实现群线电极电解切割方法的装置

摘要

本发明涉及一种实现群线电极电解切割方法的装置，属于电解加工技术领域。该方法包括以下步骤：1、在工件上预先加工出穿丝孔；2、完成电极丝穿丝、夹持及张紧；3、电极丝按照预定的切割轨迹进行电解切割，一次完成多个金属结构的加工。本发明的方法及装置对实现群异型结构的高效精密加工有重要意义。

权利要求

1.一种实现群线电极电解切割方法的装置，该群线电极电解切割方法，包括以下过程：

步骤1、在工件上预先加工出穿丝孔阵列；步骤2、将电极丝穿过相应穿丝孔、并将电极丝两端夹持并张紧，使电极丝呈单排布置或阵列布置方式，且这些电极丝具有相同运动轨迹；步骤3、电极丝按照预定的切割轨迹进行电解切割，一次完成多个金属结构的电解加工；

该装置包括电源、电解液循环系统、电解加工机床、电解加工机床控制系统、电解切割工装夹具系统、工件定位模块；

其特征在于：

上述电解切割工装夹具系统包括与机床主轴相连的丝架立柱（23）、还包括安装于丝架立柱（23）的上支架（31）和下支架（30）；上支架（31）安装有电极丝上端夹持模块（24），电极丝上端夹持模块（24）上排列着N行电极丝定位孔，上支架（31）还安装有N个上定位导向块（25），每一个上定位导向块（25）对应电极丝上端夹持模块（24）的一行电极丝定位孔；下支架（30）安装有N个下端夹持压板（27）和N个电极丝下端夹持基准（28）；电极丝下端夹持基准（28）上的一行电极丝定位孔对应上端夹持模块（24）的一行电极丝定位孔，下端夹持压板（27）将电极丝下端固定在下端夹持基准（28）电极丝定位孔内；

上述工件定位模块由工件右夹持定位块（26）和左夹持定位块（27）组成。

2.根据权利要求1所述的实现群线电极电解切割方法的装置，其特征在于：上述工件右夹持定位块（26）和左夹持定位块（27）带有用于调节工件与电极丝夹角的角度调节装置。

说明书

实现群线电极电解切割方法的装置

所属技术领域

[0001] 本发明涉及一种实现群线电极电解切割方法的装置，属于电解加工技术领域。

背景技术

[0002] 线电极电解切割技术，采用微小直径金属线作为工具阴极并做多轴数控运动，工件阳极在电化学反应作用下溶解逐渐形成二维形状复杂、高深宽比缝槽结构；同时电解液将反应产物、焦耳热带出加工区。该工艺具有不受工件材料力学、机械性能限制，加工质量好，工具无损耗等特点。

[0003] 在航空航天、精密模具等行业，一些关键零部件中经常采用群缝、群孔结构。此类结构特点是数量多、特征平面与基准面呈倾斜角度分布、截面形状多样（圆形、方形、菱形）、深宽比大，多采用钛合金、高温合金等难加工材料。这些结构用传统机加工工艺难以完成加工，工具损耗大；激光加工存在表面重熔层问题，在对表面质量要求严格的使用场合必须进行二次加工，尤其是激光切割异型结构时，逐个切割导致加工效率不高；电火花线切割时，加工每个特征需单独走一次轮廓，且加工下一个特征需重新穿丝，加工效率大大降低，且同样存在重熔层；电火花成形加工虽然可以进行群结构加工提高加工效率，但群电极制备困难，且电极损耗严重；而电解加工加工质量明显提高，还可采用阵列电极加工群孔，提高效率。

[0004] 目前，电解加工领域主要采用群管电极电解加工异型结构。管电极截面形状和待加工结构特征形状相似，并按照工件上待加工特征位置进行排布，分步分块加工，电极重复使用且无工具损耗。异型电极制备困难大大制约了该技术的实用推广。电极内孔及外轮廓都需采用慢走丝线切割成形，特别是内孔切割前须电火花逐孔加工出穿丝孔，加工成本大大增加，同时加工出的结构内圆角尺寸精度目前还很难稳定保证。

发明内容

[0005] 本发明旨在提高群异型结构加工效率、降低加工成本，提出一种高效、精密的实现群线电极电解切割方法的装置。

[0006] 一种群线电极电解切割方法，其特征在于包括以下过程：步骤1、在工件上预先加工出穿丝孔阵列；步骤2、将电极丝穿过相应穿丝孔、并将电极丝两端夹持并张紧，使电极丝呈单排布置或阵列布置方式，且这些电极丝具有相同运动轨迹；步骤3、电极丝按照预定的切割轨迹进行电解切割，一次完成多个金属结构的电解加工。

[0007] 实现所述的群线电极电解切割方法的装置，包括电源、电解液循环系统、电解加工机床、电解加工机床控制系统、电解切割工装夹具系统、工件定位模块；上述电解切割工装夹具系统包括与机床主轴相连的丝架立柱、还包括安装于丝架立柱的上支架和下支架；上支架安装有电极丝上端夹持模块，电极丝上端夹持模块上排列着N行电极丝定位孔，上支架还安装有N个上定位导向块，每一个上定位导向块对应电极丝上端夹持模块的一行电极丝定位孔；下支架安装有N个下端夹持压板和N个电极丝下端夹持基准；电极丝下端夹持基准上的一行电极丝定位孔对应上端夹持模块的一行电极丝定位孔，下端夹持压板将电极丝下端固定在下端夹持基准电极丝定位孔内；上述工件定位模块由工件右夹持定位块和左夹持定位块组成。

[0008] 单一线电极电解切割群结构时，工序复杂，加工完一个特征需重新穿丝一次，且每个待加工需单独走完一次轮廓。本发明结合管电极电解加工和线电极电解切割的技术优势，提出群线电极电解切割方法。首先采用群管电极电解加工出阵列穿丝孔，较常用的电火花高速逐孔穿孔，加工效率显著提高。采用群线电极电解切割装置，可以一次性完成多根线电极的穿丝，走一次特征轮廓加工出多个结构，调整工位加工时，电极丝只需拆除一端，较采用环形丝切割的穿丝效率显著提高。且电极丝无损耗，理论上可无限期使用。

[0009] 上述穿丝孔采用群管电极电解加工技术加工。较常用的电火花高速逐孔穿孔，加工效率显著提高。

[0010] 上述切割轨迹可为正方形、菱形或其他封闭二维曲线。

[0011] 上述金属结构可以为缝、槽、异型孔等平面结构或空间直纹面，技术通用性强。

[0012] 上述工件定位模块可连续调节工件与电极丝夹角。

附图说明

[0013] 图1 是群线电极电解切割方法示意图；

[0014] 图2 是群线电极电解切割装置示意图；

[0015] 图3 是电解切割工装夹具、工件定位系统示意图；

[0016] 其中标号名称：1、管电极夹具，2、工件，3、电解液喷嘴、4、电极丝，5、电解液储液箱，6、过滤器，7、压力泵，8、单向阀，9、压力表，10、程控电源，11、霍尔传感器，12、数据采集卡，13、工控机，14、运动控制卡，15、机床Z向进给轴，16、工作箱，17、电解切割工装夹具系统，18、机床Y向进给轴，19、机床X向进给轴，20、机床本体，21、机床主轴连接板，22、连接杆，23、丝架立柱，24、电极丝上端夹持模块，25、上定位导向块，26，工件右夹持定位块，27、电极丝下端夹持压板，28、电极丝下端夹持基准，29、工件左夹持定位块，30、丝架下支架，31、丝架上支架。

具体实施方式

[0017] 图1所示的群线电极电解切割方法示意图中，首先采用管电极夹具1在工件2上一次性加工多个穿丝孔；然后完成电极丝4的穿丝、夹持、张紧；最后，电解液喷嘴3对加工区冲液，电极丝4按照预定的切割轨迹进行电解切割，一次完成多个金属异型孔结构的加工。

[0018] 图2所示的群线电极电解切割装置示意图中，程控电源10、机床Z向进给轴15、电解切割工装夹具系统17、机床Y向进给轴18、机床X向进给轴19、机床本体20组成电解加工机床硬件系统；运动控制卡14、数据采集卡12、霍尔传感器11、工控机13及相关线路组成了电解加工机床控制系统；电解液储液箱5、过滤器6、压力泵7、单向阀8、压力表9、工作箱16及相关管路组成电解液循环系统。

[0019] 图3所示电解切割工装夹具、工件定位系统17中，电极丝4的一端通过上定位导向块25固定在电极丝上端夹持模块24上，另一端穿过工件2被电极丝下端夹持压板27固定在电极丝下端夹持基准28上；上定位导向块25、电极丝下端夹持基准28分别安装在丝架上支架31和丝架下支架30上，N行上定位导向块25在上支架31上的相互位置以及N行电极丝下端夹持基准28在下支架30上相互位置可以调节，上支架31、下支架30通过丝架立柱23联接到一起，并通过连接杆22、机床主轴连接板21与机床Z向进给轴15；工件2通过工件右夹持定位块26和左夹持定位块27固定在机床工作箱内。

[0020] 结合图1、图2、图3说明本发明的实施过程：

[0021] 1、参考图1、图2，将管电极夹具1安装在机床Z向进给轴15上，打表调整固定工件2于工作箱内工作台上。对刀时，由电源10在两极间施加测试电压，机床Z向进给轴15进给，电流信号的变化通过霍尔传感器11测定，工控机13对信号进行监控完成对刀，并设定初始加工间隙值。管电极电解加工开始时，启动压力泵7，电解液通过管路输送到工作箱16内管电极夹具1上；设置工控机13上管电极电解加工控制参数，程控电源10输出电压，机床Z向进给轴15带动管电极夹具1进给，进行穿丝孔的加工。

[0022] 2、参考图1、图2、图3，穿丝孔加工完毕后，安装电解切割工装夹具系统17于机床Z向进给轴15上，调整与工件2的相互位置。穿丝时，先将电极丝一端通过电极丝下端夹持压板27固定在电极丝下端夹持基准28上，另一端穿过工件2，经过上定位导向块25，调节电极丝张紧力固定在电极丝上端夹持模块24上，并按照此方式完成其他电极丝的穿丝、夹持、张紧。电解切割开始时，启动压力泵7，将电解液以恒定压力输送到工作箱16，并均匀分配给各根电极丝4对应的电解液喷嘴3，程控电源10输出电压；电解切割工装夹具系统17的整体丝架在机床Z向进给轴15的带动下往复运动，工件2随着机床X向进给轴19、机床Y向进给轴18做二维平面运动，实现电解切割。工件右夹持定位块26和左夹持定位块
27带有用于调节调节工件与电极丝夹角的角度调节装置或更换具有不同角度的工件右夹持定位块26、左夹持定位块29可以实现连续不同角度结构的加工。