CN102699462A - 高速电火花线切割的工作液变射流装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速电火花线切割的工作液变射流装置，导流套筒的上部圆盘的水平环形腔与射流盖板的工作液入口相连通；锁紧圈、凸轮槽圆环、射流槽体配合在导流套筒外周；射流槽体径向开有若干个射流槽，射流条上端通过枢接的导柱被限位在弧形凸轮槽内，凸轮槽圆环的旋转，使导柱发生沿径向的位移，从而使得射流条产生不同的斜度。本发明通过调节射流条的角度来改变工作液射流角，达到调整工作液在电极丝上的汇聚点距离工件切缝的目的，实现工作液以适当的流速和汇聚点包裹住电极丝，在吸附电极丝振动、增加稳定性同时，改善了极间内流场流动，加速蚀除产物的排出和加工区的冷却，更好地适应大厚度、变厚度工件的切割要求。

Description

高速电火花线切割的工作液变射流装置

技术领域

本发明涉及电火花线切割设备领域，尤其是一种高速电火花线切割的工作液变射流装置。

背景技术

电火花线切割是一种非接触式、无显著机械切削力的特种加工方法，利用电极丝与工件间脉冲性火花放电时产生的瞬时局部高温使工件表面放电点间的介质电离击穿，以致金属熔化、气化而切割成形。工作液在线切割加工中充当放电介质，同时进行冷却并带走切缝中的蚀除产物，其性能的优劣直接影响线切割加工的工艺指标，对于保证线切割工件的加工精度、表面质量和生产效率具有重要作用。现有电火花线切割机的工作液供液方式通常有两种，浇注或者同轴喷液。

浇注供液方式存在许多缺点：例如在切割大厚度和变厚度工件时，往往采用大能量加工，但当脉宽增大到一定程度后，强大的放电热量将造成工作液在极间瞬时大量气化，极间工作介质的物理状态也已发生了变化，由单一的液态转化为气液两相状态，从而易造成切割表面严重烧伤，电极丝也得不到及时冷却，严重时引起烧断。另一个缺点是，由于气化，极间工作液减少，致使极间排屑效果较差，造成蚀除产物开始堆积，加上冷却时间较短，熔融的蚀除产物来不及冷却又重新在极间凝结，引起极间介电强度降低，造成延时击穿放电波形较少，短路等不正常放电增多，造成加工不稳定且短路现象严重，制约切割效率和精度的提高。

同轴喷液供液方式能够通过喷液，及时补充极间在巨大的放电热量作用下气化流失的工作液，虽然改善了在大能量条件下，极间冷却状态恶化情况，一定程度上提高了切削效率和改善了表面质量，但在采用喷液供液方式时，喷嘴和工件切缝间的距离对切割有很大影响，如果喷距太远，散失到周围的水量增多，实际进入极间的工作液很少，起不到强制冷却的效果，并且还会对电极丝产生较大的振动，在加工过程中容易断丝。而且这个距离是固定的，很难调节。

发明内容

本申请人针对上述现有高速电火花线切割中供液技术的这些缺点，提供一种结构合理的高速电火花线切割的工作液变射流装置，从而把吸收电极丝的振动和改善切缝内流场及排屑状况两种作用结合起来，并且使汇聚点与切缝的距离可调，适应变厚度加工的需要。

本发明所采用的技术方案如下：

一种高速电火花线切割的工作液变射流装置，射流盖板固定在电火花线切割机的机头上，工作时电极丝穿过导流套筒的中央台阶孔内的宝石导丝器的中孔并张紧持续供丝；导流套筒的上部圆盘外周与射流盖板的圆槽内周相配合并密封固定，圆盘的中部设置有水平环形腔，若干个垂直的导流孔开口位于水平环形腔的内侧，并向下延伸贯通套筒部，出口在锥柄部处；水平环形腔与射流盖板的工作液入口相连通；锁紧圈通过螺纹配合在导流套筒的套筒部的外螺纹上，射流槽体通过螺纹配合在导流套筒的锥柄部的外螺纹上，凸轮槽圆环位于锁紧圈与射流槽体之间；凸轮槽圆环的中央通孔与导流套筒的套筒部外周间隙配合，凸轮槽圆环的环面上设置有若干道弧形凸轮槽；射流槽体径向开有若干个射流槽，若干根射流条上端通过上销钉与导柱枢接，下端通过下销钉枢接在射流槽的销轴孔内，射流条可以绕下销钉转动，并以U型开口槽为轨道上下滑移；导柱凸出于射流槽体的顶面，装配后被限位在凸轮槽圆环的弧形凸轮槽内，凸轮槽圆环的旋转，使导柱发生沿径向的位移，从而使得射流条产生不同的斜度；所述导流孔、弧形凸轮槽、射流槽与射流条的数目相同，位置对应。

作为上述技术方案的进一步改进：

圆盘的周面设置有环形凹槽，通过O型密封圈实现密封，并通过螺钉锁紧圆盘端面的螺纹孔将导流套筒固定在射流盖板上。

凸轮槽圆环通过上端面的密封上垫片与下端面的密封下垫片抵紧在锁紧圈与射流槽体之间。

射流槽的上端面设置台阶面，与导流套筒中部导流孔出口端面配合；射流槽的内锥面设置有内螺纹，与导流套筒下侧锥柄部的外螺纹相啮合；射流槽下端有销轴孔。

所述导流孔、弧形凸轮槽、射流槽与射流条的数目为十二个。

本发明的有益效果如下：

本发明通过调节射流条的角度来改变工作液射流角，达到调整工作液在电极丝上的汇聚点距离工件切缝的目的，实现工作液以适当的流速和汇聚点包裹住电极丝，在吸附电极丝振动、增加稳定性同时，改善了极间内流场流动，加速蚀除产物的排出和加工区的冷却，更好地适应大厚度、变厚度工件的切割要求。

附图说明

图1为本发明的剖视图。

图2为图1的左视图。

图3为导流套筒的局部剖视图。

图4为射流盖板的立体图。

图5为凸轮槽圆环的立体图。

图6为射流槽体的立体图。

图7为射流条的立体图。

图8为射流槽体与射流条的装配结构立体图。

图9为本发明的工作原理图。

图中：1、电极丝；2、导流套筒；3、射流盖板；4、锁紧圈；5、凸轮槽圆环；6、导柱；7、上销钉；8、射流槽体；9、射流条；10、宝石导丝器；11、下销钉；12、下垫片；13、上垫片；14、密封圈；15、螺钉；16、U型开口槽；17、工作液；21、圆盘；22、台阶孔；23、环形腔；24、凹槽；25、导流孔；26、锥柄部；27、套筒部；28、螺纹孔；31、工作液入口；32、圆槽；51、弧形凸轮槽；52、滚花；53、中央通孔；81、射流槽；82、台阶面；83、内螺纹；84、销轴孔；β、射流角；h、汇聚点高度。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2所示，本发明所述的高速电火花线切割的工作液变射流装置的射流盖板3固定在电火花线切割机的机头上，导流套筒2的中央台阶孔22内设置有宝石导丝器10，工作时电极丝1穿过宝石导丝器10的中孔并张紧持续供丝。

如图3所示，导流套筒2的上部为直径较大的圆盘21，中部直径较小的套筒部27外周设置有外螺纹，下方锥柄部26的外周也设置有外螺纹；圆盘21外周与射流盖板3（参见图4）的圆槽32的内周相配合，圆盘21的周面设置有环形凹槽24，装配有O型密封圈14实现密封，并通过螺钉15锁紧圆盘21端面的螺纹孔28将导流套筒2固定在射流盖板3上。圆盘21的中部设置有水平环形腔23，十二个垂直的导流孔25开口位于水平环形腔23的内侧，并向下延伸贯通套筒部27，出口在锥柄部26处；完成装配后水平环形腔23与射流盖板3的工作液入口31相连通。

锁紧圈4通过螺纹配合在导流套筒2的套筒部27的外螺纹上，射流槽体8通过螺纹配合在导流套筒2的锥柄部26的外螺纹上，凸轮槽圆环5通过上端面的密封上垫片13与下端面的密封下垫片12抵紧在锁紧圈4与射流槽体8之间，凸轮槽圆环5的中央通孔53与导流套筒2的套筒部27外周间隙配合。如图5所示，凸轮槽圆环5外周设置有滚花52，内周为中央通孔53，在环面上设置有十二道弧形凸轮槽51。如图6至图8所示，射流槽体8径向开有十二个倾斜的射流槽81，射流槽81的上端面设置台阶面82，与导流套筒2中部导流孔25出口端面配合；射流槽81的内锥面设置有内螺纹83，与导流套筒2下侧锥柄部26的外螺纹相啮合；射流槽81下端有销轴孔84。如图7所示，十二根射流条9上端通过上销钉7与导柱6枢接，下端通过下销钉11枢接在射流槽81的销轴孔84内，射流条9可以绕下销钉11转动，并以U型开口槽16为轨道上下滑移。射流条9与射流槽体8的装配结构如图8所示，导柱6凸出于射流槽体8的顶面，装配后被限位在凸轮槽圆环5的弧形凸轮槽51内，如图1所示，凸轮槽圆环5的旋转，使导柱6发生沿径向的位移，从而使得射流条9产生不同的斜度。

以下结合图9说明本发明的工作原理。根据流体力学理论，当射流角为某一定值时，射流汇聚点上方空气的速度方向与射流方向正好相反，流体内的压力比流体外的压力低，从而在汇聚点的上方存在大面积的负压区，这个负压区将射流向喷嘴中心位置挤压，射流不发生散射，而产生汇聚。当射流角逐渐增大时，汇聚点高度逐渐上移，汇聚点上方也会从负压区慢慢变为正压区，流体外环境空气的速度就越大，对射流的扰动就越强，汇聚效果就越差。

本发明正是基于上面的理论基础，在一定范围内，通过改变射流条的斜度来改变工作液射流的射流角，来调整工作液在电极丝上的汇聚点距离工件切缝的距离，射流速度的改变可以通过压力调节阀来实现。实现工作液以适当的流速和汇聚点包裹住电极丝，在吸附电极丝振动、增加稳定性的同时，改善极间内流场流动，加速蚀除产物的排出和加工区的冷却，更好地适应大厚度、变厚度工件切割要求。

实际工作时，工作液17通过射流盖板3的工作液入口31，进入导流套筒2水平环形腔23内，然后通过十二个垂直的导流孔25进入与之对应的射流槽体8上的十二个径向倾斜的射流槽81内。操作人员转动凸轮槽圆环5时，在弧形凸轮槽51里的导柱6通过上销钉7带动射流条9上端沿着射流槽81径向移动，射流条9下端的U型开口槽16绕着下销钉11转动和移动，从而实现射流条9在一定角度范围内转动，达到调节喷射出的工作液17的射流角β的目的。当射流角β确定后，观察十二股工作液17的射流在电极丝1上的汇聚点，但达到需要的汇聚点高度h并包裹住电极丝1向下稳定地冲入切缝，手工旋转锁紧圈4，将凸轮槽圆环5固定锁死，同时压紧上垫片13与下垫片12实现密封。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在不违背本发明精神的情况下，本发明可以作任何形式的修改，例如射流槽体径向开有若干个倾斜的射流槽。 

Claims (5)

1.一种高速电火花线切割的工作液变射流装置，其特征在于：射流盖板（3）固定在电火花线切割机的机头上，工作时电极丝（1）穿过导流套筒（2）的中央台阶孔（22）内的宝石导丝器（10）的中孔并张紧持续供丝；

----导流套筒（2）的上部圆盘（21）外周与射流盖板（3）的圆槽（32）内周相配合并密封固定，圆盘（21）的中部设置有水平环形腔（23），若干个垂直的导流孔（25）开口位于水平环形腔（23）的内侧，并向下延伸贯通套筒部（27），出口在锥柄部（26）处；水平环形腔（23）与射流盖板（3）的工作液入口（31）相连通；

----锁紧圈（4）通过螺纹配合在导流套筒（2）的套筒部（27）的外螺纹上，射流槽体（8）通过螺纹配合在导流套筒（2）的锥柄部（26）的外螺纹上，凸轮槽圆环（5）位于锁紧圈（4）与射流槽体（8）之间；

----凸轮槽圆环（5）的中央通孔（53）与导流套筒（2）的套筒部（27）外周间隙配合，凸轮槽圆环（5）的环面上设置有若干道弧形凸轮槽（51）；

----射流槽体（8）径向开有若干个射流槽（81），若干根射流条（9）上端通过上销钉（7）与导柱（6）枢接，下端通过下销钉（11）枢接在射流槽（81）的销轴孔（84）内，射流条（9）可以绕下销钉（11）转动，并以U型开口槽（16）为轨道上下滑移；导柱（6）凸出于射流槽体（8）的顶面，装配后被限位在凸轮槽圆环（5）的弧形凸轮槽（51）内，凸轮槽圆环（5）的旋转，使导柱（6）发生沿径向的位移，从而使得射流条（9）产生不同的斜度；

----所述导流孔（25）、弧形凸轮槽（51）、射流槽（81）与射流条（9）的数目相同，位置对应。

2.按照权利要求1所述的高速电火花线切割的工作液变射流装置，其特征在于：圆盘（21）的周面设置有环形凹槽（24），通过O型密封圈（14）实现密封，并通过螺钉（15）锁紧圆盘（21）端面的螺纹孔（28）将导流套筒（2）固定在射流盖板（3）上。

3.按照权利要求1所述的高速电火花线切割的工作液变射流装置，其特征在于：凸轮槽圆环（5）通过上端面的密封上垫片（13）与下端面的密封下垫片（12）抵紧在锁紧圈（4）与射流槽体（8）之间。

4.按照权利要求1所述的高速电火花线切割的工作液变射流装置，其特征在于：射流槽（81）的上端面设置台阶面（82），与导流套筒（2）中部导流孔（25）出口端面配合；射流槽（81）的内锥面设置有内螺纹（83），与导流套筒（2）下侧锥柄部（26）的外螺纹相啮合；射流槽（81）下端有销轴孔（84）。

5.按照权利要求1所述的高速电火花线切割的工作液变射流装置，其特征在于：所述导流孔（25）、弧形凸轮槽（51）、射流槽（81）与射流条（9）的数目为十二个。

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