CN102699457A - 电火花线切割、打孔组合机床 - Google Patents

Abstract

本发明电火花线切割、打孔组合机床由底座、导向架、立柱、横向导轨、纵向导轨、电机箱、悬臂、工件夹持架；出丝嘴，高压水嘴，高压水管，防断丝检测夹紧机构，压紧轮，弹性压紧轮，压紧轮，张力检测传感器，纠偏轮，上导向轮、下导向轮，高压水嘴，出丝嘴、单片式电磁离合器、主贮丝筒、副贮丝筒；打孔电机、脉冲电切削液机构、打孔针加紧部件、皮带传动机构和二级减速机构等组成；本发明的特点：自动穿丝功能可以保障工件从打孔到进行线切割的自动化，免除人力的搬运、穿丝、试切的时间，并且保障加工的位置精度。保障工件加工的形状精度。自动化精确加工。复合机床加工自动化的功能是其他机床所不具备的。提高了效率，精度，降低了加工成本。

Description

电火花线切割、打孔组合机床

技术领域

本发明涉及一种可以自动对工件完成“打孔——穿丝——线切割”工序，以满足工件特殊加工的工艺要求和高精度的电火花线切割、打孔组合机床。

背景技术

目前在电火花线切割机床领域，只有慢走丝电火花线切割机床具有自动穿丝的功能，而且仅局限于单程式的铜丝穿丝技术。铜丝只被加工一次就在吸丝嘴下端被剪断。而快走丝的电火花线切割机床走丝路线中，钼丝采取往复式的走丝结构，目前仍没有自动穿丝的功能。快走丝机床的工件加工成本要比慢走丝机床低得多。

对工件加工的需求来讲，一般的工件需要先在打孔机床上打孔，再搬运到线切割机床上进行线切割。目前，在加工需要同时保留工件的内型和外型的情况下，需要在边缘处打小孔，然后在快走丝机床上进行下丝——穿丝——上丝的操作，并进行加工位置的人工调整。这就大大地增加了加工的时间，人为的参与也降低了加工的精度。                                           

对于需要进行“打孔——穿丝——线切割”工步的工件来讲，目前的加工状态是无法实现节约时间和提高精度的。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种对往复式快走丝线切割机床进行自动穿丝设计；对打孔、穿丝两个功能进行位置和功能的组合的电火花线切割、打孔组合机床。

本发明的技术方案是：电火花线切割、打孔组合机床，该机床包括机台部分、电火花打孔机部分、自动穿丝部分和控制部分，

所述机台部分包括底座、导向架、立柱、横向导轨、第一滑块、第二滑块、纵向导轨、、纵向丝杠、横向丝杠、电机箱、悬臂、减震支架、第一电机和工件夹持架；

所述自动穿丝部分包括贮丝筒支架，主贮丝筒，副贮丝筒，飞剪，出丝嘴，高压水嘴，防断丝检测夹紧机构，压紧轮，弹性压紧轮，高压水管，压紧轮，下导向轮, 活动粗调轮，固定粗调轮，上导向轮，微调轮，纠偏轮，张力检测传感器，单片式电磁离合器，第二电机，导轨，第四滑块和横向导向轮；

所述控制部分包括工控机；

其中，底座上设置纵向滑轨和第一电机，横向滑轨通过第一滑块设置纵向滑轨上，工件夹持架通过第二滑块设置横向滑轨上，纵向丝杠与第一滑块连接，横向丝杠与第二滑块连接，第一电机分别与纵向丝杠和横向丝杠连接；

电机箱通过减震支架安装底座上，电机箱上端面的一侧的安装导向架和立柱，导向架与电机箱连通，电机箱内的底部设置下导向轮，横向导向轮，第二电机和导轨，贮丝筒支架通过第三滑块安装导轨上，第二电机与第三滑块连接，贮丝筒支架上安装主贮丝筒和副贮丝筒，主贮丝筒和副贮丝筒之间设置单片式电磁离合器；

导向架的中间位置设有矩形凹槽，两侧的斜上方处对称安装2个固定粗调轮，矩形凹槽内设置活动粗调轮，粗调轮可沿矩形凹槽上下活动；

悬臂通过滑轨、滚珠丝杠设置在立柱上，伺服电机通过滚珠丝杠驱动悬臂沿滑轨上下移动，悬臂一端与导向架连通，上导向轮、微调轮、纠偏轮、张力检测传感器、压紧轮和弹性压紧轮左到右依次安装在悬臂内部的侧壁上，高压水管设置悬臂内，与设置在悬臂另一端的下端面上的高压水嘴连接，高压水嘴的下端与出丝嘴密封连接，防断丝检测夹紧机构设置在高压水嘴的垂直上端，出丝嘴的垂直下方在电机箱的上端面上设置吸丝嘴，吸丝嘴的下端与引丝导管的上端密封连接，飞剪设置引丝导管内，引丝导管的下端设置电磁压紧开关，电磁压紧开关固定安装在贮丝筒支架上，低压气泵固定安装在电机箱内，低压气泵的气嘴与引丝导管密封连接，高压水嘴、出丝嘴、吸丝嘴和引丝导管在同一轴线上；

脉冲电切削液机构、打孔电机与打孔针加紧部件安装在悬臂的前端的外侧壁上，脉冲电切削液机构与打孔针加紧部件连接，打孔电机的输出轴与二级减速机构连接，二级减速机构通过传动皮带与打孔针加紧部件传动连接；

所述工控机与所述打孔电机、第一电机、伺服电机和单片式离合器控制连接，所述防断丝检测夹紧机构、张力检测传感器数据连接。

本发明的有益效果是：由于采用上述技术方案，本发明具有以下特点：

1、机床的自动穿丝功能可以保障工件从打孔到进行线切割的中间过程实现自动化，可以免除人力的搬运、穿丝、试切的时间，并且保障加工的位置精度。

2、依靠机床的功能优势和结构优势可以完全实现工件特种加工的自动化。从打孔开始都是由控制器对工件进行控制，在同一工作台上靠着输入坐标的数值进行移动，其中没有人员的参与，可以保障整个工件加工的形状精度。

3、对于工件加工精度要求高，形状复杂的的情况而言，传统的机床无法准确的把握位置精度，而我们的机床可以完全完成对此类工件的自动化精确加工。复合机床加工自动化的功能是其他机床所不具备的。

从而进一步完成了机床“打孔——穿丝——线切割”自动化运行，提高了效率，提高了精度，降低了加工成本。

附图说明：

图1、图2为本发明的电火花线切割、打孔组合机床的结构示意图。

图3为本发明电火花线切割、打孔组合机床的剖视示意图。

图4为图3的A处放大示意图。

图5为图3的A处放大示意图。

图6本发明的贮丝筒的结构示意图。

图7为本发明的打孔部分结构示意图。

图中：

1.底座，2.电机箱，3.工件夹持架，4.立柱，5. 导向架，6. 横向滑轨，7.横向丝杠，8. 纵向滑轨，9. 纵向丝杠，10，减震支架，11.伺服电机，12.悬臂，13.贮丝筒支架 ，14.主贮丝筒，15.副贮丝筒，16. 电磁压紧开关，17.引丝套管，18.吸丝嘴，19.飞剪，20.低压气泵，21.出丝嘴，22.高压水嘴，23.防断丝检测夹紧机构，24. 压紧轮，25. 压紧弹性轮，26.高压水管，27.钼丝，28. 下导向轮，29.矩形凹槽，30. 活动粗调轮，31固定粗调轮，32. 上导向轮，33. 微调轮，34.纠偏轮，35.张力检测传感器，36.滚珠丝杠，37.导轨，38.第一电机，39.导轨，40.单片式电磁离合器，41.第二电机，42打孔电机，43.二级减速传动结构，44.皮带，45打孔针夹紧机构，46. 脉冲电切削液机构,47.第一滑块,48.第三滑块,49.第二滑块，50.横向导向轮。

 具体实施方式

   下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

   如图1-图7所示为本发明电火花线切割、打孔组合机床的结构示意图。电火花线切割、打孔组合机床包括机台部分、电火花打孔机部分、自动穿丝部分和控制部分，

机台部分包括底座1、导向架5、立柱4、横向导轨6、横向丝杠7、纵向滑轨8、第一滑块47、第二滑块49、纵向丝杠9、电机箱2、悬臂12、减震支架10、第一电机38和工件夹持架3；

自动穿丝部分包括贮丝筒支架13，主贮丝筒14，副贮丝筒15，飞剪19，出丝嘴21，高压水嘴22，防断丝检测夹紧机构23，压紧轮24，弹性压紧轮25，高压水管26，压紧轮26，下导向轮28, 活动粗调轮30，固定粗调轮31，上导向轮32，微调轮33，纠偏轮34，张力检测传感器35，单片式电磁离合器40，第二电机41，导轨37，第三滑块48和横向导向轮50；

其中，底座1上设置纵向滑轨8和第一电机38，横向滑轨6通过第一滑块47设置纵向滑轨8上，工件夹持架3通过第二滑块49设置横向滑轨6上，纵向丝杠9与第一滑块47连接，横向丝杠7与第二滑块49连接，第一电机38分别与纵向丝杠9和横向丝杠7连接；

电机箱2通过减震支架10安装底座1上，电机箱2上端面的一侧的安装导向架5和立柱4，导向架5与电机箱2连通，电机箱2内的底部设置下导向轮28，横向导向轮50，第二电机41和导轨39，贮丝筒支架13通过第三滑块48安装导轨39上，第二电机41与第四滑块48连接，贮丝筒支架13上安装主贮丝筒14和副贮丝筒15，主贮丝筒14和副贮丝筒15之间设置单片式电磁离合器40；

导向架5的中间位置设有矩形凹槽29，两侧向上45°处对称安装2个固定粗调轮31，矩形凹槽29内设置活动粗调轮30，粗调轮30可沿矩形凹槽29上下活动；

悬臂12通过滑轨37、滚珠丝杠36设置在立柱4上，伺服电机11通过滚珠丝杠36驱动悬臂12沿滑轨37上下移动，悬臂12一端与导向架5连通，上导向轮32、微调轮33、纠偏轮34、张力检测传感器35、压紧轮24和弹性压紧轮25左到右依次安装在悬臂12内部的侧壁上，高压水管26设置悬臂12内，与设置在悬臂12另一端的下端面上的高压水嘴22连接，高压水嘴22的下端与出丝嘴21密封连接，防断丝检测夹紧机构23设置在高压水嘴22的垂直上端，出丝嘴21的垂直下方在电机箱2的上端面上设置吸丝嘴18，吸丝嘴18的下端与引丝导管17的上端密封连接，飞剪19设置引丝导管17内，引丝导管17的下端设置电磁压紧开关16，电磁压紧开关16固定安装在贮丝筒支架13上，低压气泵20固定安装在电机箱2内，低压气泵20的气嘴与引丝导管17密封连接，高压水嘴22、出丝嘴21、吸丝嘴18和引丝导管17在同一轴线上；

脉冲电切削液机构46、打孔电机42与打孔针加紧部件45安装在悬臂12的前端的外侧壁上，脉冲电切削液机构46与打孔针加紧部件45连接，打孔电机42的输出轴与二级减速机构43连接，二级减速机43通过传动皮带44与打孔针加紧部件45传动连接；

所述工控机与所述打孔电机42、第一电机38、伺服电机11和单片式电磁离合器40控制连接，所述防断丝检测夹紧机构23、张力检测传感器35数据连接。

本发明的工作原理：

将需要加工的工件固定在工件夹持上，输入加工路径给工控机，工控机自动识别路径，发送给电机38和伺服电机11，电机38带动横向丝杠7和纵向丝杠9转动，横向丝杠7和纵向丝杠9带动工件夹持架3在横向滑轨6和纵向滑轨8移动，移动到到打孔机的孔针位置。伺服电机11驱动滚珠丝杠36，滚珠丝杠36驱动悬臂12 沿滑轨37下降到工件上表面高2mm处，启动打孔电机42和脉冲电切削液机构46，脉冲电切削液机构46启动开始冲刷工作液。打孔电机42通过二级减速机构43和传动皮带44,驱动打孔针夹紧机构转动45进行打孔；打孔后，第一电机38控制横向丝杠7和竖向丝杠9转动，使打孔处处于出丝嘴21正下方，并下移悬臂使得出丝嘴21距离工件打孔上方5mm处，此时钼丝27的头部处于高压水嘴22和出丝嘴21的两个嘴的中间。

穿丝： 

开始穿丝时，单片式电磁离合器40打开，第二电机41带动主贮丝筒14低速旋转，约为5r/min.压紧轮24和弹性压紧轮25开始运作，线速度与主贮丝14筒速度相同，利用两个轮的啮合产生的侧向力向下输送钼丝27。同时，高压水管26打开，高压水嘴22喷出高压水流，同时在压紧轮24和弹性压紧轮25的作用下钼丝头向下伸出出丝嘴21垂直向下移动，进入吸丝嘴18；

吸丝：

进入吸丝嘴18的钼丝，进入到引丝套管17内， 打开低压气泵20，在引丝套管17 下部使得套管内部形成低压区，钼丝27在气压差的作用下继续下行，直到头部触动电磁压紧开关16的电磁场作用区间，电磁压紧开关16的触头将丝头部压紧到副贮丝筒15上。此时，主贮丝筒14停转，低压气泵20停转，高压水泵停转，副贮丝筒15低速转动5r/min，压紧轮24空转；

调节：

待到张力检测传感器35检测到钼丝27的直径到达一定值时，也就是钼丝27直径出现变化瞬间，副贮丝筒15停转（此时钼丝已经开始绷紧），单片式离合器40闭合。通过调整固定的活动粗调轮31和活动粗调轮30调整，使钼丝27慢速移动使得张力检测传感器35的测量值处于一定范围内，活动粗调轮30轴处锁死。通过调节微调轮33，使得张力检测传感器35的值达到最合适的数值。在压紧弹性轮25和压紧轮24作用下将钼丝27压紧。单片式电磁离合器40闭合，主贮丝筒14和副贮丝筒15同时开始运转，进行切割，张力检测传感器35持续测量钼丝27的直径，微调轮33不断调节位置，同时，工控机记录行进的距离及主贮丝筒14和副贮丝筒15旋转地圈数n。

放丝： 

工件加工完成后，脉冲电源关闭，主贮丝筒14和副贮丝筒15同时反转快速转动n-1圈。单片式离合器40断开，电磁压紧开关16打开，副贮丝筒15低速反向运转，主贮丝筒14反向低速运转（副贮丝筒的反转速度略大于主贮丝筒），在钼丝27的头部距离出丝嘴3cm处，飞剪19作用，剪断钼丝27，新的钼丝头沿出丝嘴上升，直到升到出丝嘴21和高压水嘴22结构之间。机台停止。防断丝检测夹紧机构23在钼丝27超过高压水嘴22上部后自动夹紧。

Claims (1)

1.电火花线切割、打孔组合机床，其特征在于，包括机台部分、电火花打孔机部分和电火花线切割部分；

其中，所述电火花线切割部分由自动穿丝部分和控制部分组成；

所述机台部分包括底座(1)、导向架(5)、立柱(4)、横向导轨(6)、横向丝杠（7）、第一滑块(47)、第二滑块(49)、纵向导轨(8)、纵向丝杠（9）、电机箱(2)、悬臂(12)、减震支架（10）、第一电机（38）和工件夹持架(3)；

所述自动穿丝部分包括贮丝筒支架(13)，主贮丝筒（14），副贮丝筒（15），引丝导管（17）、吸丝嘴（18）、飞剪（19）、低压气泵（20），出丝嘴（21），高压水嘴（22），防断丝检测夹紧机构(23)，压紧轮(24，弹性压紧轮(25))，高压水管(26)，压紧轮(26)，下导向轮(28), 活动粗调轮（30），固定粗调轮（31），上导向轮(32)，微调轮（33），纠偏轮(34)，张力检测传感器(35)，单片式电磁离合器（40），第二电机(41)，导轨（37），第四滑块（48）和横向导向轮（50）；

所述火花打孔机部分包括打孔电机（45）、脉冲电切削液机构（44）、 打孔针加紧部件（42）、传动皮带（43）和二级减速机构（43）；

所述控制部分为工控机；

所述底座（1）上设置纵向滑轨(8)和第一电机(38)，横向滑轨(6)通过第一滑块(47)设置纵向滑轨(8)上，工件夹持架（3）通过第二滑块（49）设置横向滑轨（6）上，纵向丝杠（9）与第一滑块（47）连接，横向丝杠（7）与第二滑块（49）连接，第一电机（38）分别与纵向丝杠（9）和横向丝杠（7）连接；

电机箱(2)通过减震支架（10）安装底座（1）上，电机箱（2）上端面的一侧的安装导向架(5)和立柱(4)，导向架(5)与电机箱（2）连通，电机箱（2）内的底部设置下导向轮(28)，横向导向轮（50），第二电机（41）和导轨（39），贮丝筒支架（13）通过第三滑块（48）安装导轨（39）上，第二电机（41）与第三滑块（48）连接，贮丝筒支架(13)上安装主贮丝筒(14)和副贮丝筒（15），主贮丝筒（14）和副贮丝筒(15)之间设置单片式离合器(40)；

导向架(5)的中间位置设有矩形凹槽(29)，两侧斜上方处处对称安装2个固定粗调轮(31)，矩形凹槽(29)内设置活动粗调轮(30)，粗调轮(30)可沿矩形凹槽(29)上下活动；

悬臂(12)通过滑轨(37)、滚珠丝杠(36)设置在立柱(4)上，伺服电机（11）通过滚珠丝杠（36）驱动悬臂（12）沿滑轨（37）上下移动，悬臂（12）一端与导向架（5）连通，上导向轮（32）、微调轮（33）、纠偏轮（34）、张力检测传感器（35）、压紧轮（24）和弹性压紧轮（25）左到右依次安装在悬臂（12）内部的侧壁上，高压水管（26）设置悬臂（12）内，与设置在悬臂（12）另一端的下端面上的高压水嘴（22）连接，高压水嘴（22）的下端与出丝嘴（21）密封连接，防断丝检测夹紧机构（23）设置在高压水嘴（22）的垂直上端，出丝嘴（21）的垂直下方在电机箱（2）的上端面上设置吸丝嘴（18），吸丝嘴（18）的下端与引丝导管（17）的上端密封连接，飞剪（19）设置引丝导管（17）内，引丝导管(17)的下端设置电磁压紧开关（16），电磁压紧开关（16）固定安装在贮丝筒支架(13)上，低压气泵(20)固定安装在电机箱(2)内，低压气泵(20)的气嘴与引丝导管(17)密封连接，高压水嘴（22）、出丝嘴(21)、吸丝嘴（18）和引丝导管（17）在同一轴线上；

脉冲电切削液机构（46）、打孔电机（42）与打孔针加紧部件（45）安装在悬臂（12）的前端的外侧壁上，脉冲电切削液机构（46）与打孔针加紧部件（45）连接，打孔电机（42）的输出轴与二级减速机构（43）连接，二级减速机构（43）通过传动皮带（44）与打孔针加紧部件（45）传动连接；

所述工控机与所述打孔电机（42）、第一电机（38）、伺服电机（11）和单片式电磁离合器（40）控制连接，所述防断丝检测夹紧机构（23）、张力检测传感器（35）数据连接。

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