一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備及方法
2023-05-12 10:10:21
一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備及方法
【專利摘要】本發明涉及一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備及方法。本發明將線切割的金屬絲電極轉化為一個圓形電極，這樣在切割時免除了穿線的問題。同時根據線切割時的走絲速度，給圓形電極一個轉速，使圓形電極能夠均勻、連續不斷的與金屬產生電離放電現象，從而對工件進行切割加工。在原有線切割電源的基礎上加以改進和優化使之能滿足圓形電極的放電需求。採用自動化電控系統控制圓形電極轉速和進給量等參數，實現自動化控制；設備控制參數合理，加工精度高。為實現排渣的功能，在工件上施加超聲振動，使電極與工件放電產生的細小殘渣快速脫離已加工的部位。
【專利說明】一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備及方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於長型金屬工件的切割設備及方法，特別涉及一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備及方法。
【背景技術】
[0002]對長型金屬工件進行切割加工時，用目前常規線切割方法需要先進行穿孔，加工效率低；而且由於線切割工具機橫梁的長度限制造成無法加工。針對這種工件的加工工藝，業內有採用雷射切割、等離子切割等方式，但這兩種加工方式存在切割兩端有「火柴頭」現象，切割的寬度不能保證一致的問題。
[0003]線切割是電火花加工的一種。其原理是把脈衝電源的兩極分別接金屬工件和金屬絲電極，工件穿孔穿絲後，循環運動的金屬絲與工件之間在工作液中產生脈衝放電現象，由於電蝕作用金屬工件上的材料被蝕除，產生的金屬渣屑被循環的工作液帶走。線切割加工時通過控制系統的監測和管控，採用伺服機構執行，使線切割的放電現象均勻一致，加工面的精度高。但是，其存在的問題是:在切割長型金屬工件時，由於線切割工具機橫梁的長度限制無法進行加工，所以也需要進行改進。
【發明內容】
[0004]本發明的目的就是針對現有技術存在的上述缺陷，提供一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備及方法，將線切割的線電極改為圓形電極，同時根據線切割的走絲速度，給與圓形電極適當的轉速；配合進給裝置；使圓形電極能夠均勻、連續不斷的與工件之間產生電離放電現象，從而實現電加工切割。
[0005]一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備，包括電源和伺服控制單元、工件、圓形電極、直流電機、縱向進給裝置、垂直進給裝置、工作液噴灑裝置、工件氣動夾緊裝置、工作液回收槽、超聲振動裝置、工作液淨化循環裝置、立柱和底座，底座上安裝電源和伺服控制單元、工作液回收槽、超聲振動裝置、工作液淨化循環裝置、立柱，所述的工作液回收槽的上部通過工件氣動夾緊裝置和立柱固定工件，在立柱的中部安裝直流電機，直流電機的外端連接圓形電極，立柱的上部設有可以移動的縱向進給裝置和垂直進給裝置；所述的電源和伺服控制單元提供圓形電極進行電加工所需的脈衝電流參數，同時控制直流電機帶動圓形電極轉動的轉速，控制縱向進給裝置和垂直進給裝置進行縱向進給和垂直進給的進給量；
工作液噴灑裝置設置在直流電機的上方，通過噴灑管線將工作液噴灑到加工區域，作為電加工的介質，並帶走電加工時產生的渣屑，工作液由工件下方的工作液回收槽回收後，並由工作液回收槽一側的工作液淨化循環裝置進行淨化後循環使用。
[0006]上述的圓形電極採用銅鎢合金電極，其中銅含量為40%，鎢的含量為60%。
[0007]上述的工作液淨化循環裝置安裝在底座上，進口端通過管線與工作液回收槽連通，出口端通過管線與工作液噴灑裝置連通，工作液噴灑裝置通過噴灑管線噴灑到圓形電極的加工區域。
[0008]上述的底座上安裝超聲振動裝置，且與工件相連，使工件產生超聲振動，配合工作液的循環，用以去除電加工時產生的渣屑。
[0009]—種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工方法:電源和伺服控制單元控制電加工所需的脈衝電流參數，脈衝電流的正負極分別接在工件和圓形電極上；同時控制直流電機的轉速，縱向進給裝置和垂直進給裝置的進給量參數；
首先設置進給參數，包括縱向進給參數和垂直進給參數；設置圓形電極轉速，操作工件氣動夾緊裝置夾緊工件；將超聲振動裝置與工件相連；
加工開始，直流電機帶動圓形電極開始旋轉，工作液噴灑裝置對加工位置噴灑工作液，超聲振動裝置開始工作帶動工件產生超聲振動，垂直進給裝置根據設置好的參數帶動加工機頭進行垂直進給運動，靠近工件開始電切割加工，加工到設定深度後，縱向進給裝置根據設置好的參數帶動機頭進行縱向進給運動，對工件長度方向進行電切割加工，加工到規定長度後，垂直進給裝置帶動機頭相對工件向上運動，遠離工件，加工完成；
加工時，工作液淨化循環裝置提供工作液，由工作液噴灑裝置對加工位置進行噴灑，噴灑到工件上的工作液流動到下部由工作液回收槽進行收集回收，再由工作液淨化循環裝置抽取並進行淨化，再次進入循環；
加工時，超聲振動裝置帶動工件產生超聲振動，配合工作液噴灑裝置噴灑的流動的工作液使渣屑快速脫離已加工好的部位。
[0010]本發明的有益效果如下:
本發明採用電控系統控制圓形電極的轉速和進給量等參數，使參數合理、配合生產、力口工速度快；
本發明中採用轉動的圓形電極，加工後得到的加工區域寬度均勻、一致、表面精度高。該圓形電極採用銅鎢合金製成，經長時間實驗使用，採用該材質的工具電極近乎無損耗；保證了多次加工的尺寸精度；
本發明經過長時間實驗使用驗證，循環工作液可以滿足本電加工方法的要求，同時排屑效果好、循環使用、成本低；
本發明針對加工時渣屑排除困難的問題，配備一個超聲振動裝置與工件相連，超聲振動裝置帶動工件產生超聲振動，再配合工作液的流動，使渣屑快速脫離已加工好的細縫；
本發明可設置多工位同時加工，提高加工效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]附圖1是本發明的主視圖；
附圖2是本發明的側視圖；
附圖3是本發明的整體結構示意圖；
上圖中:電源和伺服控制單元1、工件2、圓形電極3、直流電機4、縱向進給裝置5、垂直進給裝置6、工作液噴灑裝置7、工件氣動夾緊裝置8、工作液回收槽9、超聲振動裝置10、工作液淨化循環裝置11、立柱12和底座13。
【具體實施方式】[0012]結合附圖1-3，對本發明作進一步的描述:
一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備，包括電源和伺服控制單元1、工件
2、圓形電極3、直流電機4、縱向進給裝置5、垂直進給裝置6、工作液噴灑裝置7、工件氣動夾緊裝置8、工作液回收槽9、超聲振動裝置10、工作液淨化循環裝置11、立柱12和底座13，底座13上安裝電源和伺服控制單元1、工作液回收槽9、超聲振動裝置10、工作液淨化循環裝置11、立柱12，所述的工作液回收槽9的上部通過工件氣動夾緊裝置8和立柱12固定工件2，在立柱12的中部安裝直流電機4，直流電機4的外端連接圓形電極3，立柱12的上部設有可以移動的縱向進給裝置5和垂直進給裝置6 ;所述的電源和伺服控制單元I提供圓形電極3進行電加工所需的脈衝電流參數，同時控制直流電機4帶動圓形電極轉動的轉速，控制縱向進給裝置5和垂直進給裝置6進行縱向進給和垂直進給的進給量；採用優化的參數，使加工時的脈衝電流、電極轉速和進給參數合理。本加工方法可同時設置多工位同時加工，提高加工效率。
[0013]工作液噴灑裝置7設置在直流電機4的上方，通過噴灑管線將工作液噴灑到加工區域，作為電加工的介質，並帶走電加工時產生的渣屑，工作液由工件下方的工作液回收槽9回收後，並由工作液回收槽9 一側的工作液淨化循環裝置11進行淨化後循環使用。其中，工作液採用水基線切割工作液，為現有的線切割的常用工作液。
[0014]其中，圓形電極3採用銅鎢合金電極，其中銅含量為40%，鎢的含量為60%，該電極近乎無損耗，保證多次加工後的尺寸精度；切割加工細縫的寬度最小為0.2mm，且縫的兩端不存在「火柴頭」現象。
[0015]另外，工作液淨化循環裝置11安裝在底座13上，進口端通過管線與工作液回收槽9連通，出口端通過管線與工作液噴灑裝置7連通，工作液噴灑裝置7通過噴灑管線噴灑到圓形電極3的加工區域。
[0016]還有:底座上安裝超聲振動裝置10，且與工件2相連，使工件2產生超聲振動，配合工作液的循環，用以去除電加工時產生的渣屑。
[0017]一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工方法:電源和伺服控制單元I控制電加工所需的脈衝電流參數，脈衝電流的正負極分別接在工件2和圓形電極3上；同時控制直流電機4的轉速，縱向進給裝置5和垂直進給裝置6的進給量參數；
首先設置進給參數，包括縱向進給參數和垂直進給參數；設置圓形電極轉速，操作工件氣動夾緊裝置8夾緊工件2 ;將超聲振動裝置10與工件2相連；
加工開始，直流電機4帶動圓形電極3開始旋轉，工作液噴灑裝置7對加工位置噴灑工作液，超聲振動裝置10開始工作帶動工件2產生超聲振動，垂直進給裝置6根據設置好的參數帶動加工機頭進行垂直進給運動，靠近工件開始電切割加工，加工到設定深度後，縱向進給裝置5根據設置好的參數帶動機頭進行縱向進給運動，對工件長度方向進行電切割加工，加工到規定長度後，垂直進給裝置6帶動機頭相對工件向上運動，遠離工件，加工完成；加工時，工作液淨化循環裝置11提供工作液，由工作液噴灑裝置7對加工位置進行噴灑，噴灑到工件上的工作液流動到下部由工作液回收槽9進行收集回收，再由工作液淨化循環裝置11抽取並進行淨化，再次進入循環；
加工時，超聲振動裝置10帶動工件產生超聲振動，配合工作液噴灑裝置7噴灑的流動的工作液使渣屑快速脫離已加工好的部位。[0018]本發明的工作原理是:
本發明基於線切割加工的基本原理，是在線切割技術上的一種延伸。在切割長型金屬工件時，由於線切割工具機橫梁的長度限制無法進行加工。為解決這個問題，將線切割的金屬絲電極轉化為一個圓形電極，這樣在切割時免除了穿線的問題。同時根據線切割時的走絲速度，給圓形電極一個轉速，使圓形電極能夠均勻、連續不斷的與金屬產生電離放電現象，從而對工件進行切割加工。在原有線切割電源的基礎上加以改進和優化使之能滿足圓形電極的放電需求。採用自動化電控系統控制圓形電極轉速和進給量等參數，實現自動化控制；設備控制參數合理，加工精度高。為實現排渣的功能，在工件上施加超聲振動，使電極與工件放電產生的細小殘渣快速脫離已加工的部位。
[0019]本發明針對線切割的電源進行了合理優化，精確控制加工時的脈衝電流；採用電控系統控制圓形電極的轉速和進給量等參數，使參數合理、配合生產、加工速度快；
本發明中採用轉動的圓形電極，加工後得到的加工區域寬度均勻、一致、表面精度高。該圓形電極採用銅鎢合金製成，經長時間實際使用，採用該材質的工具電極近乎無損耗；保證了多次加工的尺寸精度；
本發明經過長時間實驗使用驗證，滿足本電加工方法的要求，同時排屑效果好、循環使用、成本低；
本發明針對加工時渣屑排除困難的問題，配備一個超聲振動裝置與工件相連，超聲振動裝置帶動工件產生超聲振動，再配合工作液的流動，使渣屑快速脫離已加工好的細縫；
本發明可設置多工位同時加工，提高加工效率。
[0020]本方法是基於線切割加工的基本原理，是在線切割技術上的一種延伸。在切割長型金屬工件時，由於線切割工具機橫梁的長度限制無法進行加工。為解決這個問題，將線切割的金屬絲電極轉化為一個圓形電極，這樣在切割時免除了穿線的問題。同時根據線切割時的走絲速度，給圓形電極一個轉速，使圓形電極能夠均勻、連續不斷的與金屬產生電離放電現象，從而對工件進行切割加工。在原有線切割電源的基礎上加以改進和優化使之能滿足圓形電極的放電需求。採用自動化電控系統控制圓形電極轉速和進給量等參數，實現自動化控制；設備控制參數合理，加工精度高。為實現排渣的功能，在工件上施加超聲振動，使電極與工件放電產生的細小殘渣快速脫離已加工的部位。
【權利要求】
1.一種用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備，其特徵是:包括電源和伺服控制單元(I)、工件(2)、圓形電極(3)、直流電機(4)、縱向進給裝置(5)、垂直進給裝置(6)、工作液噴灑裝置(7)、工件氣動夾緊裝置(8)、工作液回收槽(9)、超聲振動裝置(10)、工作液淨化循環裝置(11)、立柱(12)和底座(13)，底座(13)上安裝電源和伺服控制單元(I)、工作液回收槽(9)、超聲振動裝置(10)、工作液淨化循環裝置(11)、立柱(12)，所述的工作液回收槽(9)的上部通過工件氣動夾緊裝置(8)和立柱(12)固定工件(2)，在立柱(12)的中部安裝直流電機(4)，直流電機(4)的外端連接圓形電極(3)，立柱(12)的上部設有可以移動的縱向進給裝置(5)和垂直進給裝置(6);所述的電源和伺服控制單元(I)提供圓形電極(3)進行電加工所需的脈衝電流參數，同時控制直流電機(4)帶動圓形電極轉動的轉速，控制縱向進給裝置(5)和垂直進給裝置(6)進行縱向進給和垂直進給的進給量； 工作液噴灑裝置(7)設置在直流電機(4)的上方，通過噴灑管線將工作液噴灑到加工區域，作為電加工的介質，並帶走電加工時產生的渣屑，工作液由工件下方的工作液回收槽(9 )回收後，並由工作液回收槽(9 ) 一側的工作液淨化循環裝置(11)進行淨化後循環使用。
2.根據權利要求1所述的用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備，其特徵是:所述的圓形電極(3)採用銅鎢合金電極，其中銅含量為40%，鎢的含量為60%。
3.根據權利要求1所述的用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備，其特徵是:所述的工作液淨化循環裝置(11)安裝在底座(13 )上，進口端通過管線與工作液回收槽(9 )連通，出口端通過管線與工作液噴灑裝置(7)連通，工作液噴灑裝置(7)通過噴灑管線噴灑到圓形電極(3)的加工區域。
4.根據權利要求1所述的用圓形電極與超聲波進行切割的電加工設備，其特徵是:所述的底座上安裝超聲振動裝置(10)，且與工件(2)相連，使工件(2)產生超聲振動，配合工作液的循環，用以去除電加工時產生的渣屑。
5.一種如權利要求1-4所述的用圓形電極與超聲波進行切割的電加工方法，其特徵是:電源和伺服控制單元(I)控制電加工所需的脈衝電流參數，脈衝電流的正負極分別接在工件(2 )和圓形電極(3 )上；同時控制直流電機(4 )的轉速，縱向進給裝置(5 )和垂直進給裝置(6)的進給量參數； 首先設置進給參數，包括縱向進給參數和垂直進給參數；設置圓形電極轉速，操作工件氣動夾緊裝置(8)夾緊工件(2);將超聲振動裝置(10)與工件(2)相連； 加工開始，直流電機(4)帶動圓形電極(3)開始旋轉，工作液噴灑裝置(7)對加工位置噴灑工作液，超聲振動裝置(10)開始工作帶動工件(2)產生超聲振動，垂直進給裝置(6)根據設置好的參數帶動加工機頭進行垂直進給運動，靠近工件開始電切割加工，加工到設定深度後，縱向進給裝置(5 )根據設置好的參數帶動機頭進行縱向進給運動，對工件長度方向進行電切割加工，加工到規定長度後，垂直進給裝置(6)帶動機頭相對工件向上運動，遠離工件，加工完成； 加工時，工作液淨化循環裝置(11)提供工作液，由工作液噴灑裝置(7)對加工位置進行噴灑，噴灑到工件上的工作液流動到下部由工作液回收槽(9 )進行收集回收，再由工作液淨化循環裝置(11)抽取並進行淨化，再次進入循環； 加工時，超聲振動裝置(10)帶動工件產生超聲振動，配合工作液噴灑裝置(7)噴灑的流動的工作液使渣屑快速脫離已加工好的部位。
【文檔編號】B23H7/26GK103495782SQ201310457160
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月30日 優先權日:2013年9月30日
【發明者】何坤元, 滿善平 申請人:勝利油田康貝石油工程裝備有限公司