获得的中间产品，以获得最终直径。这种拉伸产生断裂的γ相黄铜表面层。产生的EDM线材表面不规则，该文献指出这有助于去除加工碎屑。文献FR2527960A1教导了电极丝断裂的原因之一可能至少部分归因于当电极丝穿入加工液体中时由电极丝自身输送到火花引发区中的空气气泡的存在。所描述的解决方案则是通过在线材进入火花引发区之前机械地清洁线材来减少线材夹带的气泡量值。不幸的是，尽管经过多年已经发展了这许多尝试，但这些已知方法目前都未达到令人满意的结果，因为在EDM方法中仍然经常观察到电极丝的随机断裂。此外，流经电极丝的平均电流的限制或钢芯电极丝的使用导致EDM速度不可避免地降低，这在实践中大大降低了这些方法的优点。
技术实现思路
因此，降低EDM方法中电极丝随机断裂的频率但—如果可能的话—不降低加工速度仍然是人们非常感兴趣的。因此，本专利技术解决的一个问题是在EDM过程中有效防止电极丝断裂，而不会导致整体加工速度的显著降低。本专利技术源于以下观察。专利技术人已经观察到，在EDM方法的过程中，气泡在介电液体内部中在火花引发区本身中形成。这些气泡可能在火花引发区上方聚集。大多数情况下，在常规的加工条件下，这些气泡从火花引发区中逐渐地去除，特别地通过向上逸出或在去除加工碎屑的介电液体流中逸出。在电极丝穿入介电液体—如文献FR2527960A1中拉紧—之前清洁电极丝不能防止在火花引发区本身中形成气泡，并且这很可能是该文献中提出的解决方案不能充分降低电极丝断裂风险的原因。基于这些观察，本专利技术背后的构思是电极丝的随机断裂基本上是由于当在某些加工条件下气泡极过量地形成并围绕电极丝的在火花引发区中的有用长度的至少一个区段团聚在电极丝的表面上时，在火花引发区中的气泡的形成：当电极丝的表面上的气泡在电极丝的一定长度上过量地团聚时，电极丝表面上的气泡容易引起线材的强烈局部加热及其断裂。一种解释似乎是团聚的气泡使电极丝与介电液体隔热，从而阻止它被局部冷却。另一种解释似乎是团聚的气泡促进了气泡所占据区域中火花的触发，从而增加了电极丝的局部加热。这两种效应可能结合在一起。因此，为了避免在EDM过程中电极丝断裂，而不会导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用电极丝(4)通过放电加工来加工零件(8)的方法，其中：/n-拉紧所述电极丝(4)并驱动该电极丝在火花引发区(5)中在待加工的所述零件(8)附近纵向地平移(9)，介电液体流移动穿过所述火花引发区，/n-使用连接在待加工零件(8)和电极丝(4)之间的电源(10)产生电脉冲(UA-IE)，所述电脉冲在所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间在所述火花引发区(5)中引发火花，/n-评估在所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间在所述火花引发区(5)中存在的气泡的量，/n-根据所述气泡的评估量修改至少一个加工参数，以使所述气泡的评估量保持或返回合适的数值范围。/n

【技术特征摘要】
20180723 FR 18568191.一种使用电极丝(4)通过放电加工来加工零件(8)的方法，其中：
-拉紧所述电极丝(4)并驱动该电极丝在火花引发区(5)中在待加工的所述零件(8)附近纵向地平移(9)，介电液体流移动穿过所述火花引发区，
-使用连接在待加工零件(8)和电极丝(4)之间的电源(10)产生电脉冲(UA-IE)，所述电脉冲在所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间在所述火花引发区(5)中引发火花，
-评估在所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间在所述火花引发区(5)中存在的气泡的量，
-根据所述气泡的评估量修改至少一个加工参数，以使所述气泡的评估量保持或返回合适的数值范围。


2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，当所述气泡的评估量增加时，使火花电流(IE)的峰幅值(I0)减小，并且当所述气泡的评估量减少时，使火花电流(IE)的峰幅值(I0)增大。


3.如权利要求1和2中任一项所述的加工方法，其特征在于：
-将所述气泡的评估量与至少一个预设阈值量进行比较，
-当所述气泡的评估量达到或超过所述至少一个预设阈值量时，使所述火花电流的峰幅值(I0)减小持续预设的停留时间。


4.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，当所述气泡的评估量增加时，使相继的电脉冲(UA-IE)之间的间歇时间(Tp)增大，并且当所述气泡的评估量减少时，使相继的电脉冲(UA-IE)之间的间歇时间(Tp)减小。


5.如权利要求1和4中任一项所述的加工方法，其特征在于：
-将所述气泡的评估量与至少一个预设阈值量进行比较，
-当所述气泡的评估量达到或超过所述至少一个预设阈值量时，使相继的电脉冲(UA-IE)之间的间歇时间(Tp)增大持续预设停留时间。


6.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，通过在火花电流(IE)的两个相继的脉冲之间的时间间隔(Te)期间测量所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间的电阻抗，间接地评估在所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间在火花引发区(5)中存在的气泡的量。


7.如权利要求6所述的加工方法，其特征在于，在火花电流(IE)的两个相继的脉冲之间的时间间隔(Te)期间测量所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间的电阻抗的电容性元件的值。


8.如权利要求7所述的加工方法，其特征在于，从在起始电压脉冲(UA)的施加期间并在它引发火花之前测量的电极丝(4)和待加工零件(8)之间的电压(U)的上升速度来推导所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间的电阻抗的电容性元件的值。


9.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于，通过在两个相继的电脉冲(UA-IE)之间的间歇时间(Tp)期间在电极丝(4)和待加工零件(8)之间注入高频电流，并且通过测量该高频下的电路的阻抗以便从它推导所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间的电阻抗的电容性元件的值，间接评估在所述电极丝(4)和所述待加工零件(8)之间在所述火花引发区(5)中存在的气泡的量。


10.一种使用电极丝通过放电加工来加工零件的设备，包括：
-用于保持所述电极丝(4)拉紧并驱动该电极丝在火花引发区(5)中在待加工的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·利，G·桑切斯，
申请(专利权)人：瑟莫康柏克特公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR