CN104801799B - 数控线切割给液方法及给液装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了数控线切割给液方法及给液装置，其在对工件进行线切割加工时，使工作液始终沿着工件上已经加工出的缝隙空间喷向钼丝加工区，并且所述工作液的喷射方向与钼丝之间的夹角为N，90°＞N＞0°。本发明巧妙地利用已切割的缝隙空间，在加工钼丝与喷嘴之间形成一大容量的给液通道，及时有效地扩大了通道进液量，减少了工作液排出通道的流体阻力，显著提高了钼丝加工区内液体交换能力，避免因排屑不畅造成二次放电或短路等问题，保证了线切割加工效率和质量。

Description

数控线切割给液方法及给液装置

技术领域

本发明属于线切割技术领域，具体涉及一种数控线切割给液方法及给液装置。

背景技术

线切割加工是利用连续移动的细金属丝作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属或切割成型，该设备主要用于加工超硬钢材、硬质合金、各种形状复杂及精密细小的工件。电极丝是一种由钼等贵金属制造而成的细金属丝(通常称为钼丝)，钼丝通过工作液介质(乳化液、电解液等)与工件发生放电，腐蚀金属达到切割成型的目的。

近年来，随着自动化技术的不断发展，各种数控线切割设备在电加工行业中已逐渐普及，其机械精度、位置闭环控制、高频电源等技术都达到了较高水平，但是，作为集放电介质、排屑载体和冷却电极三大作用于一体的工作液，其补给技术相对滞后，一直是阻碍加工效率和质量提高的技术难题。现有线切割机床，是通过放置在钼丝加工点正上方的导丝嘴喷水板(以下简称喷液板)给液的，在喷液板上导丝嘴的四周有多个小孔实现喷液功能，工件被电蚀后的微屑只能依靠工作液自上而下流动排出，由于仅有0.025mm环型加工空间用于给液，进液通道空间狭小，电蚀屑排出方向单一，导致排屑不畅极易造成以下后果：

1、电蚀屑排出不畅使工作液中的成份发生明显变化，严重影响电加工放电效果，导致线切割加工效率和质量下降，甚至引起断丝。

2、宽脉冲、大电流的高速高效切割，会产生较大、较多的电蚀屑。一旦排屑不畅，极易造成切割过程不稳定或断丝，因此，这也是目前很多机床无法实现宽脉冲、大电流的高效率切割的主要原因。

3、因排屑不畅造成短路，使得间隙电压采集信号偏低，数控系统根据该信号会自动降低加工速度，从而影响了加工效率。

4、因排屑不畅，会直接影响工件表面粗糙度和加工精度。

现有技术中，一般线切割加工给液方法如下：在钼丝加工点正上方放置带有导向器安装孔的喷液板，导向器安装在导向器安装孔中，钼丝从导向器钼丝孔中穿过，工作液由喷液板上的多个喷液孔流出，且这些喷液孔分布在钼丝周围，其给液方向是自上而下并且与钼丝的布置方向平行的。这种给液方式，无论被加工工件如何移动，给液方向始终是固定的。通常钼丝直径为0.25mm，而加工后的缝隙宽度为0.3mm，仅有0.025mm缝隙带用于给液，导致进液通道非常小，使电蚀屑的排除和加工冷却能力有限。

由上可见，目前线切割加工时，喷出的工作液从固定位置射出，且工作液自上往下流动。由于电蚀加工空间狭小，会经常造成排屑不畅，很容易产生二次放电或短路等问题，以至于影响加工效率和质量，甚至引起断丝损坏。因此，线切割加工排屑问题一直是数控电加工机床亟待解决的关键技术问题，改变电加工给液技术的落后面貌，使给液技术更加科学化、智慧化、自动化和精准化对数控线切割技术进步具有重要的意义。

发明内容

本发明目的是：针对上述问题，本发明提供一种新型的数控线切割给液方法及给液装置，其巧妙地利用已切割的缝隙空间，在加工钼丝与喷嘴之间形成一大容量的给液通道，及时有效地扩大了通道进液量，减少了工作液排出通道的流体阻力，显著提高了钼丝加工区内液体交换能力，避免因排屑不畅造成二次放电或短路等问题，保证了线切割加工效率和质量。

本发明的技术方案是：一种数控线切割给液方法，其特征在于：在对工件进行线切割加工时，使工作液始终沿着工件上已经加工出的缝隙空间喷向钼丝加工区，并且所述工作液的喷射方向与钼丝之间的夹角为N，90°＞N＞0°。

一种数控线切割给液装置，其包括环形轨道、活动连接在该环形轨道上的滑块、设置在所述滑块上的喷嘴、以及向所述喷嘴提供工作液的工作液供给设备，并且所述喷嘴的喷射方向与所述轨道所在的平面之间的夹角为M，90°＞M＞0°。

本发明这种数控线切割给液装置在上述技术方案的基础上，还包括以下优选方案：

所述环形轨道为圆环形。

所述环形轨道上设置有绕其周向分布的环形齿条，所述滑块上设置有步进电机，该步进电机的电机轴上固定有与所述环形齿条啮合的旋转齿轮。

所述工作液供给设备包括通过管道顺次连接的工作液箱、液压泵、压力表、过滤器、减压阀和电磁阀，所述电磁阀的出液端通过管道与所述喷嘴的进液端相连。

还包括数控系统以及与该数控系统相连的控制处理系统，其中控制处理系统与所述步进电机的电机驱动器相连，所述数控系统将实时的工件加工轨迹传输给所述控制处理系统，控制处理系统根据工件的加工轨迹计算出喷嘴的最佳给液角度，并依据该角度值发出相应的电机控制信号，电机驱动器根据该电机控制信号控制所述步进电机作相应转动。

所述控制处理系统与所述液压泵电连接。

所述控制处理系统与所述电磁阀电连接。

本发明的优点是：本发明的装置能够依据数控系统当前加工轨迹实时调整给液方向，使工作液具有精准的、最大给液效果。另外钼丝加工区为一圆柱型弧面，当工作液侧斜向进入该区域时具有向下和横向两种速度，必然在加工区内形成自上而下的旋转流动状态，它有利于电蚀屑的排除和加工冷却，有效地提升了线切割效率和质量。应用本专利具有如下优点：

1、本发明的给液装置能够让喷嘴始终沿着已切割缝隙方向给液，从而扩大给液进口面积，最大限度地增加给液通道的进液量。

2、该装置通过已有的切缝空间，可以让工作液沿缝隙斜向喷射到钼丝上，增加了钼丝的过液面，提高了工作液对钼丝冲刷，保证钼丝与工件间的给液顺畅，有利于放电、排屑和钼丝冷却。

3、钼丝电蚀加工空间为圆柱型弧面，当工作液斜向喷射到弧面时形成沿钼丝向下的旋流，旋转工作液具有较高的动能量，很容易将电蚀屑旋出放电区域，很大程度减少二次放电或短路等问题出现几率。

4、因工作液斜向喷射，液体拥有横向流速，使排液通道不是仅限钼丝周围的竖直狭小空间，还可以通过已切割缝隙空间的下侧，将部分含有电蚀屑的工作液排出工件外，从而扩大了排液通道的出液量。

5、可根据工件材料、厚度和加工参数等不同，可自动改变不同的给液压力，以利于电蚀屑排出。

6、采用本专利技术对宽脉冲、大电流的高速高效切割，所产生较大、较多的电蚀屑，具有良好的排屑功效，可实现线切割机床宽脉冲、大电流的高效率切割。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例这种数控线切割给液装置的整体结构示意图；

图2为本发明实施例这种数控线切割给液装置的局部结构示意图；

图3为线切割加工时钼丝和工件的位置分布图之一；

图4为线切割加工时钼丝和工件的位置分布图之二；

其中：1-环形轨道，1a-环形齿条，2-滑块，2a-旋转齿轮，3-喷嘴，4-工作液箱，5-液压泵，6-压力表，7-过滤器，8-减压阀，9-电磁阀，10-数控系统，11-控制处理系统，12-电机驱动器，20-工件，20a-缝隙，30-钼丝。

具体实施方式

本实施例提供了一种数控线切割给液方法，该方法的最大特点在于：其对工件进行线切割加工时，使工作液始终沿着工件上已经加工出的缝隙空间喷向钼丝加工区，并且所述工作液的喷射方向与钼丝之间的夹角为N，90°＞N＞0°(二者既不垂直也不平行，二者之间具有非零夹角)。实际应用时，一般钼丝的竖直布置，工作液的喷射方向为倾斜向下喷射。

为了更好地实施上述给液方法，本实施例还提供了一种如图1和图2所示的数控线切割给液装置，该装置包括环形轨道1、活动连接在该环形轨道上的滑块2、设置在所述滑块上的喷嘴3、以及向所述喷嘴提供工作液的工作液供给设备，并且所述喷嘴3的喷射方向与所述轨道所在的平面之间的夹角为M，90°＞M＞0°。

该装置在具体使用时，一般将环形轨道1水平固定在数控线切割机床上，钼丝从环形轨道1的中心竖直穿过，工件20根据其预设切割轨迹相对于钼丝作相应方向的移动，从而在工件上切割出相应的缝隙20a，实时移动滑块2使其上设置的喷嘴3，使喷嘴3的喷射方向始终对准刚刚切割完成的缝隙20a，进而使得喷出的工作液着工件上已经加工出的缝隙空间喷向钼丝加工区。如此带来三大优点：一、喷嘴始终沿着切缝方向给液，有利于扩大给液进口面积，最大限度地保证给液进入量。二、沿切缝斜向给液(即喷嘴3的喷射方向不平行于钼丝30，这是因为喷嘴3的喷射方向与轨道所在的平面之间的夹角大于0°而小于90°，而轨道所在的平面与钼丝30垂直布置)，使液体对电蚀加工区域具有旋转冲刷功能，非常有利于排除电蚀屑。三、这种给液方法在加工区域的圆柱腔内形成旋转运动，使工作液具有较高的动能量，有利于工作液将电蚀屑尽快带出工件。

进一步的，本例中所述环形轨道1的形状为圆环形，以更方便于喷嘴位置的调节。

上述喷嘴3在滑块2上的安装角度可以是固定不变的，也可以是能够调节的，本例中该喷嘴3在滑块2上的上下角度可调整。

本例在所述圆环形的环形轨道1上设置有绕其周向分布的环形齿条1a，并在所述滑块2上设置有步进电机，该步进电机的电机轴上固定有与所述环形齿条1a啮合的旋转齿轮2a。如此，当步进电机通电运行后，带动旋转齿轮2a转动，这样旋转齿轮2a一边自转，一边围绕环形齿条1a公转，进而使得滑块2在环形轨道1上滑动，喷嘴3的位置发生变化。

上述工作液供给设备可以采用本领域普通技术人员所知晓的各种常规结构，本例中，该工作液供给设备的具体结构形式可参照图2所示：它包括通过管道顺次连接的工作液箱4、液压泵5、压力表6、过滤器7、减压阀8和电磁阀9，所述电磁阀9的出液端通过管道与所述喷嘴3的进液端相连。

为了使得所述喷嘴3的位置能够根据工件的加工轨迹而智能化地自动移动，本例还设置了数控系统10以及与该数控系统相连的控制处理系统11，其中控制处理系统11与所述步进电机的电机驱动器12相连，数控系统10通常为数控线切割数控机床上的自有部件。工作时，所述数控系统10将实时的工件加工轨迹传输给所述控制处理系统11，控制处理系统11根据工件的加工轨迹计算出喷嘴3当前的最佳给液角度，并依据该角度值发出相应的电机控制信号，电机驱动器12根据该电机控制信号控制所述步进电机作相应转动，使得喷嘴3的喷射方向为最佳给液方向。

这里所说的最佳给液方向需根据实际加工轨迹而具体确定，一般来说该最佳给液方向大多具有如下特点：其平行于与刚刚切割出的轨迹而缝隙面。因为如此能够使得钼丝加工区获得尽可能多的工作液喷射。

以上这种根据已切割缝隙的方向不断调整喷嘴位置的控制技术，为机械自动化领域常规技术，本领域普通技术人员根据上述记载的内容有能力实施。

此外，本例还将所述控制处理系统11与所述液压泵5和所述电磁阀9分别电连接，如此可通过该控制处理系统11控制液压泵5和电磁阀9的工作状态。

本专利改变了现有单纯竖直给液方法，创造了一种立体式、精准型、智慧化自动给液方法。这种给液方法需要从数控系统中，实时获取工件的加工轨迹，进而计算出最佳给液角度，本例的具体计算方法如下：由当前加工坐标为圆心，R为半径(R的大小因工件大小可不同)及以工件运动方向±45度的扇形区域，轨迹长度每1mm计算一次方向角，然后求取上述区域内平均方向角。

本实施例这种给液装置和给液方法，能够准确将已割开的缝隙空间作为给液通道，从而大幅增加给液通道的进液量，平均给液通道面积提高20倍以上，使过液的流量显著提升。此外，利用缝隙空间对钼丝进行斜向喷射，可让工作液沿缝隙直接喷射到钼丝上，增加了钼丝的过液面，提高了工作液对钼丝冲刷，非常有利于排屑和钼丝降温。同时，液体在斜向喷射到加工弧面时，形成沿钼丝向下旋流，提升了液体的排屑能力。

当然，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让人们能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数控线切割给液装置，其特征在于：该装置包括环形轨道(1)、活动连接在该环形轨道上的滑块(2)、设置在所述滑块上的喷嘴(3)、以及向所述喷嘴提供工作液的工作液供给设备，并且所述喷嘴(3)的喷射方向与所述轨道所在的平面之间的夹角为M，90°＞M＞0°。

2.根据权利要求1所述的数控线切割给液装置，其特征在于：所述环形轨道(1)为圆环形。

3.根据权利要求1或2所述的数控线切割给液装置，其特征在于：所述环形轨道(1)上设置有绕其周向分布的环形齿条(1a)，所述滑块(2)上设置有步进电机，该步进电机的电机轴上固定有与所述环形齿条(1a)啮合的旋转齿轮(2a)。

4.根据权利要求3所述的数控线切割给液装置，其特征在于：所述工作液供给设备包括通过管道顺次连接的工作液箱(4)、液压泵(5)、压力表(6)、过滤器(7)、减压阀(8)和电磁阀(9)，所述电磁阀(9)的出液端通过管道与所述喷嘴(3)的进液端相连。

5.根据权利要求4所述的数控线切割给液装置，其特征在于：还包括数控系统(10)以及与该数控系统相连的控制处理系统(11)，其中控制处理系统(11)与所述步进电机的电机驱动器(12)相连，所述数控系统(10)将实时的工件加工轨迹传输给所述控制处理系统(11)，控制处理系统(11)根据工件的加工轨迹计算出喷嘴(3)的最佳给液角度，并依据该角度值发出相应的电机控制信号，电机驱动器(12)根据该电机控制信号控制所述步进电机作相应转动。

6.根据权利要求5所述的数控线切割给液装置，其特征在于：所述控制处理系统(11)与所述液压泵(5)电连接。

7.根据权利要求5所述的数控线切割给液装置，其特征在于：所述控制处理系统(11)与所述电磁阀(9)电连接。