CN103506721A - 圆环形工件的线切割加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于线切割技术领域，具体的说是一种圆环形工件的线切割加工方法及装置。圆环形工件线切割加工装置包括工作台和丝架机构，丝架机构包括上丝臂、下丝臂、丝架和储丝筒，电极丝工作部分设置在上丝臂和下丝臂之间，所述工作台为回转工作台，回转工作台的回转轴线与电极丝工作部分的延长线垂直相交。将圆环形工件沿其圆周方向切割成若干个片段，每个片段沿该圆环形工件轴线方向各截面均呈“扇环”形，且这些片段两侧切割面所有母线的延长线均垂直相交于圆环形工件的轴线。

Description

圆环形工件的线切割加工方法及装置

技术领域

本发明属于线切割技术领域，具体的说是一种圆环形工件的线切割加工方法及装置。

背景技术

现有的线切割机床一般用来加工具有上下两个平面的工件，具体有两种类型。常用的一种是上下丝臂均固定，工作台在XY水平面内做平行移动。这种线切割机床切割出来的工件切割面的母线垂直于XY水平面。图1是这种线切割机床的结构示意图，该机床包括床身1、Y轴滑板2、X轴滑板3、走丝滑板4、储丝筒5、丝架6、上丝臂7、下丝臂8、电极丝工作部分9和电器控制柜10。图2是常用线切割机床的工作原理图，图中有床身1、工作台11、工件12、脉冲电源13、电极丝工作部分9、导轮15、上丝臂7、下丝臂8、丝架16、工作液循环系统17、储丝筒5。图2中储丝筒5、丝架16、上丝臂7、下丝臂8和导轮15一起到储存、缠绕和导向电极丝的作用，统称丝架机构。图2中绕过导轮15处于上丝臂7和下丝臂8之间的电极丝是电极丝工作部分，该部分电极丝实施对工件的切割。另一种具有四轴联动功能，除工作台在XY水平面内做平移运动外，丝架机构还能够沿U和V方向运动。这种线切割机床切割出来工件切割面的母线可以倾斜于XY水平面，切割成上下平面异形的工件。工业生产中有时需要将圆环形工件沿其圆周方向切割成若干个片段，且要求每个片段沿该圆环形工件轴线方向各截面均呈“扇环”形，这些片段两侧切割面所有母线的延长线均垂直相交于圆环形工件的轴线。在这种情况下现有线切割方法及装置是无法实现的。

发明内容

本发明的目的在于提出一种圆环形工件线切割加工方法及装置，通过该加工方法及装置，可以将圆环形工件沿其圆周方向切割成若干个片段，每个片段沿该圆环形工件轴线方向各截面均呈“扇环”形，且这些片段两侧切割面所有母线的延长线均垂直相交于圆环形工件的轴线。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种圆环形工件线切割加工方法，包括以下步骤:

（1）将圆环形工件安装固定在回转工作台上，圆环形工件的轴线与回转工作台的回转轴线重合；

（2）回转工作台带动圆环形工件围绕其轴线做旋转运动，同时丝架机构带动电极丝工作部分沿圆环形工件的轴线方向运动，设置在丝架机构上的电极丝工作部分从圆环形工件的端面进入切割该工件，回转工作台的回转轴线与电极丝工作部分的延长线垂直相交，电极丝工作部分在丝架机构带动下的直线运动和工件的回转运动是由预定的程序控制的，从而完成对圆环形工件的线切割加工。

本发明还包括一种圆环形工件线切割加工装置，包括工作台和丝架机构，丝架机构包括上丝臂、下丝臂、丝架和储丝筒，电极丝工作部分设置在上丝臂和下丝臂之间，所述工作台为回转工作台，回转工作台的回转轴线与电极丝工作部分的延长线垂直相交。

所述的回转工作台为垂直设置，即回转工作台的回转轴线在水平面内。

所述的回转工作台也可以为水平设置，即回转工作台的回转轴线与水平面垂直。

回转工作台的回转运动与电极丝工作部分在丝架带动下的直线运动是由数字控制程序相互关联的。

所述回转工作台与回转机构连接，回转机构可以为齿轮传动机构、链传动机构、蜗轮蜗杆传动机构或直驱电机机构等。

本发明的有益效果是：

本发明解决了现有线切割加工方法及装置不能对圆环形工件进行加工的难题，通过该加工方法及装置，可以将圆环形工件沿其圆周方向切割成若干个片段，每个片段沿该圆环形工件轴线方向各截面均呈“扇环”形，且这些片段两侧切割面所有母线的延长线均垂直相交于圆环形工件的轴线。

附图说明

图1是现有线切割机床的结构示意图；

图2(a)是现有线切割机床的工作状态示意图；

图2（b）是现有先切割机床的工作原理图；

图3是实施例1中圆环形工件线切割机床示意图；

图4是实施例1中圆环形工件沿周向切割成片段的示意图；

图5是实施例2中圆环形工件线切割机床分段切割的示意图；

图6是实施例3中圆环形工件线切割机床示意图；

图7是实施例4中先整体加工出一个完整的花纹圆圈；

图8是实施例4中用本发明所提出的圆环形工件的线切割加工方法及装置把该花纹圆圈沿其圆周方向切割开来的情况。

图9是实施例4中将切割开来的全部片段再拼接成的一个完整的组片式轮胎活络模具花纹圈。

上述图中：1床身；2床头箱；3回转工作台；4圆环形工件；5电极丝工作部分；6上丝臂；7下丝臂；8丝架；9储丝筒；10走丝滑板；11Y轴滑板；12工装；13部分环段；14Z轴滑板。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

本实施例中的线切割加工装置回转工作台为垂直设置，即回转工作台的回转轴线在水平面内，如图3所示。该线切割加工装置包括床身1、床头箱2、回转工作台3、电极丝工作部分5、上丝臂6、下丝臂7、丝架8、储丝筒9、走丝滑板10和Y轴滑板11。该线切割加工装置的床头箱2安装在床身1上，回转工作台3安装在床头箱2的水平输出轴上，圆环形工件4固定安装在回转工作台3上，其轴线与回转工作台3的回转轴线重合。上述回转工作台3与回转机构连接，回转机构带动工作台做回转运动。所述回转机构可以为齿轮传动机构、链传动机构、蜗轮蜗杆传动机构或直驱电机机构等。Y轴滑板11安装在床身1上，并沿回转工作台回转轴线方向设置。上丝臂6、下丝臂7、丝架8、储丝筒9和走丝滑板10组成丝架机构，丝架机构设置在Y轴滑板11上。电极丝工作部分5位于上丝臂6和下丝臂7之间。上面所述回转工作台3的回转轴线与电极丝工作部分5的延长线垂直相交。

该装置实现线切割加工的工艺包括以下步骤：

第一步，将圆环形工件4固定安装在回转工作台3上，其轴线与回转工作台3的回转轴线重合。

第二步，启动该装置，回转工作台3带动圆环形工件4围绕回转坐标轴B做旋转运动，同时电极丝工作部分在丝架机构的带动下在移动滑板11上沿坐标轴Y做往复直线运动。电极丝工作部分5从圆环形工件4的端面进入并开始切割。

上面所述回转工作台3与圆环形工件4一起围绕回转坐标轴B轴所做的旋转运动与电极丝工作部分在丝架机构带动下在Y轴滑板11上沿坐标轴Y所做的往复直线运动相互关联并由预先编制好的数控程序控制，所以能够在圆环形工件的环壁上切割出所需要的曲线，并保证切割面的所有母线均垂直相交于被切割工件的轴线。图4是圆环形工件4沿周向切割成片段的示意图。

实施例2

本实施例是用本发明所提出的线切割加工装置加工圆环形工件的一部分环段。如图5所示，图5中的钱切割加工装置包括床身1、床头箱2、回转工作台3、电极丝工作部分5、上丝臂6、下丝臂7、丝架8、储丝筒9、走丝滑板10、Y轴滑板11和工装12。工装12固定安装在回转工作台3上，圆环形工件的一部分环段4固定安装在工装12上。这样做的好处是可以用多台线切割加工装置同时对同一个圆环形工件上的多个部分环段进行片段加工。

其它同实施例1。

实施例3

本实施例中的线切割加工装置回转工作台为水平设置，即回转工作台的回转轴线与水平面垂直，如图6所示。图6中的线切割加工装置包括床身1、回转工作台3、电极丝工作部分5、左丝臂6’、右丝臂7’、丝架8、储丝筒9、走丝滑板10和Z轴滑板14。该线切割加工装置回转工作台3安装在床身1的水平面上。回转工作台3安装在床身1的垂直输出轴上，圆环形工件4固定安装在回转工作台3上，其轴线与回转工作台3的回转轴线重合。上述回转工作台3与回转机构连接，回转机构带动工作台做回转运动。所述回转机构可以为齿轮传动机构、链传动机构、蜗轮蜗杆传动机构或直驱电机机构等。Z轴滑板14安装在床身1的立面上，并沿回转工作台3回转轴线方向设置。左丝臂6’、右丝臂7’、丝架8、储丝筒8和走丝滑板10组成丝架机构，丝架机构安装在Z轴滑板14上。电极丝工作部分5设置在左丝臂6’和右丝臂7’之间。上面所述回转工作台3的回转轴线与电极丝工作部分5的延长线垂直相交。

该装置实现线切割加工的工艺包括以下步骤：

第一步，将圆环形工件固定安装在回转工作台上，其轴线与回转工作台2的回转轴线重合。

第二步，启动该装置，回转工作台带动圆环形工件围绕回转坐标轴C做旋转运动，同时电极丝工作部分5在丝架机构的带动下在Z轴滑板14上沿坐标轴Z做往复直线运动。电极丝工作部分5从圆环形工件4的端面进入并开始切割。

上面所述回转工作台3与圆环形工件4一起围绕回转坐标轴C轴所做的旋转运动与电极丝工作部分5在丝架机构带动下在Z轴滑板14上沿坐标轴Z所做的往复直线运动相互关联并由预先编制好的数控程序控制的，所以能够在圆环形工件的环壁上切割出所需要的曲线，并保证切割面的所有母线均垂直相交于被切割工件的轴线。

其它同实施例1。

实施例4

本实施例是用本发明所提出的圆环形工件的线切割加工方法及装置切割后再组合成组片式轮胎活络模具花纹圈的情况。现有技术组片式轮胎活络模具花纹圈的制造过程是先分别制造出许多花纹片段，再把这些花纹片段沿周向组合成一个花纹圆圈，这个过程工艺复杂，效率低，废料多，浪费大。按照本发明所提出的方法是先整体加工出一个完整的花纹圆圈，如图7。再用本发明所提出的圆环形工件的线切割加工方法及装置把该花纹圆圈沿其圆周方向切割成若干个片段，如图8。然后再把这些片段拼接成一个完整的组片式轮胎活络模具花纹圈，如图9。组片式轮胎活络模具花纹圈能够实现“无孔排气”，属于高精密模具。

Claims (6)

1.一种圆环形工件线切割加工方法，其特征在于包括以下步骤:

（1）将圆环形工件安装在回转工作台上，圆环形工件的轴线与回转工作台的回转轴线重合；

（2）回转工作台带动圆环形工件围绕其回转轴线做旋转运动，同时丝架机构带动电极丝工作部分沿圆环形工件的轴线方向运动，此时设置在上丝臂和下丝臂之间的电极丝工作部分从圆环形工件的端面进入切割工件，回转工作台的回转轴线与电极丝工作部分的延长线垂直相交，通过控制电极丝工作部分在丝架机构带动下的直线运动和圆环形工件在回转工作台带动下的回转运动完成对圆环形工件的线切割加工。

2.一种权利要求1所述的圆环形工件线切割方法所使用的线切割加工装置，包括工作台和丝架机构，丝架机构包括上丝臂、下丝臂、丝架和储丝筒，电极丝工作部分设置在上丝臂和下丝臂之间，其特征在于：所述工作台为回转工作台，回转工作台的回转轴线与电极丝工作部分的延长线垂直相交。

3.根据权利要求2所述的线切割加工装置，其特征在于：所述的回转工作台为垂直设置，回转工作台的回转轴线在水平面内。

4.根据权利要求2所述的线切割加工装置，其特征在于：所述的回转工作台为水平设置，回转工作台的回转轴线与水平面垂直。

5.根据权利要求2所述的线切割加工装置，其特征在于：回转工作台的回转运动与电极丝工作部分在丝架带动下的直线运动是由数字控制程序相互关联的。

6.根据权利要求2所述的线切割加工装置，其特征在于：所述回转工作台与回转机构连接，所述的回转机构包括齿轮传动机构、同步带传动机构、链传动机构、蜗轮蜗杆传动机构和直驱电机机构。

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