CN101308063A

CN101308063A - 在役设备微试样电火花线切割取样装置

Info

Publication number: CN101308063A
Application number: CNA2008100406096A
Authority: CN
Inventors: 关凯书; 张广哲
Original assignee: East China University of Science and Technology
Current assignee: East China University of Science and Technology
Priority date: 2008-07-16
Filing date: 2008-07-16
Publication date: 2008-11-19

Abstract

本发明涉及一种在役设备微试样电火花线切割取样装置，包括传动轮和电源，该装置还包括导向轮、电极丝、平板支架、导向架。所述的导向轮与所述的导向架分别固定在所述的平板支架上，该平板支架固定在其后面的箱体上。所述的传动轮安装在脉冲电机上，也固定在所述的箱体上，所述的电极丝套在所述的导向轮、传动轮和导向架上，整个电极丝呈凹槽形，该导向架在电极丝的里面。本发明装置的钼丝可以垂直切割设备，然后钼丝在服役的设备表层下部表面平行切割，切取微试样，然后在垂直退出。加工的同时有冷却液而不会对材料带来损伤。

Description

在役设备微试样电火花线切割取样装置

技术领域

本发明涉及线切割取样装置，特别是一种在役设备微试样电火花线切割取样装置。

背景技术

电力、核电及石油化工行业中存在着大量服役的压力容器和管道，如何评价和预测这些设备的当前性能和剩余寿命一直是研究的热点课题。传统的无损检测方法和常规取样试验方法一直是这方面主要试验研究方法，可是因为两者都有各自的局限性——前者简单、无损，但测得的信息不完整，只能检测结构的缺陷，无法获得材料性能的变化；后者准确可靠，能够测试材料性能与组织的变化，但却有破坏性。微型试样试验法(Small Specimen Test，简称SST)，如小冲杆试验技术，一方面要尽可能采用无损或半无损检验的方法，另一方面又必须最大限度地得到材料的性能，以适应微型试样进行性能试验，是一种既具有“无损取样”性又具有准确可靠性的新型试验方法。但如何在服役的设备上切取微试样一直是待解决的问题。

发明内容

为克服上述已有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种在役设备微试样电火花线切割取样装置，在服役的设备上可以方便切取微试样，同时加工的时候有冷却液而不会对材料带来损伤。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种在役设备微试样电火花线切割取样装置，包括传动轮和电源，该装置还包括导向轮、电极丝、平板支架、导向架，

所述的导向轮与所述的导向架分别固定在所述的平板支架上，该平板支架固定在其后面的箱体上；

所述的传动轮安装在脉冲电机上，也固定在所述的箱体上，所述的电极丝套在所述的导向轮、传动轮和导向架上，整个电极丝呈凹槽形，该导向架在电极丝的里面；

该切割取样装置还包括Z向给进电机、Z向丝杠支架、Z向螺旋传动器和Z向丝杠，所述的Z向螺旋传动器和Z向给进电机固定在移动台上，所述的Z向丝杠穿过该Z向螺旋传动器通过Z向联轴器与该Z向给进电机相连，该Z向丝杠的两端分别有Z向丝杠支架支撑，Z向螺旋传动器与Z向丝杠一起构成传动机构，工作时，Z向丝杠只做转动，Z向丝杠支架与底座连接，该底座焊接在移动台上；

该切割取样装置还包括X向给进电机、X向丝杠支架、X向螺旋传动器、X向丝杠和X向联轴器，各部件间位置关系和连接关系同Z向。

所述的程序控制模块的单片机的控制程序就是靠给步进电机发出的脉冲来控制其转动的圈数，步进电机与丝杠相连，所以丝杠每转动一圈，其轴线方向传动距离是相同的，也就是说，当丝杠转动的圈数一定时，其轴线方向传动的距离就一定。

所述的电极丝是钼丝。

所述的电源是脉冲电源。

该装置工作时，在电极丝和在役设备之间浇上工作液介质。

所述的平板支架用螺钉固定在其后面的箱体上。

所述的导向架的厚度很薄。

所述的导向轮的固定方式为，先在所述的平板支架上钻两个孔，再铣出两个圆形的槽，用销穿过孔，将导向轮固定在所述的平板支架的槽里。

所述的导向架用焊接的方式固定在所述的平板支架上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明装置的导向架厚度很薄，钼丝做成凹槽形，导向架可以藏在钼丝的里面，这样钼丝不会脱开导向架，而钼丝做进给运动切入设备的时候，导向架同时跟进而对加工不产生影响。本发明装置的钼丝可以垂直切割设备，然后钼丝在服役的设备表层下部表面平行切割，切取微试样，然后在垂直退出。加工的同时有冷却液而不会对材料带来损伤。

附图说明

图1是本发明装置的示意图

图2是本发明装置的电极丝和导向架的局部剖视图

图3是本发明装置的导向轮与导向架的示意图

图4是本发明装置的位置关系图

图5是本发明装置的主视图

图6是本发明装置的俯视图

图7是本发明装置的控制模块的示意图

图8是本发明装置的脉冲电机示意图

图9是本发明装置的丝杠支架示意图

图10-1本发明装置的初始位置示意图

图10-2本发明装置接触在役设备示意图

图10-3本发明装置的限位开关示意图

图10-4本发明装置向下进给切削示意图

图10-5本发明装置横向进给切削示意图

图10-6本发明装置切削完毕示意图。

图10-7本发明装置回到初始位置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做进一步详细的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。

请参阅图1～6。本发明备微试样电火花线切割取样装置，包括传动轮4和电源7，该装置还包括导向轮2、电极丝3、平板支架5、导向架8，电极丝3是钼丝。导向架8的厚度很薄。所述的电源7是脉冲电源。

所述的导向轮2与所述的导向架8分别固定在所述的平板支架5上，该平板支架5用螺钉固定在其后面的箱体30上；导向架8用焊接的方式固定在所述的平板支架5上。所述的导向轮2的固定方式为，先在所述的平板支架5上钻两个孔，再铣出两个圆形的槽，用销穿过孔，将导向轮固定在所述的平板支架5的槽里。

所述的传动轮4安装在脉冲电机20上，也固定在所述的箱体上，所述的电极丝3套在所述的导向轮2、传动轮4和导向架8上，整个电极丝3呈凹槽形，该导向架8在电极丝3的里面；

电极丝3截面形状有一个矩形的槽，该槽套在导向轮与导向架上，传动轮也有一个槽，而且其尺寸比导线的大，连接时，先将电极丝3与导向轮、导向架连接好，再将导线放入传动轮内，最后固定脉冲电机在箱体上。传动轮与脉冲电机应事先就连接好。

该切割取样装置还包括Z向给进电机10、Z向丝杠支架9、Z向螺旋传动器11和Z向丝杠16，所述的Z向螺旋传动器11和Z向给进电机10固定在移动台29上，所述的Z向丝杠16穿过该Z向螺旋传动器11通过Z向联轴器14与该Z向给进电机10相连，该Z向丝杠16的两端分别有Z向丝杠支架9支撑。为了将Z向丝杠安装在Z向丝杠支架上，Z向丝杠支架就必须是可以活动的，如图9所示，步进电机固定不动，带动丝杠转动，从而驱动工作台移动。Z向螺旋传动器11与Z向丝杠16一起构成传动机构，工作时，Z向丝杠16只做转动，Z向丝杠支架9与底座19通过螺栓连接好，该底座19焊接在移动台29上。X向和Z向的底座是一样的。

该切割取样装置还包括X向给进电机17、X向丝杠支架15、X向螺旋传动器12、X向丝杠28和X向联轴器13，各部件间位置关系和连接关系同Z向。

所述的X向螺旋传动器12和X向给进电机17固定在移动台上，所述的X向丝杠28穿过该X向螺旋传动器12通过X向联轴器13与该X向给进电机17相连，该X向丝杠28的两端分别有X向丝杠支架15支撑。为了将X向丝杠28安装在X向丝杠支架15上，X向丝杠支架15就必须是可以活动的，步进电机固定不动，带动丝杠转动，从而驱动工作台移动。X向螺旋传动器12与X向丝杠28一起构成传动机构，工作时，X向丝杠28只做转动，X向丝杠支架15与底座通过螺栓连接好，该底座19焊接在移动台上。

本发明装置工作时，在电极丝3和在役设备1之间浇上工作液介质。

所述的传动轮4安装在脉冲电机20上，也固定在所述的箱体上，所述的电极丝3套在所述的导向轮2、传动轮4和导向架8上，整个电极丝3呈凹槽形，该导向架8在电极丝3的里面；传动轮4根据脉冲电机20的输出轴的尺寸大小，在中心钻出相应大小的孔，二者直接连接，用键或过盈连接，保证二者周向相对运动关系。请参阅图8本发明装置的脉冲电机示意图。脉冲电机20卧式放置，用一个角铁，角铁上面有一半径与脉冲电机直径相近的半圆，角铁压着脉冲电机20，在用螺钉拧紧、固定在所述的箱体上。

本发明整个装置是密闭的，所以要有一个矩形的箱子将步进电机等罩起来，尾部留有一定的空间。程序控制模块18就放在尾部的这个空间里。如图7本发明装置的控制模块的示意图所示，程序控制模块可设计成一个带门的小箱子，里面放单片机、三极管、导线、按钮开关等硬件。下部开几个孔，以便用螺钉将其固定在装置上。

程序控制模块18包括单片机、三极管、按钮开关、导线。请参阅图7。程序控制模块18的单片机的控制程序就是靠给步进电机发出的脉冲来控制其转动的圈数，步进电机与丝杠相连，所以丝杠每转动一圈，其轴线方向传动距离是相同的，也就是说，当丝杠转动的圈数一定时，其轴线方向传动的距离就一定。

本发明控制程序的流程如下：

1、程序开始。

2、Z向先进给，钼丝接近取样设备1，用限位开关判断是否到达指定位置，到达就继续按程序执行下一步否则Z向继续进给。

3、X向进给，用限位开关判断是否到达指定位置，到达就继续按程序执行下一步否则X向继续进给。

4、Z向进给，钼丝离开取样设备，用限位开关判断是否到达指定位置，到达就继续按程序执行下一步否则Z向继续进给。

5、X向进给，机器退回原位。

6、程序执行完毕。

请参阅图7，图7是本发明装置的控制模块的示意图。上面设有6个按钮。第二按钮22是启动按钮，是指启动机器，对脉冲电源开始供电。第一按钮21是自动按钮，是指机器按照程序指令，一步一步自动运行，完成切割，这个过程中无需人的干预就可以完成。第六按钮26是手动按钮，是指按一下该按钮机器就运行一步，次数足够的话，也可以完成切割作用。第三按钮23是X向进给按钮，是在X方向上运动进给，实现X向切割。第五按钮25是Z向进给按钮，是在Z方向上运动进给，实现Z向切割。第四按钮24是急停按钮，是切割过程中万一遇到什么问题可以手动停止机器，以免造成事故。

本发明装置的工作过程如下：

按下启动按钮后，脉冲电源开始供电，传动轮4转动时带动导向轮2转动，同时钼丝在导向架8上来回运动，这样才能实现线切割。

工作步骤如下：

①Z向进给电机工作，工作台带动平板支架5向下运动，到达物体表面的时候程序控制模块通过限位开关检测到钼丝已到达指定位置后，再向下进给2mm，之后，电机停转。

②X向进给电机开始工作，驱动工作台运动，钼丝处于被切割物体内部，行走走一定距离。之后就停止下来。

③Z向进给电机再次工作，只是与上次的方向相反，这次是将工作台提升上去，从而带动平板支架5一起运动，把钼丝从材料内拉出来，完成切割。电机停转，同时脉冲电源停止供电，钼丝不再运动。

④X向进给电机工作，转动方向与上次相反，以带动工作台向相反的方向运动，实现机器的复位。

工作循环详解

试验机工作分六步：

①初始位置→②接触在役设备→③向下进给切削→④横向进给切削→⑤切削完毕→⑥回到初始位置

①初始位置

试验机初始位置是指其放在在役设备上未工作时的状态。请参阅图10-1。

②接触在役设备

请参阅图10-2和图10-3。试验机开始工作，首先是钼丝向下降并判断是否与在役设备接触，试验机下部与在役设备接触，固在同一平面上，所以当钼丝与试验机下部处于同一平面时即可认为其与在役设备也处于同一平面，即钼丝与在役设备开始接触，所以可用一个限位开关判定钼丝与试验机下部是否处于同一平面，如图所示，当碰到限位开关32时就给出一个信号，表示钼丝已经开始与在役设备接触，之后再按给定的进给距离开始进给。

③向下进给切削

请参阅图10-4。试验机按照给的深度向在役设备进行进给切削。

④横向进给切削

请参阅图10-5。钼丝接触在役设备后就要开始横向进给，按照给定的距离切削，当进给距离达到设定值时就停止前进，进入下一步。

⑤切削完毕

请参阅图10-6。横向进给结束后，钼丝要从在役设备中向上撤离出来。

⑥回到初始位置

请参阅图10-7。切削结束，试验机回到初始位置。

本发明装置在服役的设备上可以方便切取微试样，同时加工的时候有冷却液而不会对材料带来损伤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。

Claims

1、一种在役设备微试样电火花线切割取样装置，包括传动轮(4)和电源(7)，其特征在于：该装置还包括导向轮(2)、电极丝(3)、平板支架(5)、导向架(8)，

所述的导向轮(2)与所述的导向架(8)分别固定在所述的平板支架(5)上，该平板支架(5)固定在其后面的箱体(30)上；

所述的传动轮(4)安装在脉冲电机(20)上，也固定在所述的箱体上，所述的电极丝(3)套在所述的导向轮(2)、传动轮(4)和导向架(8)上，整个电极丝(3)呈凹槽形，该导向架(8)在电极丝(3)的里面；

该切割取样装置还包括Z向给进电机(10)、Z向丝杠支架(9)、Z向螺旋传动器(11)和Z向丝杠(16)，所述的Z向螺旋传动器(11)和Z向给进电机(10)固定在移动台(29)上，所述的Z向丝杠(16)穿过该Z向螺旋传动器(11)通过Z向联轴器(14)与该Z向给进电机(10)相连，该Z向丝杠(16)的两端分别有Z向丝杠支架(9)支撑，Z向螺旋传动器(11)与Z向丝杠(16)一起构成传动机构，工作时，Z向丝杠(16)只做转动，Z向丝杠支架(9)与底座(19)连接，该底座(19)焊接在移动台(29)上；

该切割取样装置还包括X向给进电机(17)、X向丝杠支架(15)、X向螺旋传动器(12)、X向丝杠(28)和X向联轴器(13)，各部件间位置关系和连接关系同Z向。

2、根据权利要求1所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，所述的程序控制模块(18)的单片机的控制程序就是靠给步进电机发出的脉冲来控制其转动的圈数，步进电机与丝杠相连，所以丝杠每转动一圈，其轴线方向传动距离是相同的，也就是说，当丝杠转动的圈数一定时，其轴线方向传动的距离就一定。

3、根据权利要求1或2所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，其特征在于所述的电极丝(3)是钼丝。

4、根据权利要求1或2所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，其特征在于所述的电源(7)是脉冲电源。

5、根据权利要求1所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，其特征在于该装置工作时，在电极丝(3)和在役设备(1)之间浇上工作液介质。

6、根据权利要求1所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，其特征在于所述的平板支架(5)用螺钉固定在其后面的箱体上。

7、根据权利要求1所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，其特征在于所述的导向架(8)的厚度很薄。

8、根据权利要求1所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，其特征在于所述的导向轮(2)的固定方式为，先在所述的平板支架(5)上钻两个孔，再铣出两个圆形的槽，用销穿过孔，将导向轮固定在所述的平板支架(5)的槽里。

9、根据权利要求1所述的在役设备微试样电火花线切割取样装置，其特征在于所述的导向架(8)用焊接的方式固定在所述的平板支架(5)上。