CN103934526B - 一种大型圆环工件加工用线切割机床及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型圆环工件加工用线切割机床，包括：底座；工件平台，设置于底座上；旋转台，穿过所述工件平台，且设置于所述底座上；坐标工作台，设置于旋转台上；机床立柱，设置于Y工作台；运丝机构，包括线架组件和运丝组件，线架组件设置于机床立柱上，运丝组件设置于Y工作台上，运丝组件贮存有用于线切割的电极丝；斜度调节机构，设置于机床立柱上，用于调节所述线架组件中电极丝的加工斜度；本发明还提供了使用该机床的加工方法，采用本发明所提供的大型圆环工件加工用线切割机床及其加工方法，设备成本低、加工工序少、加工成本低、工件变形小、加工精度以及光洁度高，且能够加工一些特殊形状和材料的工件。

Description

一种大型圆环工件加工用线切割机床及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种线切割机床，具体的说，是涉及一种大型圆环工件加工用线切割机床及其加工方法。

背景技术

一般零件的传统加工，是将工件放置于机床的工作台上，用机械刀具对工件的表面进行切削加工，从而达到图纸规定的要求。当大型圆环零件的尺寸达到2米以上时，就需要用大台面的龙门加工中心进行加工。可是整个龙门加工中心耗费巨大，需要几百万的设备成本，中小型企业根本无力承担。另外，使用机械加工方法还存在以下几个缺点：加工工序多、刀具成本高、工件变形大、加工精度以及光洁度差等问题，并且有一些特殊的形状和材料还难以用铣削加工来实现，因此不能满足高精度和高难度的加工要求。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种设备成本低、加工工序少、加工成本低、工件变形小、加工精度以及光洁度高，且能够加工一些特殊形状和材料的大型圆环工件加工用线切割机床及其加工方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种大型圆环工件加工用线切割机床，包括：底座；工件平台，设置于所述底座上，用于放置并安装待加工工件；旋转台，穿过所述工件平台，且设置于所述底座上；坐标工作台，设置于所述旋转台上，包括X工作台和连接所述X工作台的Y工作台；机床立柱，设置于所述Y工作台上；运丝机构，包括线架组件和运丝组件，所述线架组件设置于所述机床立柱上，所述运丝组件设置于所述Y工作台上，所述运丝组件贮存有用于线切割的电极丝，所述电极丝从运丝组件中发出并且绕过所述线架组件回到所述运丝组件中形成一连接循环且最终呈张紧状态；斜度调节机构，设置于所述机床立柱上，用于调节所述线架组件中电极丝的加工斜度。

进一步地，所述线架组件包括上线架和下线架以及多个导线轮，所述上线架、下线架分别上下设置于所述机床立柱上，所述导线轮分别设置于所述上线架和下线架上；所述电极丝依次从所述上线架、下线架的导线轮上绕过并且形成一连接循环最终呈张紧状态。

进一步地，所述运丝组件为贮存有若干电极丝的贮丝筒。

进一步地，所述斜度调节机构包括一横向且沿Y轴方向设置的调节架，所述调节架横向的一端上下滑动连接所述机床立柱。

进一步地，所述调节架下方设置有U轴拖板和V轴拖板，所述V轴拖板固定于所述调节架的底部，所述U轴拖板沿V向移动连接所述V轴拖板，所述上线架沿U向移动连接所述U轴拖板。

进一步地，所述工件平台上设置有安装台，沿所述安装台的周向，其接近外圆处的上表面均布设置有多个用于装夹待加工工件的夹具或工件调节器。

进一步地，所述旋转台为数控分度转盘。

进一步地，所述线架组件的下方还设置有接水盘，所述接水盘用于回收冷却所述线架组件和电极丝的冷却液。

一种大型圆环工件的加工方法，使用上述的大型圆环工件加工用线切割机床进行加工，具体加工方法如下：

一、将待加工工件放置于所述工件平台上，定位并且安装固定；

二、启动机床，所述线架组件和运丝组件开始工作，电极丝开始做循环运动；同时，所述旋转台旋转，带动所述坐标工作台、线架组件以及运丝组件作同步运动；

三、通过所述斜度调节机构来对所述上线架和下线架进行调节，最终让电极丝的斜度和加工要求相对应，使得电极丝接近工件的内圆表面进行放电加工，电蚀掉多余部分；一个工位完成，利用所述旋转台的转动，调节电极丝的位置，进行下一工位的加工，以此类推，在圆环工件上进行360°全方位加工，直至结束。

采用上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：工件放置于工件平台上，在整个大型圆环零件的加工过程中，工件处于静止状态，并没有任何的位移或运动，电极丝完成一个工位的切割后，通过旋转台的旋转，带动X、Y工作台、运丝机构以及斜度调节机构进行旋转调节工位，自动将电极丝调节至下一工位进行切割加工即可，以此类推，将剩余工位全部加工完毕；克服了传统机械切削加工和线切割加工的不足，使用本发明提供的线切割机床进行加工，其设备成本低，仅需要十万左右；另外，整个加工工序少、加工成本低、工件变形小、加工精度以及光洁度高，且能够加工一些特殊形状和材料的工件，无论从机床性能还是工件的加工质量，均优于传统的机床和机械加工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种大型圆环工件加工用线切割机床的主视图；

图2为本发明一种大型圆环工件加工用线切割机床的侧视图；

图3为本发明一种大型圆环工件加工用线切割机床的立体图；

图4为本发明一种大型圆环工件加工用线切割机床的加工示意图；

图5为本发明一种大型圆环工件加工用线切割机床中电极丝的绕线图。

其中，1、底座，2、工件平台，3、工件，4、旋转台，51、X工作台，52、Y工作台，6、机床立柱，7、运丝组件，8、电极丝，91、调节架，92、U轴拖板，93、V轴拖板，101、上线架，102、下线架，103、导线轮，104、导电轮，105、紧丝轮，106、排线轮，11、安装台，12、工件调节器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示，一种大型圆环工件加工用线切割机床，包括：底座1；工件平台2，设置于底座1上，用于放置并安装待加工工件3；旋转台4，穿过工件平台2，且设置于底座1上；X、Y工作台，设置于旋转台上，坐标工作台分为X工作台51和连接X工作台的Y工作台52；机床立柱6，设置于Y工作台52上；运丝机构，包括线架组件和运丝组件7，线架组件设置于机床立柱6上，运丝组件7设置于Y工作台上，运丝组件贮存有用于线切割的电极丝8，电极丝8从运丝组件中发出并且绕过线架组件回到运丝组件7中形成一连接循环且最终呈张紧状态；斜度调节机构，设置于机床立柱6上，用于调节线架组件中电极丝8的加工斜度。

线架组件包括上线架101和下线架102以及多个导线轮103，上线架101、下线架分别上下设置于机床立柱上，导线轮103分别设置于上线架101和下线架102上；电极丝8依次从上线架101、下线架102的导线轮103上绕过并且形成一连接循环最终呈张紧状态。其中，运丝组件7为贮存有若干电极丝8的贮丝筒。如图5所示，电极丝8通过导线轮103导向，通过导电轮104导电，通过紧丝轮105张紧，通过排线轮106排线；电极丝的具体绕丝走向如图5所示。

斜度调节机构包括一横向且沿Y轴方向设置的调节架91，调节架91横向的一端上下滑动连接机床立柱6。调节架91下方设置有U轴拖板92和V轴拖板93，V轴拖板93固定于调节架91的底部，U轴拖板92沿V向移动连接V轴拖板93，上线架101沿U向移动连接U轴拖板92。

其中，调节架91横向端侧通过丝杆与机床立柱6上下连接，V轴拖板93通过丝杆与调节架91底端连接，U轴拖板92通过丝杆与V轴拖板93连接，各个移动部件均采用电机驱动。但也并不排除其它移动连接方式，如调节架91和机床立柱6采用滑块组件连接。

下面介绍本发明的工作原理：如图4所示，加工时，工件3放置于工件平台2上，机床的控制器控制运丝机构和斜度调节机构工作，贮丝筒开始旋转，带动电极丝8往复运动以备切割工件；同时，通过调节斜度调节机构中的调节架91、U轴拖板92、V轴拖板93和X工作台51以及Y工作台52，从而调节上线架101和下线架102之间的斜度，使得与所要加工的图案相对应，并将上线架101和下线架102端部之间的电极丝8接触工件3加工表面，之后通过电极放电进行切割加工；完成一个工位的切割工作，机床将会自动控制旋转台4进行旋转，将电极丝8旋转至下一工位对应位置再进行切割加工，以此类推，直至完成整个圆环零件的加工工作。

其中，通过电极丝8的斜度或锥度变化，最终达到零件三维异型曲面的加工，通过旋转台4的转动，能够进行圆环零件的360°全方位加工，最终实现X、Y、U、V、C五轴的联轴控制，完成大型圆环零件的三维加工。

下面介绍电火花切割加工工艺的工作原理：电火花线切割加工工艺，即电极放电加工，是利用细金属丝(即电极丝)与工件构成的二个电极之间进行脉冲火花放电时产生的电蚀除效应来对工件进行加工。被加工的工件作为阳极，电极丝作为阴极。脉冲电源发出一连串的脉冲电压，加到工件和电极丝上。其中，电极丝与工件之间有足够的具有一定绝缘性的工作液。当电极丝与工件之间的距离小到一定程度时，在脉冲电压的作用下，工作液被电离击穿，在电极丝与工件之间形成瞬时的放电通道，产生瞬时高温，使金属局部熔化甚至汽化而被蚀除下来。电极丝与工件的相对位置不断地变化，就能切割出所需要的形状。

实施例2

其余与上述实施例相同，不同之处在于，如图4所示，工件平台2上设置有安装台11，沿安装台11的周向，其接近外圆处的上表面均布设置有多个用于装夹待加工工件的夹具或工件调节器12，便于安装并夹紧工件3。

实施例3

其余与上述实施例相同，不同之处在于，旋转台4为数控分度转盘。

实施例4

其余与上述实施例相同，不同之处在于，大型圆环工件加工用线切割机床还包括冷却液系统，冷却液系统设置有用于流通液体的管道，同时，在加工过程中，用于冷却工件的冷却液会自动流入工件平台进行回收，以备下一冷却循环使用；线架组件的下方还设置有接水盘，接水盘用于回收冷却线架组件和电极丝的冷却液。

实施例5

一种大型圆环工件的加工方法，使用上述的大型圆环工件加工用线切割机床进行加工，如图4所示，具体加工方法如下：

一、将待加工工件3放置于工件平台上，定位并且安装固定；

二、启动机床，线架组件和运丝组件7开始工作，电极丝8开始做循环运动；同时，旋转台4旋转，带动坐标工作台、线架组件以及运丝组件作同步运动；

三、通过斜度调节机构来对上线架101和下线架102进行调节，最终让电极丝8的斜度和加工要求相对应，使得电极丝8接近工件3的内圆表面进行放电加工，电蚀掉多余部分；一个工位完成，利用旋转台4的转动，调节电极丝8的位置，进行下一工位的加工，以此类推，在圆环工件上进行360°全方位加工，直至结束。

此工艺用电极丝取代了切削刀具，一次加工完成，可加工任意硬度、任意韧度的导电材料。由于电极丝很细，因此与传统切削方法相比，可加工出细微的形状。此工艺加工应力小，因而工件的变形小；加工精度高，表面无切痕，光洁度好；加工成本低。

通过上述技术方案，本发明技术方案的有益效果是：工件放置于工件平台上，在整个大型圆环零件的加工过程中，工件处于静止状态，并没有任何的位移或运动，电极丝完成一个工位的切割后，通过旋转台的旋转，带动X、Y工作台、运丝机构以及斜度调节机构进行旋转调节工位，自动将电极丝调节至下一工位进行切割加工即可，以此类推，将剩余工位全部加工完毕；克服了传统机械切削加工和线切割加工的不足，使用本发明提供的线切割机床进行加工，其设备成本低，仅需要十万左右；另外，整个加工工序少、加工成本低、工件变形小、加工精度以及光洁度高，且能够加工一些特殊形状和材料的工件，无论从机床性能还是工件的加工质量，均优于传统的机床和机械加工。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种大型圆环工件加工用线切割机床，其特征在于，包括：

底座；

工件平台，设置于所述底座上，用于放置并安装待加工工件；

旋转台，穿过所述工件平台，且设置于所述底座上；

坐标工作台，设置于所述旋转台上，包括X工作台和连接所述X工作台的Y工作台；

机床立柱，设置于所述Y工作台上；

运丝机构，包括线架组件和运丝组件，所述线架组件设置于所述机床立柱上，所述运丝组件设置于所述Y工作台上，所述运丝组件贮存有用于线切割的电极丝，所述电极丝从运丝组件中发出并且绕过所述线架组件回到所述运丝组件中形成一连接循环且最终呈张紧状态，所述线架组件包括导电轮、紧丝轮、排线轮、上线架和下线架以及多个导线轮，所述上线架、下线架分别上下设置于所述机床立柱上，所述导线轮分别设置于所述上线架和下线架上；所述电极丝依次从所述上线架、下线架的导线轮、导电轮、紧丝轮和排线轮上绕过并且形成一连接循环最终呈张紧状态；

斜度调节机构，设置于所述机床立柱上，用于调节所述线架组件中电极丝的加工斜度，所述斜度调节机构包括一横向且沿Y轴方向设置的调节架，所述调节架横向的一端上下滑动连接所述机床立柱，所述调节架下方设置有U轴拖板和V轴拖板，所述V轴拖板固定于所述调节架的底部，所述U轴拖板沿V向移动连接所述V轴拖板，所述上线架沿U向移动连接所述U轴拖板。

2.根据权利要求1所述的大型圆环工件加工用线切割机床，其特征在于，所述运丝组件为贮存有若干电极丝的贮丝筒。

3.根据权利要求1所述的大型圆环工件加工用线切割机床，其特征在于，所述工件平台上设置有安装台，沿所述安装台的周向，其接近外圆处的上表面均布设置有多个用于装夹待加工工件的夹具或工件调节器。

4.根据权利要求3所述的大型圆环工件加工用线切割机床，其特征在于，所述旋转台为数控分度转盘。

5.根据权利要求1所述的大型圆环工件加工用线切割机床，其特征在于，所述线架组件的下方还设置有接水盘，所述接水盘用于回收冷却所述线架组件和电极丝的冷却液。

6.一种大型圆环工件的加工方法，使用如权利要求1-5任一所述的大型圆环工件加工用线切割机床进行加工，其特征在于，具体加工方法如下：

一、将待加工工件放置于所述工件平台上，定位并且安装固定；

二、启动机床，所述线架组件和运丝组件开始工作，电极丝开始做循环运动；同时，所述旋转台旋转，带动所述坐标工作台、线架组件以及运丝组件作同步运动；

三、通过所述斜度调节机构来对所述上线架和下线架进行调节，最终让电极丝的斜度和加工要求相对应，使得电极丝接近工件的内圆表面进行放电加工，电蚀掉多余部分；一个工位完成，利用所述旋转台的转动，调节电极丝的位置，进行下一工位的加工，以此类推，在圆环工件上进行360°全方位加工，直至结束。