專利名稱：加工非導電硬質材料的電火花線切割加工機床的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種加工機床，尤指一種加工非導電硬質材料的電火花線切割加工機床。
背景技術：
現有的電火花線切割機床中按其運絲機構，一般分為快速走絲機床和慢速走絲機床。其中快速走絲機床的走絲速度一般在6～12米/秒，電極絲一般為鉬絲，可以循環使用；慢速走絲機床的走絲速度在150～250毫米/秒，電極絲一般為銅絲，只能一次性使用。現有的電火花線切割機床都只設置一根金屬絲電極，其中的導電工件和金屬絲電極分別接脈沖電源的兩極，通過導電工件與工具電極間脈沖放電，將工件材料蝕除。但這種機床卻無法加工非導電材料特別是象非導電的工程陶瓷之類的非導電硬質材料。
目前非導電硬質材料零件的制造加工通常采用電解電火花放電復合加工方法及輔助電極法電火花加工方法，并發展了相應的電火花線切割方法即電解電火花放電線切割方法及輔助電極電火花線切割方法。
其中電解電火花放電線切割方法是在機床上設置一根恒速走絲的鉬絲，另外再設有一個固定的鉑電極作為輔助電極，并向兩者之間澆KOH電解液。由于在KOH中的電化學反應，在鉬絲上會產生氣泡，導致鉬絲和非導電工件間形成電位梯度，產生放電，去除部分工件材料。電極絲被不斷澆以KOH電解液，在很細的電極絲上產生并維持氣泡的穩定，其難度遠大于相對粗得多的成形電極。為保證上述全部放電過程的穩定進行，需要采取許多工藝措施，對加工過程進行嚴格檢測和控制，保證氣泡的生成及鉬絲與工件之間的放電過程的穩定進行。另外，由于在加工過程中起關鍵作用的電解液--KOH的腐蝕性，要采取相應的防護措施，尤其要重視對操作者的保護。該方法及相應的機床原理樣機目前只能在實驗室中受到嚴格限制的條件下進行加工實驗研究。
輔助電極電火花線切割方法，和普通的電火花線切割方法的明顯區別在于，其電極絲水平設置，和工件一起浸沒在煤油中，相應的運絲機構和現有運絲機構有很大不同，系專門設計。加工時，在非導電工件表面欲切割處，還必須安裝與切縫形狀一致的金屬網，作為輔助電極。電極絲和輔助電極放電，輔助電極被部分蝕除，被蝕除的金屬粉末和煤油在放電過程中產生的碳黑一起，積聚在工件表面，形成導電膜，使之具備導電性。然后利用電極絲與導電膜之間的放電蝕除工件材料。要達到加工穩定，必須使非導電工件表面導電膜的生成和非導電工件材料的去除達到一定的平衡條件，工藝上很難穩定實現。該方法和相應的機床原理樣機目前也只能在實驗室中受到嚴格限制的條件下進行加工實驗研究。
這些加工方式的加工效率低，加工成本高，極大地限制了非導電硬質材料的使用。而這些非導電硬質材料因其優良的性能在現代高新技術領域具有廣闊的應用前景，就更加需要設計出一種新的機床來解決這種不足。
發明內容
本發明的目的在于克服已有技術的不足，提供一種能夠加工非導電硬質材料的電火花線切割加工機床。
實現本發明目的的技術方案是一種加工非導電硬質材料的電火花線切割加工機床，機床的床身上設有兩個運絲機構，兩個運絲機構中的各自的電極絲相互之間平行，且垂直于床身設置，兩平行電極絲之間的距離保持在10微米至100微米之間。
其中一個運絲機構固定在床身一側，另外一個運絲機構通過導輪對稱的設置在床身的另一側。
所述運絲機構為快速走絲機床上的運絲機構。
所述運絲機構為慢速走絲機床上的運絲機構。
本發明具有的積極效果(1)本發明的機床結構簡單，可直接采購現有電火花線切割機床的成熟部件組裝，便于制造。無需如輔助電極電火花線切割機床樣機涉及專門的運絲機構，也無需如電解電火花放電線切割機床樣機采取針對腐蝕性電解液(KOH)的防護措施。(2)本發明的機床不受加工原理的限制，不需要復雜的檢測、控制設備。而且加工時能耗較低。(3)本發明的機床加工非導電硬質材料精度高、效率高、成本低。可根本改變非導電硬質材料零件的生產方式。裝備本機床后，可以制造精度一般的毛坯，再進行精細電火花線切割，這樣大幅度降低零件制造成本，提高制造效率，易于實現零件的大批量生產。
圖1為本發明的電火花線切割機床結構示意圖；圖2為快速走絲機床上的運絲機構；
圖3為慢速走絲機床上的運絲機構；圖4和圖5為本發明加工過程示意圖。
具體實施例方式
實施例1如圖1和圖2所示，本發明的機床具有控制電機1、工作液箱2和加工主機3，其中控制電機中具有脈沖電源、計算機、控制電路以及操作面板，計算機通過控制電路實現對機床的控制和管理。工作液箱2為電火花線切割加工過程提供循環工作液。加工主機3包括床身31、工作臺32、運絲機構33和34、絲架35和36、電極絲37和38。工作臺32可以帶動工件作X-Y兩坐標進給運動。運絲機構33、34采用的是快速走絲機床中的運絲機構。其中運絲機構33固定在床身31一側，運絲機構34則通過導輪對稱的設置在床身31另一側，并可進行X軸方向的移動。電極絲37和38采用的是鉬絲。
如圖4和圖5所示，將待加工的非導電工程陶瓷材料4裝夾在工作臺32上，兩電極絲37和38分別接脈沖電源11兩極。根據非導電工程陶瓷材料4的力學、熱學特性、所希望的單個脈沖放電蝕除量的大小與形態，調整好脈沖電源電參數。調整兩電極絲之間的距離為10～100微米，并向兩電極絲37和38澆工作液。啟動脈沖電源11，使兩電極絲37和38之間形成脈沖放電，蝕除兩電極絲之間的微量非導電工程陶瓷材料4，工作液及時沖走被蝕除的材料。隨后，兩電極絲空間位置固定，根據數控系統的指令以及伺服機構的驅動，通過工作臺32帶動非導電工程陶瓷材料4相對于兩電極絲作平面運動，并隨時根據剩余非導電硬質材料的表面幾何特性調整脈沖電源電參數，逐次蝕除非導電工程陶瓷材料4，最終形成切割輪廓。
需要說明的是，不同的非導電硬質材料所選用的脈沖電源電參數也是不同的。其選用需要根據所述技術領域的常識和經驗來確定。
加工過程中可以使可移動的運絲機構及其絲架沿X軸方向移動，保持兩電極絲之間的距離在10～100微米范圍內。
實施例2如圖1、圖3、圖4以及圖5所示，其余與實施例1相同，不同之處在于運絲機構采用的是慢速走絲機床中的運絲機構，電極絲采用的是銅絲。電極絲的走絲方式為慢速走絲方式。慢速走絲方式的加工精度高，表面粗糙度低，但是電極絲只能一次性使用。
權利要求
1.一種加工非導電硬質材料的電火花線切割加工機床，其特征在于機床的床身31上設有兩個運絲機構33、34，兩個運絲機構中的各自的電極絲37、38相互之間平行，且垂直于床身31設置，兩平行電極絲之間的距離保持在10微米至100微米之間。
2.根據權利要求1所述的電火花線切割加工機床，其特征在于其中一個運絲機構33固定在床身31一側，另外一個運絲機構34通過導輪對稱的設置在床身31的另一側。
3.根據權利要求2所述的電火花線切割加工機床，其特征在于所述運絲機構為快速走絲機床上的運絲機構。
4.根據權利要求2所述的電火花線切割加工機床，其特征在于所述運絲機構為慢速走絲機床上的運絲機構。
全文摘要
本發明公開了一種加工非導電硬質材料的電火花線切割加工機床，機床的床身上設有兩個運絲機構，兩個運絲機構中的各自的電極絲相互之間平行，且垂直于床身設置，兩平行電極絲之間的距離保持在10微米至100微米之間。其中一個運絲機構固定在床身一側，另外一個運絲機構通過導輪對稱的設置在床身的另一側。本發明的機床結構簡單，可直接采購現有電火花線切割機床的成熟部件組裝，便于制造。本發明的機床加工非導電硬質材料精度高、效率高、成本低。
文檔編號B23H7/26GK1817535SQ200510080149
公開日2006年8月16日 申請日期2005年6月30日 優先權日2005年6月30日
發明者劉瀏 申請人:江蘇技術師范學院