一种金属材料深冷线切割加工装置与方法与流程

本发明属于金属材料加工技术领域，特别涉及一种金属材料深冷线切割加工装置与方法。

背景技术：

金属材料线切割过程中，由于金属线与金属材料之间的摩擦作用，当线切割金属材料粘度比较高的时候，容易发生金属线断裂的事故，人为的增加了设备维护成本。另一方面，传统线切割设备使用过程中，一般采用乳化液对金属丝进行冷却和润滑。随着乳化液的使用量增加，乳化液对环境的污染问题和对工人身体长期工作后的伤害问题日趋严重。目前机加工行业有实现尽可能降低乳化液使用量的强烈意愿。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种金属材料深冷线切割加工装置与方法，采用该方法，一方面可以大幅度降低线切割过程中乳化液的使用量，另一方面将使线切割设备中金属丝的使用寿命得到有效提高。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种金属材料深冷线切割加工装置，包括二氧化碳冷却气体存储罐1和润滑液存储罐5，二氧化碳冷却气体存储罐1的出口连接冷却气体导管4，冷却气体导管4分为两路，设置有冷却气体喷射开关一10的一路连接冷却气体和润滑液喷枪11的冷却气体入口，设置有冷却气体喷射开关二15的一路连接冷却气体喷枪16，润滑液存储罐5的出口通过设置有润滑液喷射开关9的润滑液导管8连接冷却气体和润滑液喷枪11的润滑液入口，所述冷却气体和润滑液喷枪11的出口对准线切割金属丝14与待加工金属材料12的上表面，所述冷却气体喷枪16的出口对准完成切割后的线切割金属丝14，其中，所述线切割金属丝14从上向下运动对待加工金属材料12进行切割。

所述冷却气体导管4上设置有冷却气体加压泵3，所述润滑液导管8上设置有润滑液加压泵7。

所述线切割金属丝14的切割施工区设置有二氧化碳含量检测器13。

本发明还提供了一种金属材料深冷线切割加工方法，包括如下步骤：

第一步：将待加工金属材料安装到操作台上；

第二步：将冷却气体和润滑液从喷枪喷出，对准线切割金属丝与待加工金属材料的上表面，线切割金属丝从上往下运动；

第三步：启动线切割机器，对待加工金属材料进行加工；

第四步：将冷却气体从另一喷枪喷出，对准完成切割后的线切割金属丝，将线切割金属丝上粘附的被切割金属材料从表面清理干净。

所述待加工金属材料为钢铁材料、铝合金材料、铜合金材料或钛合金材料。

所述冷却气体为二氧化碳冷却气体，在第二步之前，利用二氧化碳含量检测器检测工作环境中二氧化碳的含量，保证该含量低于危害人体健康的含量。

所述冷却气体的消耗速度为0.01-2l/min。

所述润滑液的导入速度为0.01-0.05mg/s，以最小润滑液使用量为目标导向进行控制。

与现有技术相比，本发明可减少金属线切割过程中润滑液的使用量，同时提高金属丝的使用寿命，减少金属丝断裂造成的工时延误，从而有效提升金属材料机加工效率，并使工人的身体得到保护。

附图说明

图1是本发明的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。

如图1所示，一种金属材料深冷线切割加工装置，线切割金属丝14从上向下运动对待加工金属材料12进行切割，装置包括二氧化碳冷却气体存储罐1和润滑液存储罐5，二氧化碳冷却气体存储罐1的出口连接冷却气体导管4，冷却气体导管4上设置有冷却气体加压泵3，冷却气体导管4进一步分为两路，设置有冷却气体喷射开关一10的一路连接冷却气体和润滑液喷枪11的冷却气体入口，设置有冷却气体喷射开关二15的一路连接冷却气体喷枪16，润滑液存储罐5的出口通过设置有润滑液加压泵7和润滑液喷射开关9的润滑液导管8连接冷却气体和润滑液喷枪11的润滑液入口，冷却气体和润滑液喷枪11的出口对准线切割金属丝14与待加工金属材料12的上表面，冷却气体喷枪16的出口对准完成切割后的线切割金属丝14，即待加工金属材料12的下表面下方的准线切割金属丝14部分。

线切割金属丝14的切割施工区设置有二氧化碳含量检测器13，当二氧化碳含量高于一定数值时进行报警，保护工人安全。

本发明通过在待加工金属材料12上表面喷射冷却气体和微量的润滑液，实现冷却气体能够有效地提高线切割金属丝14表面的硬度，并且有效提高待加工金属材料12的可切割性能，同时，通过添加微量的润滑液，有效防止线切割金属丝14与待加工金属材料12机加工构成发生粘结。然后，利用在待加工金属材料12下表面喷射冷却气体，实现粘附在线切割金属丝14表层的金属颗粒从金属丝上分离。

本发明的具体加工方法如下：

第一步：将待加工金属材料12安装到操作台上。待加工金属材料12可以是钢铁材料、铝合金材料、铜合金材料、钛合金材料等。

第二步：开启二氧化碳含量检测器13，使工作环境中二氧化碳的含量低于危害人体健康的含量。

第三步：打开二氧化碳冷却气体存储罐1，打开冷却气体加压泵3，将二氧化碳冷却气体2从罐中导出，通过传感器严格控制二氧化碳冷却气体2的消耗速度为0.01-2l/min。

第四步：打开润滑液存储罐5，打开润滑液加压泵7，通过传感器严格控制润滑液6的导入速度为0.01-0.05mg/s，以最小润滑液使用量为目标导向进行控制。

第五步：打开润滑液喷射开关9和冷却气体喷射开关一10，将二氧化碳冷却气体2和润滑液6从冷却气体和润滑液喷枪11喷出，对准线切割金属丝14与待加工金属材料12的上表面。

第六步：启动线切割机器，线切割金属丝14从上往下运动，对待加工金属材料12进行加工。

第七步：打开冷却气体喷射开关二15，对线切割金属丝14完成切割后的部分(即待加工金属材料12下表面处)，将线切割金属丝14上粘附的被切割材料从表面清理干净。

采用该方法进行线切割，可以实现线切割在切割金属材料过程中金属丝的断线率降低20％～50％。

在本发明的一个实施例中，待加工金属材料12采用2mm厚的6061铝合金带材，二氧化碳冷却气体2的消耗速度为0.05l/min，润滑液6的导入速度为0.02mg/s，可以实现线切割切割铝材断线率降低30％。

综上，利用本发明能够有效实现乳化液使用量降低，同时大幅提高金属丝使用寿命，有效减少乳化液对操作者造成的身体伤害。

技术特征：

技术总结
一种金属材料深冷线切割加工装置，包括二氧化碳冷却气体存储罐和润滑液存储罐，二氧化碳冷却气体存储罐的出口连接冷却气体导管，冷却气体导管分为两路，一路连接冷却气体和润滑液喷枪的冷却气体入口，另一路连接冷却气体喷枪，润滑液存储罐的出口通过设置有润滑液喷射开关的润滑液导管连接冷却气体和润滑液喷枪的润滑液入口，冷却气体和润滑液喷枪的出口对准线切割金属丝与待加工金属材料的上表面，冷却气体喷枪的出口对准完成切割后的线切割金属丝，线切割金属丝从上向下运动切割待加工金属材料。本发明还提供了相应的金属材料深冷线切割加工方法，可减少金属线切割过程中润滑液的使用量，提高金属丝的使用寿命，减少金属丝断裂造成的工时延误。

技术研发人员：喻海良;罗开广;熊汉青
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2019.01.16
技术公布日：2019.05.17