线切割电极丝及线切割装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种线切割电极丝，包括一碳纳米管复合导线，该碳纳米管复合导线的拉伸应变率小于等于3%，该碳纳米管复合导线包括一碳纳米管单纱以及一金属层，所述碳纳米管单纱由多个碳纳米管沿该碳纳米管单纱轴向旋转加捻构成，该碳纳米管单纱的捻度为10转/厘米到300转/厘米，该碳纳米管单纱的直径为1微米到30微米；所述金属层包覆于所述碳纳米管单纱的外表面，该金属层厚度为1微米到5微米。本发明专利技术还提供一种使用所述线切割电极丝的电火花线切割装置。

【技术实现步骤摘要】
线切割电极丝及线切割装置
本专利技术涉及一种线切割电极丝及应用该线切割电极丝的电火花线切割装置。
技术介绍
近年来，随着机械加工技术日新月异，线切割电火花加工作为一种特种精密机械加工技术也得到了迅速发展。电火花线切割的基本原理是利用不断移动的细金属导线作为工具电极，工具电极与工件之间形成脉冲性放电腐蚀工件来实现加工。电火花线切割具有加工精密度高、微细化、高效率、加工成本低等特点。线切割电极丝在电火花线切割中起着重要的作用。线切割电极丝需要具有耐磨性好、耐高温、表面粗糙度好、耐腐蚀性好、拉伸强度大、导电率高等特点。目前常用的线切割电极丝主要有钼丝和黄铜丝。目前线切割电极丝的直径一般在30微米到50微米之间，然而，当达到这一数量级时，其抗拉强度会显著降低从而使耐用性较差，特别是当其直径达小于30微米时，其抗拉强度会显著降低，难以满足实际应用的要求。
技术实现思路
有鉴于此，确有必要提供一种抗拉强度较高且直径较小的线切割电极丝以及使用所述线切割电极丝的电火花线切割装置。一种线切割电极丝，用于电火花线切割，包括一碳纳米管复合导线，该碳纳米管复合导线的拉伸应变率小于等于3%，该碳纳米管复合导线包括一碳纳米管单纱以及一金属层，所述碳纳米管单纱由多个碳纳米管沿该碳纳米管单纱轴向旋转加捻构成，该碳纳米管单纱的捻度为10转/厘米到300转/厘米，该碳纳米管单纱的直径为1微米到30微米；所述金属层包覆于所述碳纳米管单纱的外表面，该金属层厚度为1微米到5微米。一种电火花线切割装置，包括一线切割电极丝、一待加工工件以及一脉冲电源，所述线切割电极丝与所述待加工工件之间存在一放电间隙，所述线切割电极丝用于切割所述待加工工件；所述脉冲电源的两级分别与所述线切割电极丝和所述待加工工件电连接，所述脉冲电源用于提供一脉冲电压，所述线切割电极丝包括一碳纳米管复合导线，该碳纳米管复合导线的拉伸应变率小于等于3%，该碳纳米管复合导线包括一碳纳米管单纱以及一金属层，所述碳纳米管单纱由多个碳纳米管沿该碳纳米管单纱轴向旋转加捻构成，该碳纳米管单纱的捻度为10转/厘米到300转/厘米，该碳纳米管单纱的直径为1微米到30微米；所述金属层包覆于所述碳纳米管单纱的外表面，该金属层厚度为1微米到5微米。与现有技术相比，本专利技术提供的线切割电极丝及电火花线切割装置具有以下优点：其一，由于碳纳米管具有优异的力学性能，因此，相同直径的碳纳米管复合线比纯金属导线具有更高的机械强度，并可通过优化所述碳纳米管单纱的直径和捻度，使所述碳纳米管复合导线的拉伸应变率达到3%以下，从而可以显著提高所述碳纳米管复合导线的拉伸强度，使所线切割电极丝具有更好的抗拉伸性能，避免线切割时因线切割电极丝的抖动而导致的电路短路，而且不易出现断丝现象，损耗较小；其二，通过优化所述碳纳米管单纱的直径和捻度，可以使线切割电极丝的直径达到2到35微米，可以实现对精度要求更高，尺寸要求更小的工件进行线切割。附图说明图1为本专利技术第一实施例提供的线切割电极丝横截面的示意图。图2为本专利技术第一实施例提供的线切割电极丝中碳纳米管复合导线的扫描电镜照片。图3为本专利技术第一实施例提供的线切割电极丝中碳纳米管复合导线的拉伸应力曲线。图4为本专利技术第二实施例提供的电火花线切割装置示意图。主要元件符号说明线切割电极丝10碳纳米管复合导线1碳纳米管单纱2金属层3电火花线切割装置100待加工工件11穿丝孔110储丝筒12脉冲电源13导电连接件14运丝轮15工作台16移动控制装置17如下具体实施方式将结合所述附图进一步说明本专利技术。具体实施方式下面将结合附图及具体实施例对本专利技术提供的线切割电极丝作进一步的详细说明。请参阅图1，本专利技术第一实施例提供一种线切割电极丝10，用于电火花线切割。该线切割电极丝10包括一碳纳米管复合导线1。所述线切割电极丝10可以由一根碳纳米管复合导线1形成，也可为多根碳纳米管复合导线1组成的绞线。所述线切割电极丝10的直径范围为2到35微米。具体地，该碳纳米管复合导线1由一碳纳米管单纱2以及一包覆于所述碳纳米管单纱外表面的金属层3组成。所述碳纳米管单纱2由多个碳纳米管沿该碳纳米管单纱2的轴向旋转加捻构成。所述碳纳米管单纱2可以通过从一碳纳米管阵列中拉取获得一碳纳米管线，并将所述碳纳米管线的两端相对回转形成。由于从碳纳米管阵列中直接拉取获得的碳纳米管线中的碳纳米管基本沿所述碳纳米管线的轴向延伸，且在所述碳纳米管线的轴向方向通过范德华力首尾相连。故，在将所述碳纳米管线的两端相对回转的过程中，该碳纳米管线中的碳纳米管会沿碳纳米管线的轴向方向螺旋状排列，且在延伸方向通过范德华力首尾相连，进而形成所述碳纳米管单纱2。另外，在将所述碳纳米管线的两端相对回转的过程中，所述碳纳米管线中沿径向方向相邻的碳纳米管之间的间距会变小，接触面积增大，从而使所述碳纳米管单纱2中沿径向方向相邻的碳纳米管之间的范德华力显著增加，并紧密相连。所述碳纳米管单纱2中沿径向方向相邻的碳纳米管之间的间距小于等于10纳米。优选地，所述碳纳米管单纱2中沿径向方向相邻的碳纳米管之间的间距小于等于5纳米。更优选地，所述碳纳米管单纱2中沿径向方向相邻的碳纳米管之间的间距小于等于1纳米。由于所述碳纳米管单纱2中沿径向方向相邻的碳纳米管之间的间距较小且通过范德华力紧密相连，故，所述碳纳米管单纱2具有光滑且致密的表面结构。所述碳纳米管单纱2的直径为1微米到30微米。所述碳纳米管单纱2的捻度为10转/厘米到300转/厘米。所述捻度是指单位长度碳纳米管线回转的圈数。当所述碳纳米管单纱2的直径确定时，适当的捻度可以使所述碳纳米管单纱2具有较好的机械性能。这是由于，随着捻度的增加，所述碳纳米管单纱2中沿径向方向相邻的碳纳米管之间间距的降低，从而使沿径向方向相邻的碳纳米管之间的作用力会增强；但是，当捻度过大时，所述碳纳米管单纱2中沿轴向方向相邻的碳纳米管之间的作用力反而会降低。当所述碳纳米管单纱2的直径小于10微米时，所述碳纳米管单纱2的捻度优选为250转/厘米到300转/厘米；而当所述碳纳米管单纱2的直径为10微米到20微米时，所述碳纳米管单纱2的捻度优选为200转/厘米到250转/厘米；而当所述碳纳米管单纱2的直径为25微米到30微米时，所述碳纳米管单纱2的捻度优选为100转/厘米到150转/厘米。所述碳纳米管单纱2的机械强度可以达到相同直径的金线的机械强度的5-10倍。本实施例中，所述碳纳米管单纱2的直径约为25微米，且其捻度约为100转/厘米。由于所述碳纳米管单纱2具有光滑且致密的表面结构，故，所述金属层3可以和所述碳纳米管单纱2形成良好的结合，不易脱落。所述金属层3均匀的包覆于所述碳纳米管单纱2的外表面，其厚度为1微米到5微米。当所述金属层3的厚度为1微米到5微米时，所述碳纳米管复合导线1的电导率可以到达所述金属层3中金属的电导率的50%以上。当所述金属层3的厚度太小时，例如小于1微米，一方面不能显著提高所述碳纳米管复合导线1的电导率，另一方面，还会使得该金属层3在使用时容易被氧化，进一步降低所述碳纳米管复合导线1的电导率及使用寿命。另外，实验证明当所述金属层3的厚度大于一定值时，例如大于5微米，所述碳纳米管复合导线1的电导率不但不会显著增加，还会额外增加所述碳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线切割电极丝，用于电火花线切割，包括一碳纳米管复合导线，该碳纳米管复合导线的拉伸应变率小于等于3%，该碳纳米管复合导线包括一碳纳米管单纱以及一金属层，所述碳纳米管单纱由多个碳纳米管沿该碳纳米管单纱轴向旋转加捻构成，该碳纳米管单纱的捻度为10转/厘米到300转/厘米，该碳纳米管单纱的直径为1微米到30微米；所述金属层包覆于所述碳纳米管单纱的外表面，该金属层厚度为1微米到5微米。

【技术特征摘要】
1.一种线切割电极丝，用于电火花线切割，包括一碳纳米管复合导线，该碳纳米管复合导线的拉伸应变率小于等于3％，该碳纳米管复合导线包括一碳纳米管单纱以及一金属层，所述碳纳米管单纱由多个碳纳米管沿该碳纳米管单纱轴向旋转加捻构成，该碳纳米管单纱的捻度为10转/厘米到300转/厘米，该碳纳米管单纱的直径为1微米到30微米；所述金属层包覆于所述碳纳米管单纱的外表面，该金属层厚度大于1微米小于等于5微米。2.如权利要求1所述的线切割电极丝，其特征在于，所述碳纳米管复合导线的拉伸应变率小于等于1％。3.如权利要求1所述的线切割电极丝，其特征在于，当所述碳纳米管单纱的直径小于10微米时，所述碳纳米管单纱的捻度为250转/厘米到300转/厘米。4.如权利要求1所述的线切割电极丝，其特征在于，当所述碳纳米管单纱的直径为25微米到30微米时，所述碳纳米管单纱的捻度为100转/厘米到150转/厘米。5.如权利要求1所述的线切割电极丝，其特征在于，所述碳纳米管单纱中碳纳米管与其延伸方向上相邻的碳纳米管之间通过范德华力首尾相连。6.如权利要求1所述的线切割电极丝，其特征在于，所述碳纳米管单纱为S捻或Z捻。7.如权利要求1所述的线切割电极丝，其特征在于，所述碳纳米管单纱具有光滑且致密的表面结构。8.如权利要求1所述的线切割电极丝，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：潜力，王昱权，
申请(专利权)人：北京富纳特创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11