[发明专利]采用多介质改善电火花线切割加工质量的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及非传统加工工艺与装备领域，具体涉及一种采用多介质改善电火花线切割加工质量的方法。

背景技术：

电火花线切割加工技术，由于不受被加工材料的硬度和韧性限制，以及采用数字控制后所具有的柔性加工能力，在模具制造、精密或具有复杂形状的零件加工和新产品试制方面，应用十分广泛。

我国一般将线切割机分为两大类：一类是往复走丝线切割机（高速走丝线切割机），电极丝作高速往复运动，走丝速度一般低于10～12m/s，工作液为乳化液，它是我国生产和使用的主要机种，也是我国独创的电火花线切割加工模式。目前全国仅往复走丝线切割机床的存量已达20余万台。另一类是单向走丝线切割机（低速走丝线切割机），电极丝作低速单向运动，走丝速度一般低于0.25 m/s，工作液为去离子水。

电火花线切割的加工质量分为表面质量和加工精度两方面，表面质量一般包含表面粗糙度和表面变质层（表面应力、形貌、成分及缺陷等）两项工艺指标。加工精度通常包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

为了适应高质量的加工要求，目前电火花线切割加工一般采用多次切割工艺，它可分为初次切割、过渡切割和最终切割三个加工阶段。初次切割是指第1次切割，任务主要是高速稳定切割，其特点是加工时选用较大的电规准，以获得较高的切割速度。过渡切割包括由第2次切割开始的若干次切割，其目的是在保证适当的切割速度的同时，逐步减少加工量，不断提高加工精度和表面质量。最终切割通常是指最后的1、2次切割，根据最终的表面粗糙度要求选取较小的电规准，其主要任务是保证加工表面质量，而加工量甚微。

线切割加工中目前广泛采用水基介质（乳化液或去离子水），由于加工时存在电解效应，在工件表面上可产生微孔洞，而且表面层的显微硬度一般比基体低。为了保证工件的使用效果和寿命，常通过优化切割工艺参数，减少表面层厚度，或增加后续的表面机械抛光加工，去除线切割加工表面层。此外，当采用液体介质加工条件下放电时，由于静电力和爆炸力的双重作用下，增强了电极丝的振动，使加工表面产生较大的直线度误差。

为了提高线切割的加工质量，一方面应提高机床本身的品质，而改进加工工艺则是提高加工质量更积极手段。长期以来，电加工领域对脉冲电源、电极丝等改进研究较多，而对加工工艺的研究相对欠缺，对传统液体介质以外介质的研究得更少。

所谓气体介质中的电火花线切割加工，是指在加工中采用大气或压缩空气作为工作介质。由于气中加工时的静电力值仅约为水基介质中的1/20，另外气中的放电爆炸力也较小，气中加工较液中加工时电极丝的振幅较小。这是气中加工时可以获得更高的直线度精度的主要原因。对液体和气体介质中的单次脉冲放电的实验表明，气体介质中电蚀坑有大而浅的特点，这也是气体介质中线切割较液中加工工件表面粗糙度要好的原因。哈尔滨理工大学的相关课题组的大量实验研究表明，与传统的水基介质中电火花线切割加工相比，由于气体介质中加工具有加工表面粗糙度好、直线度精度高、放电间隙窄、加工表面无电解腐蚀、加工过程清洁环保等特点，它更适用于加工量较小的电火花线切割精加工，同时具有较强的生产实用性，因此有良好的应用前景。

考虑到线切割加工机床在制造业应用广泛，所以开发的采用多介质改善电火花线切割加工质量的方法，具有重要的现实意义和良好的应用前景。

发明内容：

本发明的目的是提供一种采用多介质改善电火花线切割加工质量的方法，能够改善线切割加工质量，在制造业应用广泛，具有重要的现实意义和良好的应用前景。

本发明的目的是这样实现的：

 一种采用多介质改善电火花线切割加工质量的方法，其组成包括: 初次切割阶段、过渡切割阶段和最终切割阶段，在初次切割阶段及过渡切割阶段的前几次切割中使用水基介质，而在过渡切割阶段的最后1到2次切割和最终切割阶段使用气体介质或水雾介质。

所述的采用多介质改善电火花线切割加工质量的方法，所述的气体介质包括大气或压缩空气，所述的水基介质包括乳化液和去离子水，在往复走丝线切割加工时水基介质为乳化液，在单向走丝线切割加工时水基介质为去离子水；所述的水雾介质包括水雾和去离子水雾，在往复走丝线切割加工时介质为水雾，在单向走丝线切割加工时介质为去离子水雾。