[发明专利]一种直纹构件电火花线切割装置及方法

说明书

本发明公开了一种直纹构件电火花线切割装置及方法。所述直纹构件电火花线切割装置包括：电极丝组件、数控平台和数控系统；数控平台与数控系统电连接；数控平台用于固定待加工工件；数控系统用于控制数控平台按照预设加工轨迹做往复运动，从而带动待加工工件与电极丝组件之间形成往复的相对进给运动；电极丝组件用于在去离子水的环境下切割待加工工件。本发明解决了直纹面构件常规加工方法加工后工件表面存在氧化层、重铸层和微裂纹等的问题。

技术领域

本发明涉及电加工领域，特别是涉及一种直纹构件电火花线切割装置及方法。

背景技术

直纹面构件广泛应用于航空航天、兵器制造等领域。例如，航空发动机叶片榫头/榫槽结构、齿轮、冲裁模等都是典型的直纹面构件。目前直纹面构件常用的切割方法有水射流切割、气体火焰切割、等离子弧切割、激光切割和电火花线切割等。

水射流切割是借助高速高密集度水射流的冲击作用来进行切割，在水射流中加入磨料，可使水射流的动能更大，提高切割效率。纯水型高压水射流适用于切割质地较软的材料，如橡胶、布匹等；加磨料高压水射流适用于切割硬质材料，如金属材料、陶瓷及复合材料等，但是，高压水射流存在切口宽度大、切口呈不对称形状、切割面倾斜、切割面粗糙度差等问题，无法实现大厚度零件的精密加工。

等离子弧切割是依靠高温高速的等离子弧及其焰流，把局部金属熔化、蒸发，并吹离基体，随着等离子弧割炬的移动而形成切缝。等离子弧切割应用广泛，适合切割各种金属材料，但是等离子弧存在切割工件变形等问题，无法实现大厚度零件的精密加工。

气体火焰切割是利用可燃气体与氧气混合燃烧的火焰热能将工件切割处金属预热到一定温度后，喷出高速切割氧流，使预热处金属燃烧并放出热量实现切割的方法。气体火焰切割在生产中应用广泛，但是，气体火焰切割存在切割变形大、尺寸精度不高且存在热影响区等问题。

激光加工是热加工，会产生熔融物，这些熔融材料如果不及时从材料的表面移除，就会重新焊接在被加工材料上，形成重铸层。重铸层是熔融材料在零件表面快速冷却形成的淬火铸造组织，内部常含有微裂纹，易致使零件发生断裂破坏。

电火花线切割加工作为金属基材料的切割加工方法之一，可以加工任何难加工的导电材料和形状复杂的表面，被广泛应用于航空航天、模具制造等领域。电火花线切割加工是利用电极丝和工件之间脉冲性火花放电时的电腐蚀现象来去除工件局部材料，从而使工件达到尺寸、形状等预定的切割加工要求。通过电极丝和工件之间的相对进给运动，电火花线切割可加工各种具有直纹面的结构，加工灵活性强，加工效率高。但同时，电火花线切割加工后的工件表面不可避免地存在氧化层、重铸层、微裂纹等缺陷，表面完整性不高。

蜂窝状结构等直纹面构件因焊接性能要求、航空发动机叶片榫头/榫槽结构等直纹面构件因其高疲劳寿命和高可靠性指标，严格禁止工作面有重铸层、微裂纹的存在，需要对其进行后续处理以去掉氧化层、重铸层和微裂纹。若采用机械磨削的方式，必然会导致薄壁蜂窝状工件的变形。因此，如何切割加工出满足工件表面质量要求的蜂窝材料、航空发动机叶片榫头/榫槽等直纹面构件成为一个亟需解决的问题。

发明内容

基于此，有必要提供一种直纹构件电火花线切割装置及方法，以解决直纹面构件常规加工方法加工后工件表面存在氧化层、重铸层和微裂纹等的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种直纹构件电火花线切割装置，包括：电极丝组件、数控平台和数控系统；所述数控平台与所述数控系统电连接；所述数控平台用于固定待加工工件；所述数控系统用于控制所述数控平台按照预设加工轨迹做往复运动，从而带动所述待加工工件与所述电极丝组件之间形成往复的相对进给运动；所述电极丝组件用于在去离子水的环境下切割所述待加工工件。

可选的，所述电极丝组件包括储丝筒和电极丝；所述储丝筒用于带动所述电极丝在竖直方向做往复运动。