CN102806396A

CN102806396A - 电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构

Info

Publication number: CN102806396A
Application number: CN2012103228580A
Authority: CN
Inventors: 刘志东
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2012-09-04
Filing date: 2012-09-04
Publication date: 2012-12-05

Abstract

一种电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是它包括上线臂（8）、上导轮（9）、上随动喷水导丝器（10）、上连杆（11）、下随动喷水导丝器（12）、下导轮（13）、下连杆（15）、下线臂（16）和套筒连杆（17）；所述的套筒连杆（17）通过轴承连接在上线臂（8）和下线臂（16）上；所述的上连杆（11）的一端与套筒连杆（17）通过轴承连接，另一端与上随动喷水导丝器（10）通过轴承A连接；所述的下连杆（15）的一端与套筒连杆（17）通过轴承连接，另一端与下随动喷水导丝器（12）通过轴承B连接；所述的上随动喷水导丝器（10）与导轮（9）通过轴承C连接，下随动喷水导丝器（12）与下导轮（13）通过轴承D连接。本发明的限位块磨损小，电极丝空间位置稳定性好，工作液对电极丝能实现跟踪喷液。

Description

电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构

技术领域

本发明涉及一种电火花线切割机床，尤其是一种电火花线切割机床进行大锥度变厚度切割时使用的随动机构，具体地说是一种电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构。

背景技术

目前，作为高速往复走丝电火花线切割(HS-WEDM)机床的重要的品种——锥度线切割机床，已广泛运用在成形刀具、电火花成形加工用电极、塑料和五金挤出模、拉丝模、模具镶拼件及多种零件(如斜齿轮、叶片等)的加工方面，但对于锥度特别是大锥度（≥±5°）的切割，由于受较多因素尤其是因为电极丝采用导轮定位产生的各种结构误差的影响，加上大锥度切割时工作液不能很好地包裹住电极丝并随着电极丝沿倾斜方向进入加工区域，其加工精度和表面粗糙度要比常规加工差很多，至于锥度零件的多次切割，特别是大锥度零件的多次切割则更加困难，其最根本的原因还是没有可以保持电极丝空间及重复位置精度的随动导丝器及喷水机构。

对于锥度切割走丝系统，采用导轮对电极丝进行定位的方式必然会产生锥度切割时电极丝的交切误差，如图1所示，锥度切割时当采用导轮对电极丝定位进行U向平移时，电极丝在导轮上的切点将从直体切割时的A、C点，转变成锥度切割时的B、D点，这就形成了实际电极丝位置和理论电极丝位置的误差——交切误差(如图中b所示)，交切误差将使得电极丝加工误差的产生，并且锥度越大、导轮直径越大，误差也越大；而锥度切割时导轮进行V向平移，当切割锥度较大时，必须保证上下导轮同时绕下线臂轴线偏转（如图2所示），否则，如果只是导轮平移，当切割锥度增加后，电极丝必将脱离导轮的定位槽失去导向作用。对于低速单向走丝电火花线切割机床（LS-WEDM）而言，因其走丝速度很低（<12m/min）,且不用导轮对电极丝进行最终定位而采用电极丝导丝器限位，在进行锥度切割时，电极丝在U、V工作台的带动下进行平移，从而完成电极丝的锥度切割运动，因此导丝器内只需要设计有足够大的过渡圆弧(如图3所示),其孔径与电级丝间保持无间隙状态，以确保电极丝的平滑转弯和在导丝器中不出现移位，并选用延伸率较大而屈服及断裂强度较低的黄铜丝即能实现大锥度切割；但对于HS-WEDM大锥度切割而言，此种定位方式由于钼丝的高速运行（10m/s）及钼丝比黄铜丝高的多的硬度和强度，很快就会造成导丝器的磨损，同时也会对电极丝产生损伤，必然导致断丝机率大大增加。因此HS-WEDM大锥度机构的导丝器导向方式必须采用尽可能减少与电极丝的硬性摩擦方式，也即尽可能保障在锥度切割时始终保持电极丝垂直通过导丝器定位面的方式进行；同时为增强冷却效果，喷水结构也应该跟随着电极丝进行倾斜，争取工作液尽可能多的包裹住电极丝；此外还要方便电极丝在导轮上的挂丝及方便穿过导丝器限位块的操作。

现有技术中，能够进行大锥度切割的HS-WEDM通常由普通四连杆摆动式大锥度线架实现，如图4所示，所谓四连杆是由上下线臂、套筒连杆及电极丝组成的。导轮在四连杆带动下可以在U方向进行平移及在V方向进行偏摆，但不能解决U方向导轮平移后的交切误差，其对电极丝冷却的喷水嘴为避免与电极丝在U方向平移时形成干涉，通常做成沿U方向长条型的多出水孔喷嘴（图5），因此无法保证工作液从喷嘴出来后包裹住电极丝，所以对加工区域的冷却效果很差，加上不能解决交切问题，因此切割精度也无法保障。

发明内容

本发明的目的是针对现有的高速电火花切割机床（HS-WEDM）在切割大锥度工件时电极丝定位不精确以及喷水装置不能实现跟踪喷液的问题，设计一种在大锥度切割时始终能通过导丝器对电极丝进行限位，并且电极丝能始终垂直穿过导丝器限位块以减少电极丝和限位块的相互磨损，且同时又能实现喷水嘴跟踪电极丝进行喷液，使得工作液尽可能包裹住电极丝的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构。

本发明的技术方案是：

一种电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是它包括上线臂8、上导轮9、上随动喷水导丝器10、上连杆11、下随动喷水导丝器12、下导轮13、下连杆15、下线臂16和套筒连杆17；所述的上线臂8安装在电火花线切割机床的锥度头拖板下并由U向驱动电机6及V向驱动电机5驱动，下线臂16安装在机床的立柱上；所述的套筒连杆17通过轴承连接在上线臂8和下线臂16上；所述的上连杆11的一端与套筒连杆17通过轴承连接，另一端与上随动喷水导丝器10通过轴承A连接；所述的下连杆15的一端与套筒连杆17通过轴承连接，另一端与下随动喷水导丝器12通过轴承B连接；所述的上随动喷水导丝器10与导轮9通过轴承C连接，下随动喷水导丝器12与下导轮13通过轴承D连接。

所述的上线臂8与下线臂16在锥度头进行V方向移动时，下线臂16绕着自身轴线DG轴转动，而上线臂8在完成V方向平移时还同步绕着自身的轴线转动。

所述的上线臂8与下线臂16上的四个连接点的连线构成一个平行四边形，该平行四边形所形成的框架能够围绕着下线臂的后端点(G)沿U方向左右摆动；所述的上连杆11与下连杆15平行于上线臂8与下线臂16。

所述的上随动喷水导丝器10与下随动喷水导丝器12的导丝孔径的中心连线与套筒连杆17的中心轴线平行，同时也与上导轮9和下导轮13上运动中的电极丝2始终在一条直线上。

所述的上随动喷水导丝器10与下随动喷水导丝器12同为闭合式导丝器或同为方便穿丝的开合式导丝器。

所述的套筒连杆17由两段杆子组成，且当机构沿U向摆动时，可以伸缩；而当上线臂需上升以加工高厚度工件时，可以更换其中的一段杆子，以适应切割不同高度工件的需求。

所述的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，设计有电极丝恒张力机构，以保障在锥度头进行U向摆动时对走丝系统中电极丝的伸缩进行调节，并在加工中维持电极丝张力处于恒定状态。

本发明的有益效果：

本发明通过在上连杆11和上导轮9上连接上随动喷水导丝器10以及在下连杆15和下导轮13连接下随动喷水导丝器12，对于切割大锥度工件时可以保证电极丝2在切割工件时，始终受到上下导丝器的限位作用，并且由于电极丝垂直通过导丝器中的限位块（通常由宝石或金刚石做成），减少了限位块的磨损，此外能保障电极丝空间位置的稳定性，并且由于导丝器上安装有喷水口，喷水口随着导丝器也进行了摆动和转动，从而尽可能保障了工作液对电极丝的喷液包裹作用，实现了跟踪喷液。

附图说明

图1是现有的大锥度机构中用导轮定位U向产生交切误差示意图。

图2现有的大锥度机构中用导轮定位V向移动偏摆要求示意图。

图3是现有的低速走丝大锥度切割导丝器示意图。

图4是现有的普通四连杆摆动式大锥度线架结构示意图。

图5是现有的四连杆机构大锥度线架结构中使用的长槽式喷水板结构。

图6是本发明的六连杆大锥度随动导丝及喷水机构的结构示意图。

图7是本发明的锥度头U向运动时随动喷水导丝器运动示意图。

图8是本发明的锥度头V向运动时随动喷水导丝器运动示意图。

图9是本发明的随动导丝及喷水机构切割锥度时的工作状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图6-9所示。

一种电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，它包括上线臂8、上导轮9、上随动喷水导丝器10、上连杆11、下随动喷水导丝器12、下导轮13、下连杆15、下线臂16和套筒连杆17，如图6所示，具体实施时，还应设计有电极丝恒张力机构，以保障在锥度头进行U向摆动时对走丝系统中电极丝的伸缩进行调节，并在加工中维持电极丝张力处于恒定状态，图6中1为电极丝收放丝驱动轮，3为一组恒张力调节机构，恒张力调节机构可采用现有技术加以实现，可为弹簧式，也可为气缸或油缸调节式，4为导丝夹。所述的上线臂8安装在电火花线切割机床的锥度头拖板下并由U向驱动电机6及V向驱动电机5驱动，下线臂16安装在机床的立柱上；所述的套筒连杆17通过轴承连接在上线臂8和下线臂16上；所述的上连杆11的一端与套筒连杆17通过轴承连接，另一端与上随动喷水导丝器10通过轴承A连接；所述的下连杆15的一端与套筒连杆17通过轴承连接，另一端与下随动喷水导丝器12通过轴承B连接；所述的上随动喷水导丝器10与导轮9通过轴承C连接，下随动喷水导丝器12与下导轮13通过轴承D连接。所述的上线臂8与下线臂16上的四个连接点的连线构成一个平行四边形，该平行四边形所形成的框架能够围绕着下线臂的后端点G沿U方向左右摆动；所述的上连杆11与下连杆15平行于上线臂8与下线臂16，上线臂8与下线臂16在锥度头进行V方向移动时，下线臂16绕着自身轴线DG轴转动，而上线臂8在完成V方向平移时还同步绕着自身的轴线转动。。上随动喷水导丝器10与下随动喷水导丝器12的导丝孔径的中心连线与套筒连杆17的中心轴线平行，同时也与上导轮9和下导轮13上运动中的电极丝2始终在一条直线上。上随动喷水导丝器10与下随动喷水导丝器12同为闭合式导丝器或同为方便穿丝的开合式导丝器。套筒连杆17可由两段杆子组成，且当机构沿U向摆动时，可以伸缩；而当上线臂需上升以加工高厚度工件时，可以更换其中的一段杆子，以适应切割不同高度工件的需求。由于上连杆11和下连杆15由两组相连的四连杆机构组成，且两四连杆均为平行四边形，同时上下随动喷水导丝器上的轴承A、B、C、D的中心连线与电极丝2平行，使得电极丝2可以在U方向上任意倾斜的同时始终与导丝器平面垂直，减少电极丝和导丝器定位块的磨损，如图9所示。

当切割大锥度工件时，U向电机5和V向电机6分别运动带动上线臂8运动，从而带动上、下连杆运动，通过上、下连杆运动，使得上、下随动喷水导丝器跟着做旋转运动（图7、8），其喷水方向也能始终跟着电极丝2的运动方向完成喷水，实现跟踪喷液，保证工作液对电极丝的包裹。

上、下随动喷水导丝器最好采用开合式导丝器，这样使得穿丝方便，导轮最好采用防水导轮，以延长导轮使用寿命。

本发明未涉及部分如电极丝驱动机构、导向机构等均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims

1.一种电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是它包括上线臂（8）、上导轮（9）、上随动喷水导丝器（10）、上连杆（11）、下随动喷水导丝器（12）、下导轮（13）、下连杆（15）、下线臂（16）和套筒连杆（17）；所述的上线臂（8）安装在电火花线切割机床的锥度头拖板下并由U向驱动电机（6）及V向驱动电机（5）驱动，下线臂（16）安装在机床的立柱上；所述的套筒连杆（17）通过轴承连接在上线臂（8）和下线臂（16）上；所述的上连杆（11）的一端与套筒连杆（17）通过轴承连接，另一端与上随动喷水导丝器（10）通过轴承A连接；所述的下连杆（15）的一端与套筒连杆（17）通过轴承连接，另一端与下随动喷水导丝器（12）通过轴承B连接；所述的上随动喷水导丝器（10）与导轮（9）通过轴承C连接，下随动喷水导丝器（12）与下导轮（13）通过轴承D连接。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是所述的上线臂（8）与下线臂（16）上的四个连接点的连线构成一个平行四边形，该平行四边形所形成的框架能够围绕着下线臂的后端点(G)沿U方向左右摆动；所述的上连杆（11）与下连杆（15）平行于上线臂（8）与下线臂（16）。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是所述的上线臂（8）与下线臂（16）在锥度头进行V方向移动时，下线臂（16）绕着自身轴线DG轴转动，而上线臂（8）在完成V方向平移时还同步绕着自身的轴线转动。

4.根据权利要求1所述的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是所述的上随动喷水导丝器（10）与下随动喷水导丝器（12）的导丝孔径的中心连线与套筒连杆（17）的中心轴线平行，同时也与上导轮（9）和下导轮（13）上运动中的电极丝（2）始终在一条直线上。

5.根据权利要求1所述的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是所述的上随动喷水导丝器（10）与下随动喷水导丝器（12）同为闭合式导丝器或同为方便穿丝的开合式导丝器。

6.根据权利要求1所述的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是所述的套筒连杆（17）由两段杆子组成，且当机构沿U向摆动时，可以伸缩；而当上线臂上升以加工高厚度工件时，可以更换其中的一段杆子，以适应切割不同高度工件的需求。

7.根据权利要求1所述的电火花线切割机床六连杆大锥度随动导丝及喷水机构，其特征是它还包括电极丝恒张力机构，以保障在锥度头进行U向摆动时对走丝系统中电极丝的伸缩进行调节，并在加工中维持电极丝张力处于恒定状态。