陽極機械切割原理是根據短電弧放電腐蝕金屬的作用(電的熱效應和電化學效應,而在切割上以熱效應為主),所以能夠用普通環形鋼一口咬定圓形薄板切割導電硬質金屬。而且切割速度與被加工件的力學性能無關。
陽極機械切割時,工件接在電壓為20~30V的直流電源的正極上,而鋼帶或圓鐵盤接電源的負極(或稱工具電極),在旋轉的鋼帶或圓鐵盤與工件接觸處加入水玻璃溶液作為工作液。當電流通過導電的水玻璃通過導電的水玻璃工作時,便發生電化學溶解,形成陽極薄膜,金屬被短電弧放電熔化、汽化,加工旋轉的鋼帶或圓鐵盤的機械作用,從而實現了金屬的切割。
(1)陽極薄膜的形成及其本質 水玻璃是各種硅酸鈉的黏性溶液(其化學分子式以Na2O·nSiO2表示)。當電流從陰極經過水玻璃溶液時,即發生電解作用。由于離子的移動,在陽極表面形成一層鈍化了的薄膜,,稱為陽極薄膜。其具有很高的電阻與一定的機械強度。當電流通過工具電極(即旋轉的鋼帶或旋轉的鐵圓盤)——水玻璃溶液——陽極薄膜——工件的串聯電路時,由于所發出的熱量與線路中的電阻成正比,故陽極薄膜處產生極大的熱量,而陽極薄膜具有良好的絕熱性能,使工作時產生的熱量絕大部分傳遞到陽極上來,加速了工件的熔化、汽化,而工具電極發熱卻很小。因此,這種切割方法稱為陽極機械切割。
(2)脈沖熔化 當直流電流通過工具電極(鋼帶或鐵圓盤)時,切割時沿被加工表面以不大的摩擦力滑動。工具電極與工件瞬時接觸的不是整個平面,而是極微小的“接觸橋”。由于工具的機械作用,將“接觸橋”處的薄膜去除,而不損傷其他部分的薄膜,使電流大部分從“接觸橋”處流過。電流在極小的接觸表面上的高度集中,引起“接觸橋”的劇烈加熱而熔化,這些“接觸橋”熔化使電流中斷。在接觸表面又產生新的“接觸橋”,然后又被熔化。這樣連續不斷地發生脈沖的熔化現象,熔融的金屬蝕除物被旋轉的工具電極從加工間隙中排出。
在金屬熔化的情況下,其切割速度是由電源輸出能量及旋轉的工具電極沿工件移動的速度(即工具電極的進給量)決定的,如果加工電壓過高或工具切割速度過低,在“接觸橋”熔化后電流不中斷而發生電弧放電,加工過程的脈沖性就被破壞。在放電加工中遇到電弧放電,常常會引起電極和工件的燒傷。