CN104607738A - 航空格栅类零件线切割专用机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种航空格栅类零件线切割专用机床，其包括电控系统、床身、X、Y、Z轴移动机构、工作台、线架机构和工件装夹工装；Z轴移动机构包括立柱、Z轴驱动电机、一对Z轴连接块以及Z轴移动丝杠；线架机构包括上线臂、下线臂和线架座；所述上、下线臂在Z轴方向上均呈水平设置且彼此间隔一定距离，在X轴方向上彼此呈错位设置；工件装夹工装匹配装设于工作台的顶部内侧，其由至少一对对称设置的工装夹臂组成。本发明结构设计简单、合理，使用方便，适用性强，工件加工效率高且精度高，能有效降低生产成本，提高产品质量，适于推广与应用。

Description

航空格栅类零件线切割专用机床

技术领域

本发明涉及一种新型专用线切割机床，尤其涉及一种航空格栅类零件线切割专用机床。

背景技术

当前，在航空制造中普遍使用的格栅板始终是一个加工的难题，特别是一些角度大，孔数多而密，板外形尺寸大的零件，如果使用电火花加工，无论从时间和成本上来讲，都是很不理想的。进而我们把思路转向了加工快捷，尺寸精度较好，成本相对可控的线切割上来。

线切割加工格栅板实际切割面深度很浅，现有的线切割对切割格栅板还存在机床结构上以下普遍难题：

(1)上下线臂垂直方向同轴，对于需要倾斜摆放的格栅板很容易干涉；

(2)目前线切割都是X-Y两轴数控驱动，不能实现Z轴数控驱动避让空间；

(3)即使在行程上使用上下线臂距离更长的机床，对切割中钼丝张力和经济性都难突破。

发明内容

针对以上问题，本发明提供了一种结构设计简单、合理，使用方便，适用性强，工件加工效率高且精度高，能有效降低生产成本，提高产品质量的航空格栅类零件线切割专用机床。

本发明的技术方案如下：

上述的航空格栅类零件线切割专用机床，包括电控系统、床身、装设于所述床身上的X轴移动机构、装设于所述X轴移动机构上的Y轴移动机构以及装设于所述Y轴移动机构上的工作台；所述专用机床还包括Z轴移动机构、线架机构和工件装夹工装；所述Z轴移动机构设于所述床身顶面一端且与匹配所述X轴移动机构和Y轴移动机构匹配设置；所述Z轴移动机构包括固设于所述床身顶面一端的立柱、装设于所述立柱顶端的Z轴驱动电机、对称固设于所述立柱中段相对两侧的至少一对Z轴连接块以及竖直装设于所述立柱一侧面且位于所述一对Z轴连接块之间的Z轴移动丝杠；所述Z轴驱动电机与电控系统电连接并由电控系统控制其动作；所述Z轴移动丝杠一端装配连接于所述Z轴驱动电机的动力输出端并由所述Z轴驱动电机驱动旋转；所述线架机构匹配装设于所述Z轴移动机构上，其包括上线臂、下线臂和线架座；所述上、下线臂在Z轴方向上均呈水平设置且彼此间隔一定距离，在X轴方向上彼此呈错位设置；所述上线臂一端装配于所述Z轴连接块并与所述Z轴移动丝杠通过螺纹连接，所述上线臂另一端设有上线臂导轮；所述下线臂位于所述上线臂下侧，其一端装配于所述Z轴连接块并通过所述Z轴连接块与所述上线臂连接，所述下线臂另一端设有下线臂导轮，所述上、下线臂导轮在竖直方向上位于同一轴线；所述Z轴连接块与所述立柱滑动配合连接；所述线架座固设于所述上线臂另一端上侧且顶端设有线架座导轮；所述该上线臂导轮、下线臂导轮和线架座导轮彼此通过钼丝匹配连接并通过所述钼丝与工件连接；所述工件装夹工装匹配装设于所述工作台的顶部内侧，其由至少一对对称设置的工装夹臂组成。

所述航空格栅类零件线切割专用机床，其中：所述下线臂与Z轴连接块装配的一端沿水平方向上还设有三组等间距的销孔和螺丝孔；所述下线臂通过所述销孔配以膨胀销与所述Z轴连接块定位，再由所述螺丝孔配以螺丝钉与所述Z轴连接块锁紧固定。

所述航空格栅类零件线切割专用机床，其中：所述专用机床还包括运丝部件；所述运丝部件装设于所述床身顶面一端且位于所述立柱一侧。

所述航空格栅类零件线切割专用机床，其中：所述X轴移动机构包括X轴驱动电机、X轴移动导轨、X轴移动滑台和X轴传动丝杠；所述X轴驱动电机装设于所述X轴移动导轨一侧，其与所述电控系统电连接；所述X轴移动导轨匹配设置于所述床身的顶面；所述X轴移动滑台整体呈矩形滑台结构，其匹配滑动连接于所述X轴移动导轨上；所述X轴传动丝杠装设于所述X轴移动导轨的中部内侧，其一端装配连接于所述X轴驱动电机的动力输出端，另一端通过螺母结构与所述X轴移动滑台的底部装配连接。

所述航空格栅类零件线切割专用机床，其中：所述Y轴移动机构装设于所述X轴移动滑台上，其包括Y轴驱动电机、Y轴移动导轨、Y轴移动滑台和Y轴传动丝杠；所述Y轴驱动电机装设于所述X轴移动滑台一侧，其与所述电控系统电连接；所述Y轴移动导轨固设于所述X轴移动滑台的顶面；所述Y轴移动滑台整体呈矩形滑台结构，其匹配滑动连接于所述Y轴移动导轨上；所述Y轴传动丝杠装设于所述Y轴移动导轨的中部内侧，其一端装配连接于所述Y轴驱动电机的动力输出端，另一端通过螺母结构与所述Y轴移动滑台的底部装配连接。

所述航空格栅类零件线切割专用机床，其中：所述工作台固设于所述Y轴移动滑台的顶面，其包括底板和护板；所述底板整体呈矩形版体结构且与所述Y轴移动滑台的顶面装配固定；所述护板为沿所述底板的三条侧边竖直设置的三块板体。

所述航空格栅类零件线切割专用机床，其中：所述床身整体呈长方体结构，其内部有容置空间；所述电控系统容置于所述床身的内部，其包括所述X、Y、Z轴移动机构的伺服系统及数控系统。

有益效果：

本发明航空格栅类零件线切割专用机床结构设计简单、合理，格栅板加工效率高，加工周期短，加工经济性突出，、通过实验对比得出采用线切割比电火花加工可节省约1/3的周期，在电极耗材上也节省了约1/4成本；可实现小机床加工大零件，加工难加工工艺复杂的零件，不仅适用航空中的格栅板，对一些尺寸大，与外形有角度的引丝孔均可加工；同时，加工精度在同等条件下提升了尺寸精度约50％，面粗糙度约一倍，使科技人员的经典设计通俗易懂，制造便捷，推动了工艺科研成果的转化，一方面使线切割机床创新发明得以补充，另一方面促进了加工工艺方法的革新，也推动了航空业制造加工的进步。

本发明特点和优点具体体现在以下几点：

(1)在原有基础上增加了Z轴移动机构，实现了Z、X、Y轴移动机构均由电控系统控制动作，Z轴当处于切割状态时不能上下位移，但非切割状态时X-Y-Z可程序控制找到工件与线臂间最合适的空间位置，再通过穿丝连线来切割工件，上、下线臂的移动轨迹始终与格栅板版面平行等距。

(2)Z轴移动机构由立柱顶部的Z轴驱动电机提供，Z轴驱动电机的动力输出端与Z轴移动丝杠串联，Z轴移动丝杠与上线臂配合转动连接，上、下线臂通过Z轴连接块与立柱滑动配合连接；下线臂通过Z轴连接块与上线臂连接，下线臂有三组等间距的销孔和螺丝孔，可调节加工所需两臂间距，与Z轴连接块之间通过膨胀销定位，再由螺丝螺钉锁紧，达到联动的目的。

(3)上、下线臂在X轴方向上呈错位设置为格栅板倾斜摆放提供空间，上、下线臂的导轮始终垂直同一轴线，并与工件加工孔侧面平行同向，钼丝与工件加工孔侧面加工深度实际很浅，错位设置的上、下线臂可以使两臂上下距离调到最短，钼丝张力最佳，运行平稳，达到理想的加工效果；上、下线臂在X轴方向形成的错位距离,使得下线臂在立柱X轴方向受力不足其重力的1/10，所使用高强度耐磨性好的Z轴连接块及连接各部件受力均在合理范围内。

(4)上、下线臂在Z轴方向间隔一定距离，通过膨胀销定位移位和螺丝锁紧，可实现间距不同的两档调节，为不同角度格栅加工线臂空间避让提供了便捷。

附图说明

图1为本发明航空格栅类零件线切割专用机床的结构示意图；

图2为本发明航空格栅类零件线切割专用机床的图1中A区域的放大图；

图3为本发明航空格栅类零件线切割专用机床的X、Y轴移动机构的分解示意图；

图4为本发明航空格栅类零件线切割专用机床的Z轴移动机构与线架机构的装配结构示意图；

图5为本发明航空格栅类零件线切割专用机床的线架机构与工件的装配结构示意图；

图6为为本发明航空格栅类零件线切割专用机床的工件装夹工装与工件的装配结构示意图；

图7为为本发明航空格栅类零件线切割专用机床的工件装夹工装的结构示意图。

具体实施方式

如图1至7所示，本发明航空格栅类零件线切割专用机床，包括床身1、X轴移动机构2、Y轴移动机构3、工作台4、Z轴移动机构5、线架机构6、运丝部件7、工件装夹工装8和电控系统(图中未示)。

该床身1整体呈长方体结构，其内部有容置空间。

该X轴移动机构2设于该床身1的顶面，其包括X轴驱动电机21、X轴移动导轨22、X轴移动滑台23和X轴传动丝杠24；其中，该X轴驱动电机21装设于该X轴移动导轨22一侧，其与电控系统电连接，本实施例中该X轴驱动电机21采用步进电机；该X轴移动导轨22匹配设置于该床身1的顶面；该X轴移动滑台23整体呈矩形滑台结构，其匹配滑动连接于该X轴移动导轨22上；该X轴传动丝杠24装设于该X轴移动导轨22中部内侧，其一端装配连接于该X轴驱动电机21的动力输出端，另一端通过螺母结构与该X轴移动滑台23的底部装配连接。当X轴驱动电机21启动后会带动X轴传动丝杠24转动，X轴传动丝杠24通过螺母结构带动该X轴移动滑台23沿着X轴移动导轨22直线位移，进而实现该X轴移动滑台23在床身1的X方向上移动。

该Y轴移动机构3装设于该X轴移动机构2的X轴移动滑台23上，其包括Y轴驱动电机31、Y轴移动导轨32、Y轴移动滑台33和Y轴传动丝杠34；其中，该Y轴驱动电机31装设于该X轴移动机构2的X轴移动滑台23一侧，其与电控系统电连接；该Y轴移动导轨32固设于该X轴移动机构2的X轴移动滑台23的顶面；该Y轴移动滑台33整体呈矩形滑台结构，其匹配滑动连接于该Y轴移动导轨32上；该Y轴传动丝杠34装设于该Y轴移动导轨32的中部内侧，其一端装配连接于该Y轴驱动电机31的动力输出端，另一端通过螺母结构与该Y轴移动滑台33的底部装配连接。当Y轴驱动电机31启动后会带动Y轴传动丝杠34转动，Y轴传动丝杠34通过螺母结构带动该Y轴移动滑台33沿着Y轴移动导轨32直线位移，进而实现该Y轴移动滑台33在床身1的Y方向上移动。

该工作台4固设于该Y轴移动机构3的Y轴移动滑台33的顶面，其底板41和护板42；该底板41整体呈矩形版体结构且与Y轴移动机构3的Y轴移动滑台33的顶面装配固定，该护板42为沿该底板41三条侧边竖直设置的三块板体。

该Z轴移动机构5设于该床身1顶面一端，其包括立柱51、Z轴驱动电机52、Z轴连接块53和Z轴移动丝杠54；其中，该立柱51整体呈长方体立柱结构，其固设于该床身1顶面一端且匹配位于该X轴移动机构2和Y轴移动机构3一侧；该Z轴驱动电机52装设于该立柱51的顶端，其与电控系统电连接并由电控系统控制其动作；该Z轴连接块53为对称固设于该立柱51中段相对两侧的一对；该Z轴移动丝杠54竖直装设于该立柱51一侧面且位于该一对Z轴连接块53之间，其一端装配连接于该Z轴驱动电机52的动力输出端并由该Z轴驱动电机52驱动旋转。

该线架机构6匹配装设于该Z轴移动机构5上，其包括上线臂61、下线臂62和线架座63，上线臂61和下线臂62在Z轴方向上均呈水平设置且彼此间隔一定距离，在X轴方向上彼此呈错位设置。其中，该上线臂61一端匹配装配于该Z轴移动机构5的Z轴连接块53上并与Z轴移动丝杠54通过螺纹连接，该上线臂61另一端的端部一侧装设有上线臂导轮611。该下线臂62一端匹配装配于该Z轴移动机构5的Z轴连接块53上并通过Z轴连接块53与上线臂61连接，该下线臂62另一端端部装设有下线臂导轮621，该下线臂导轮621与上线臂导轮611在竖直方向上位于同一轴线；同时，该下线臂62沿水平方向上还设有三组等间距的销孔622和螺丝孔623；该下线臂62通过销孔622配以膨胀销与Z轴连接块53定位，再由螺丝孔623配以螺丝钉与Z轴连接块53锁紧固定。

该线架座63整体呈凸字形结构，其固设于该上线臂61另一端上侧且顶端一侧也设有线架座导轮631。该上线臂导轮611、下线臂导轮621和线架座导轮631通过钼丝64匹配连接并通过钼丝64与工件9连接，该工件9一侧则设有多个可供钼丝64穿过的引丝孔91。

该运丝部件7装设于该床身1顶面一端且位于该Z轴移动机构5的立柱51一侧。

该工件装夹工装8匹配装设于该工作台4的顶部内侧，其由一对对称的倒置T形工装夹臂81组成；其中，该一对工装夹臂81均包括固定板811和沿该固定板811顶部中央呈倾斜向上延伸形成的夹板812；该固定板811通过紧固件82与该工作台4顶部固定连接，该夹板812自顶端面沿长度方向开设有装夹凹槽813，同时，该夹板812在装夹凹槽813一侧槽壁沿夹板812的长度方向均匀布设有多个锁紧件83，当工件9匹配装设于该夹板812的装夹凹槽813内后，通过锁紧件83将工件9与夹板812锁紧固定。

该电控系统容置于该床身1的内部，其主要包括X轴移动机构2、Y轴移动机构3和Z轴移动机构5的伺服系统及数控系统。

本发明的工作原理：

以需要倾斜放置切割格栅板为基础，发明近距离错位线臂为条件，数控两错位线臂找到线臂在格栅板最佳空间位置及钼丝在孔指定位置，这样才能保证格栅的加工精度并在原有基础上效率提高2至3倍，程控X、Y轴移动机构运行部件来切割孔形状。

本发明结构设计简单、合理，使用简单、方便，能有效提高格栅板的加工效率，缩短加工周期，加工经济性突出，通过线切割机床结构变化实现了小机床加工大零件，加工难加工工艺复杂的零件，加工精度高。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (7)

1.一种航空格栅类零件线切割专用机床，包括电控系统、床身、装设于所述床身上的X轴移动机构、装设于所述X轴移动机构上的Y轴移动机构以及装设于所述Y轴移动机构上的工作台；其特征在于：所述专用机床还包括Z轴移动机构、线架机构和工件装夹工装；

所述Z轴移动机构设于所述床身顶面一端且与匹配所述X轴移动机构和Y轴移动机构匹配设置；所述Z轴移动机构包括固设于所述床身顶面一端的立柱、装设于所述立柱顶端的Z轴驱动电机、对称固设于所述立柱中段相对两侧的至少一对Z轴连接块以及竖直装设于所述立柱一侧面且位于所述一对Z轴连接块之间的Z轴移动丝杠；所述Z轴驱动电机与电控系统电连接并由电控系统控制其动作；所述Z轴移动丝杠一端装配连接于所述Z轴驱动电机的动力输出端并由所述Z轴驱动电机驱动旋转；

所述线架机构匹配装设于所述Z轴移动机构上，其包括上线臂、下线臂和线架座；所述上、下线臂在Z轴方向上均呈水平设置且彼此间隔一定距离，在X轴方向上彼此呈错位设置；所述上线臂一端装配于所述Z轴连接块并与所述Z轴移动丝杠通过螺纹连接，所述上线臂另一端设有上线臂导轮；所述下线臂位于所述上线臂下侧，其一端装配于所述Z轴连接块并通过所述Z轴连接块与所述上线臂连接，所述下线臂另一端设有下线臂导轮，所述上、下线臂导轮在竖直方向上位于同一轴线；所述Z轴连接块与所述立柱滑动配合连接；所述线架座固设于所述上线臂另一端上侧且顶端设有线架座导轮；所述该上线臂导轮、下线臂导轮和线架座导轮彼此通过钼丝匹配连接并通过所述钼丝与工件连接；

所述工件装夹工装匹配装设于所述工作台的顶部内侧，其由至少一对对称设置的工装夹臂组成。

2.如权利要求1所述的航空格栅类零件线切割专用机床，其特征在于：所述下线臂与Z轴连接块装配的一端沿水平方向上还设有三组等间距的销孔和螺丝孔；所述下线臂通过所述销孔配以膨胀销与所述Z轴连接块定位，再由所述螺丝孔配以螺丝钉与所述Z轴连接块锁紧固定。

3.如权利要求1或2所述的航空格栅类零件线切割专用机床，其特征在于：所述专用机床还包括运丝部件；所述运丝部件装设于所述床身顶面一端且位于所述立柱一侧。

4.如权利要求1所述的航空格栅类零件线切割专用机床，其特征在于：所述X轴移动机构包括X轴驱动电机、X轴移动导轨、X轴移动滑台和X轴传动丝杠；

所述X轴驱动电机装设于所述X轴移动导轨一侧，其与所述电控系统电连接；所述X轴移动导轨匹配设置于所述床身的顶面；所述X轴移动滑台整体呈矩形滑台结构，其匹配滑动连接于所述X轴移动导轨上；所述X轴传动丝杠装设于所述X轴移动导轨的中部内侧，其一端装配连接于所述X轴驱动电机的动力输出端，另一端通过螺母结构与所述X轴移动滑台的底部装配连接。

5.如权利要求4所述的航空格栅类零件线切割专用机床，其特征在于：所述Y轴移动机构装设于所述X轴移动滑台上，其包括Y轴驱动电机、Y轴移动导轨、Y轴移动滑台和Y轴传动丝杠；

所述Y轴驱动电机装设于所述X轴移动滑台一侧，其与所述电控系统电连接；所述Y轴移动导轨固设于所述X轴移动滑台的顶面；所述Y轴移动滑台整体呈矩形滑台结构，其匹配滑动连接于所述Y轴移动导轨上；所述Y轴传动丝杠装设于所述Y轴移动导轨的中部内侧，其一端装配连接于所述Y轴驱动电机的动力输出端，另一端通过螺母结构与所述Y轴移动滑台的底部装配连接。

6.如权利要求5所述的航空格栅类零件线切割专用机床，其特征在于：所述工作台固设于所述Y轴移动滑台的顶面，其包括底板和护板；

所述底板整体呈矩形版体结构且与所述Y轴移动滑台的顶面装配固定；所述护板为沿所述底板的三条侧边竖直设置的三块板体。

7.如权利要求1所述的航空格栅类零件线切割专用机床，其特征在于：所述床身整体呈长方体结构，其内部有容置空间；

所述电控系统容置于所述床身的内部，其包括所述X、Y、Z轴移动机构的伺服系统及数控系统。