CN104002001B - 一种单丝多工位线切割加工机床 - Google Patents
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Abstract
一种单丝多工位线切割机床，用于环形零件的分块加工，属于机械制造领域技术。它采用一根丝线在机床的不同位置，对工件，主要是对环形工件同时进行自内向外的加工。工作台上布置有二个以上的移动丝架组件(1)，能够沿工作台径向移动，丝架上臂短，下臂长，丝线以内公切线的形式通过上下臂端部的导轮，每个移动丝架都固定在可以绕工作台中心转动的底板(11)上，以实现不等分切割。工作台上还布置有引导轮组件(3)，(4)，(12)以引导丝线过渡到相邻丝架、卷丝筒，另还布置有工件支撑组件(2)。该机床目的在于提高加工效率和减少工件变形。
Description
技术领域
本发明涉及一种新型线切割加工机床，主要用于对环形零件自内向外的切割，可以是对环形零件进行分块切割，也可以是在环形零件内圆表面开槽，属于机械制造领域技术和设备。
背景技术
许多环形机械零件需要自内向外进行切割加工，例如根据不同的型号、规格，轮胎模具需要切割为4，8，16份等多块，如果采用现有的线切割机床顺序一块块切割，加工周期长、内应力分布不均匀，零件变形大。为解决此问题，本发明人曾提出了一种多槽同步线切割加工机床方案，专利号200810026060.5，可以实现多工位同步加工。但是存在的缺点是，为保证卷丝筒之外的丝线长度不因丝架位置变动而发生变化，设计了含有众多导轮的储丝机构，使得机床的走丝路径蜿蜒曲折，机床结构复杂，频繁的折转也降低了丝线的寿命。另外，只能对环形零件进行等分切割或固定位置的分块切割，而无法实现位置可调的不等分切割。
发明内容
本发明是针对现有技术，尤其是针对本发明人200810026060.5号专利中所存在的问题做进一步的改进。
机床总体结构如图1所示，机床工作台面上布置有：
1)二个以上可沿机床工作台径向移动的丝架组件(1)；
2)多个工件支撑组件(2)；
3)多个丝线引导轮组件，包括：工作台上位于两个丝架之间引导轮组件(3)，丝架下臂臂长方向上引导轮组件(4)，引导丝线进出卷丝筒的引导轮组件(12)；
4)位于工作台中心处的中心立柱(15)及其上的多个引导轮(16)
移动丝架组件由丝架和移动导轨副组成，图2，丝架底部实际上也就是丝架下臂(8)与移动导轨副滑块联结，电机固定在电机安装块(7)上通过联轴器联结丝杠，通过驱动丝杠带动滑块，也就是带动丝架(1)前后运动。
工件支撑组件由固定在机床台面上带“T”型槽的固定块(9)和能沿“T”型槽径向移动的支撑块(10)组成，嵌在“T”型槽内的螺栓由支撑块上的孔伸出，用螺帽将支撑块压紧在固定块(9)上。
下臂臂长方向靠近工作台外缘处，安装有丝线转向引导轮组件(4)，图1中显示了该引导轮组件(4)的一种安装方式，即固定在电机安装块(7)上。引导轮组件(4)上的导轮(5)轴线垂直工作台，与丝架下臂的导轮(6)轴线垂直。丝架下臂导轮(6)与转向导轮(5)相互位置可以微量调整，使这两个导轮中任意一个的“V”型槽槽底圆周和另一个导轮“V”型槽槽底所在平面相切或接近，这里接近主要是考虑了丝线直径，接近距离等于r/sinα，r为丝线半径，α为导轮“V”型槽底角的一半，两导轮相互位置最终是要保证两导轮之间的丝线，更准确地说应该是丝线的中心在两导轮“V”型槽底部圆周所在平面的交线上，也就是既位于下臂导轮“V”型槽底部圆周所在的平面上，又位于引导轮“V”型槽底部圆周所在的平面上，当然这是理想情况，实际加工中应尽量满足这一要求。在丝架之间还布置有若干个辅助导轮组件(3)，其作用是避免丝线从一个丝架转向另一个丝架时碰到工件支撑组件(2)，或作为其它特定作用的过渡轮。另外还有一个引导轮组件(12)负责引导丝线进出卷丝筒，图3，它实际包含两组引导轮组件(A)(B)，每一组都含有两个轴线互相垂直的引导轮(17、18)，引导轮(17)负责将丝线位置调整至与引导轮(18)的“V”型槽高度一致，该高度与过渡引导轮(3)和丝架下臂臂长方向的引导轮(5)“V”型槽高度相同。
工作台中心处立柱(14)的上表面安装有多个导轮组件，图1中是安装两个导轮组件的情况。导轮轴线垂直工作台面，其作用是负责将一个丝架上臂过来的丝线引导至相邻丝架上臂。该导轮组件用螺栓穿过其上的槽孔固定在中心立柱(15)上表面。
丝线的空间走线路径见图4。
本发明与200810026060.5专利的区别主要体现在下面两点：
1.为了简化机床结构，减少导轮数量，本发明的丝架结构设计为上臂短下臂长，见图2。普通机床上下臂长度一致，它们端部的两个导轮上下位置对齐，丝线以外公切线的形式绕过这两个导轮。而本发明机床的上下臂(13)(8)长短不同，其端部的两个导轮在径向上位置错开，丝线是以两个导轮内公切线的形式绕过导轮，具体来说对上臂端部的导轮，丝线从导轮“V”型槽对着工作台边缘的这面绕过它，对下臂端部的导轮，丝线是从导轮“V”型槽对着工作台中心的这一面绕过它。这样上下臂随丝架进退时，丝线沿丝架上臂增加(减少)的长度刚好等于丝线沿丝架下臂减少(增加)的长度，丝线长度不随丝架位置变动而变化，与本发明人的200810026060.5专利比较，减去了多个起储丝作用的导轮，机床结构大为简化；
2.每一个丝架均固定在一块可以单独绕工作台中心旋转的底板(11)上，可以方便地沿圆周转动调整丝架位置，方便进行不等分切割。
另外的区别表现在：
1.上臂位置可做上下调整以适应不同厚度工件的切割，为保证上臂位置调整不影响丝线在固定高度转向进入工作台中心立柱(15)上的引导轮(16)，在上臂之上增加了一个固定的辅助短臂(14)，辅助短臂前端布置有一导轮，见图1；
2.下臂实际上即为丝架的底板(8)，固定在导轨运动副的滑块上，下臂导轮(7)通过其安装块活动联结在丝架底板(8)上，可以实现前后位置调整，保证上下臂之间的丝线垂直，或者呈所需要的角度；
3.工作台中心立柱上的引导轮(16)位置可以调整，方便丝架旋转做不等分切割时其作相应的移动，保证丝架转向时，沿上臂的丝线仍能指向工作台中心，也即可以保持与上臂方向一致。
4.支撑工件的支撑块(2)可以沿工作台径向移动，适应不同尺寸零件的安装。
本发明的主要优点：1.相对已有方案，导轮数大幅减少，机床结构大为简化；2.可以对环形零件实现不等分的多工位同步加工；3.上臂高度和下臂伸出长度均可调，前者可适应不同厚度工件加工，后者可保证上下臂导轮间的丝线垂直或成要求的角度。
本发明采用的工艺原理可以是电火花放电加工，也可以是电化学加工或者机械切割加工，或多种工艺的复合加工。
附图说明：
图1为机床总体结构图
图2为丝架结构侧面图
图3为进出卷丝筒的引导轮组件
图4为丝架走丝路线图
具体实施方式：
如图1所示多槽线切割机床，按照图(4)所示走丝路线预先上好丝线，根据工件外径大小，预先调整好支撑块(2)至合适位置，启动丝架驱动电机，使丝架向工作台中心回退，将工件放在支撑块上，然后打开工作液泵和高频脉冲电源，启动卷丝筒电机和丝架控制电机，驱动各个丝架进给，通过丝架上下臂导轮之间的丝线对工件进行切割，直至走完预定行程。
如果需要不等分切割，在上丝前需要调整底板(11)，使其绕工作台中心旋转所需角度，底板(11)通过螺栓固定在机床台面上。旋转丝架后，沿上臂的丝线不再与丝架上臂重合，也即不再指向工作台中心，会有一个微小的偏差，此时可以通过调整中心立柱上引导轮(16)位置，保证上臂丝线指向工作台中心。
Claims (8)
1.一种单丝多工位线切割加工机床，由工作台、丝架、工件支撑块、中心立柱、引导轮组件、卷丝筒总成、电源及控制系统等部分组成，工作台上有两个以上丝架组件，丝架固定在能沿工作台径向运动的移动导轨副上，其特征在于：丝架的上臂(13)和下臂(8)长短不同，其端部的导轮在径向上位置错开，丝线是以内公切线的形式顺序绕过上下臂端部的导轮，丝线是从外面包络上臂的端部的导轮，从里面包络下臂的端部的导轮，这里的外面、里面分别是指导轮“V”型槽面向工作台外缘和工作台中心的部分。
2.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：移动导轨副固定在底板(11)上，该底板能带动移动导轨副及其上的丝架绕工作台中心旋转。
3.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：机床丝架下臂上的导轮(6)能沿臂长方向调整位置，实际上也就是调整下臂长度。
4.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：丝架上臂(13)之上还有一个辅助短臂(14)，辅助短臂长度不大于上臂，辅助短臂端部的导轮和中心立柱上的引导轮(16)配合，这两个导轮中的任一个导轮“V”型槽底部圆周都与另一个导轮“V”型槽底部所在平面相切或接近，接近距离为r/sinα，r为丝线半径，α为“V”型槽底角的一半。
5.根据权利要求4所述的机床，其特征在于：工作台中心有一中心立柱(15)，其上表面装有两个以上引导轮(16)，该导轮轴线垂直于工作台，引导轮(16)的“V”型槽底圆周与辅助短臂(14)端部的导轮“V”型槽底所在平面相切或接近，接近距离为r/sinα，r为丝线半径，α为“V”型槽底角的一半。
6.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：工作台上沿丝架下臂延长线上装有一个引导轮组件(4)，其上引导轮(5)的轴线垂直于工作台，丝架下臂导轮(6)和该引导轮(5)之间的位置关系为，这两个导轮中的任一个导轮“V”型槽底部圆周都与另一个导轮“V”型槽底部所在平面相切或接近，接近距离等于r/sinα，r为丝线半径，α为“V”型槽底角的一半。
7.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：在丝架之间布置有引导轮组件(3)，其上的导轮轴线垂直工作台，在丝架下臂延长线上布置有轴线垂直于工作台的引导轮(5)，引导轮组件(3)上的导轮“V”型槽底部所在平面高度与丝架下臂延长线上布置的引导轮(5)的“V”型槽底部所在平面高度相同。
8.根据权利要求1所述的机床，其特征在于：丝线进出卷丝筒处，有两组引导轮，每一组引导轮由轴线分别为水平和垂直的两个导轮(17、18)构成，该两个导轮的位置关系是：其中一个导轮的“V”型槽底部圆周与另一个导轮的”V”型槽底部所在平面相切或接近，接近距离为r/sinα，r为丝线半径，α为“V”型槽底角的一半，在丝架下臂延长线上布置有轴线垂直于工作台的引导轮(5)，其“V”型槽底部所在平面高度与该轴线垂直的导轮(18)的“V”型槽底部所在平面高度相同。
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