[发明专利]一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法

说明书

所属技术领域

本发明的一种大幅值非对称振动辅助电解线切割方法，属于电解加工技术领域。

背景技术

在航空航天、汽车、模具等行业，一些关键零部件经常采用窄缝、窄槽结构。此类零件特点是多采用钛合金、高温合金等难加工材料，对表面质量有无变质层、无应力、无毛刺等要求。传统机加工工艺加工上述结构用工具损耗大，生产成本高，表面有毛刺。激光加工和电火花线切割加工，利用热能熔化气化去除材料，但是，加工表面表面质量差，存在重熔层及微裂纹问题，在对表面质量要求严格的使用场合必须进行二次加工。

电解线切割技术，采用微尺度金属线作为工具阴极对工件阳极进行切割加工，结合数控多轴运动，工件在电化学反应作用下溶解逐渐形成高深宽比缝槽结构。循环的电解液将反应产物、焦耳热带出加工区，保证加工继续稳定进行。该工艺不存在热影响层，具有不受工件材料力学、机械性能限制，工具无损耗，加工表面质量好等特点。

电解线切割的加工产物主要包括：气泡和不溶性产物，影响电解液电导率，从而影响加工精度。在静止溶液中，气泡向上缓慢逸出，不溶性产物在重力作用下缓慢下降。随着结构的深宽比越来越大，加工精度的要求越来越高，电解线切割加工间隙深宽比增大，加工间隙内电解液的对流扩散和更新能力变弱。加工大厚度零件时，加工产物主要从加工间隙的上下表面排出，排出速度慢，沿工件厚度方向加工间隙中心区域电解液更新极为困难。

为解决上述传质受限难题，目前采用的主要工艺方法有，高压高速冲液法、超声辅助振动、运丝法、PZT压电陶瓷低频振动。上述方法用于高深宽比结构的加工时，还存在诸多问题。如：高压高速冲液能在能在一定切缝宽度时有效地排出产物，但随着加工间隙微小，利用电解液流动的方法会使线电极产生变形和颤抖，严重影响加工精度和稳定性，且当工件厚度提高，加工缝宽减小时，冲液效果急剧减小；PZT压电陶瓷低频振动在一定程度上改善了加工间隙流场，但是仍存在加工产物和气泡附着在电极丝和工件表面的问题；运丝法带出了部分加工产物，但是由于普通线电极外表面光滑，带出加工产物的效果微弱，在加工高深宽比结构时仍不能及时地将产物排出，导致加工短路，加工不能稳定进行。因此，提高加工间隙中电解产物的排出速度，加快电解液的更新，是电解线切割需要解决的关键问题。

发明内容

本发明旨在促进电解线切割加工产物排出，提高加工精度和加工效率，提出一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割加工方法。

一种大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，利用线电极作阴极，并作轴向往复振动，电解加工工件，其特征在于：线电极在下降阶段的加速度和平均速度均大于线电极在上升阶段的加速度和平均速度。

所述的大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，其特征在于:线电极在下降阶段的运动位移或上升阶段的运动位移大于0.4倍且小于3倍的工件厚度。

所述的大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法，其特征在于：所述线电极作轴向往复振动的同时绕其轴线转动。

本发明的大幅值非对称轴向振动辅助电解线切割方法的特点是：加工时，线电极做非对称轴向振动，即振动的上升和下降两个阶段的加速度和速度各不同；同时非对称轴向振动的幅值大于工件厚度0.4倍且小于3倍。电解线切割加工产物主要包括：气泡和不溶性产物，两者共同影响电解液电导率，从而影响加工精度。在静止溶液中，气泡向上缓慢逸出，不溶性产物在重力作用下缓慢下降。研究表明：气泡对电解液电导率的影响远大于不溶性产物。在传统振动辅助电解线切割加工中，线电极在上升阶段和下降阶段运动速度、加速度相同，没有突出改善气泡的排出。在上升阶段，线电极带动电解液向上运动，将促进气泡和不溶性产物向上排出；在下降阶段，带动电解液向下运动，将抑制气泡向上的逸出，促进不溶解性产物向下运动。本发明的非对称振动，线电极在上升阶段以小加速度运动，增加此阶段加工的时间，以利于气泡排出；在下降阶段以大的加速度运动，以减小下降阶段不利气泡排出的时间。从而，充分利用电解加工过程中气泡和产物的排出规律，突出改善了对电解线切割加工精度影响最大的气泡的排除过程，可以显著提高加工精度。