CN108098089A - 用于线切割机床的高精度运丝机构 - Google Patents

Abstract

本发明公布了用于线切割机床的高精度运丝机构，其包括呈固定设置的固定架、与固定架固定连接的活动架、设置于活动架且用于缠绕电极丝并可绕自身轴线转动的贮丝筒、连接于贮丝筒驱动端并且可驱动贮丝筒绕自身轴线转动的运丝电机，固定架上设置有运丝导轨，活动架上开设有与运丝导轨相匹配的运丝导槽，贮丝筒的输出端与固定架之间设置有可驱动活动架沿运丝导轨导向方向移动的传动机构；贮丝筒的中心轴线与活动架的运动方向平行，缠绕于贮丝筒的电极丝分布于贮丝筒的两端侧并且缠绕方向相反，缠绕于贮丝筒的电极丝自贮丝筒两端引出后经过若干过渡导轮、锥度装置、上主导轮、下主导轮并在上主导轮、下主导轮之间形成闭合回路。

Description

用于线切割机床的高精度运丝机构

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种电火花线切割机床。

背景技术

电火花线切割机（Wire Electrical Discharge Machining简称WEDM），属电加工范畴，其基本原理是：自由正离子和电子在场中积累，很快形成一个被电离的导电通道。在这个阶段，两板间形成电流。导致粒子间发生无数次碰撞，形成一个等离子区，并很快升高到8000到12000度的高温，在两导体表面瞬间熔化一些材料，同时，由于电极和电介液的汽化，形成一个气泡，并且它的压力规则上升直到非常高。然后电流中断，温度突然降低，引起气泡内向爆炸，产生的动力把溶化的物质抛出弹坑，然后被腐蚀的材料在电介液中重新凝结成小的球体，并被电介液排走。然后通过NC控制的监测和管控，伺服机构执行，使这种放电现象均匀一致。

目前现有的电火花线切割技术所采用的运丝机构存在运丝稳定性差、精度难控制等缺陷，时而造成断丝情形发生。

发明内容

为解决现有技术中存在的缺陷以及弊端问题，本发明的目的是提供一种结构稳定、精度高并且运丝稳定的线切割机床。

为实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下。

用于线切割机床的高精度运丝机构，其包括呈固定设置的固定架、与固定架固定连接的活动架、设置于活动架且用于缠绕电极丝并可绕自身轴线转动的贮丝筒、连接于贮丝筒驱动端并且可驱动贮丝筒绕自身轴线转动的运丝电机，固定架上设置有运丝导轨，活动架上开设有与运丝导轨相匹配的运丝导槽，贮丝筒的输出端与固定架之间设置有可驱动活动架沿运丝导轨导向方向移动的传动机构；

上述的贮丝筒的中心轴线与活动架的运动方向平行，缠绕于贮丝筒的电极丝分布于贮丝筒的两端侧并且缠绕方向相反，缠绕于贮丝筒的电极丝自贮丝筒两端引出后经过若干过渡导轮、锥度装置、上主导轮、下主导轮并在上主导轮、下主导轮之间形成闭合回路，自贮丝筒引出的电极丝相互平行并且关于贮丝筒的中心轴线对称。

上述技术方案的进一步改进。

上述的传动机构包括设置于贮丝筒输出端的主动轮、设置于活动架且可绕自身轴线转动的运丝丝杆、设置于运丝丝杆驱动端的从动轮，主动轮、从动轮为带轮或者链轮，主动轮、从动轮之间通过传动带或者链条连接，固定架与套接于运丝丝杆的丝母固定连接。

上述技术方案的进一步改进。

上述的运丝机构还设置有用于控制贮丝筒沿其中心轴线方向范围的行程控制机构，所述的行程控制机构包括一对固定于固定架并且呈竖直布置的安装块、一对固定于活动架并且呈竖直布置的连接杆，两个安装块设置于一对连接杆之间的间隔区域内，两个安装块上还分别安装有行程开关。

上述技术方案的进一步改进。

固定架的上端面开设有紧固槽、容置槽，运丝导轨安装于容置槽内，紧固槽与容置槽相平行并且相互接通，并且运丝导轨的宽度大于容置槽的槽宽，紧固槽内安装有多个沿其延伸方向间隔分布并且可对运丝导轨施加压力的紧固块。

本发明与现有技术相比取得的进步以及有益效果在于：本发明采用的运丝机构运送效率高并且运送更加稳定、可靠，可极大的避免因运送机构导致的断丝情况发生。

附图说明

本说明书包括以下附图，所示内容分别是：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的结构示意图。

图3为本发明的结构示意图。

图4为运丝机构的结构示意图。

图5为固定架、行程控制机构相匹配的结构示意图。

图6为固定架的结构示意图。

图7为贮丝筒、运丝电机、行程控制机构相匹配的结构示意图。

图8为贮丝筒、运丝电机、传动机构相匹配的结构示意图。

图9为床身、支撑柱、工作台、锥度装置相匹配的结构示意图。

图10为紧丝机构的结构示意图。

图11为平移滑块的结构示意图。

图12为锁舌、锁杆相匹配的结构示意图。

图13为锥度装置的结构示意图。

图14为下锥度台、导轨副a相匹配的结构示意图。

图15为上锥度台、导轨副b相匹配的结构示意图。

图16为升降控制机构、升降杆相匹配的结构示意图。

图17为升降杆的结构示意图。

图中标示为：

10、床身；

20、包裹壳体；210、上壳体；220、中间壳体；221、过渡连接板；222、扣合板；230、下壳体；240、锥度壳体；

30、工作台；

40、控制台；410、控制面板；420、第一连杆；430、第二连杆；

50、支撑柱；510、上壁；520、下臂；

60、运丝机构；610、固定架；611、运丝导轨；612、紧固槽；613、紧固块；614、容置槽；620、活动架；630、行程控制机构；631、连接杆；632、安装块；633、导杆；634、行程开关；640、贮丝筒；650、运丝电机；660、传动机构；661、主动轮；662、从动轮；663、运丝丝杆；

70、锥度装置；710、下锥度台；720、上锥度台；730、直角托板；740、升降杆；741、穿线板；750、导轨副a；751、拖运电机a；752、拖运丝杆a；753、卡座a；760、导轨副b；761、拖运电机b；762、拖运丝杆b；763、卡座b；770、升降控制机构；771、升降电机；772、动力输出部件；

80、紧丝机构；810、紧丝导轨；820、端板；821、锁紧孔；822、插孔；830、平移滑块；831、上紧丝导轮；832、下紧丝导轮；833、连接销b；840、连接销a；850、发条；860、锁舌；861、锁舌本体；862、安装槽口；863、锁紧槽口；864、过渡斜面；870、锁杆；871、牵引凸起；872、连接段；873、锁紧段。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。

如图1-3、9所示，一种防尘、防水溅的电火花线切割机床，其包括床身10以及设置于床身10的支撑柱50、运丝机构60，支撑柱50上还设置有用于引导电极丝的若干过渡导轮，支撑柱50包括立柱、上臂510、下臂520，立柱垂直设置于床身10，上臂510垂直设置于立柱的上端部、下臂520垂直设置于立柱的下端部，上臂510的自由端部设置有锥度装置70、上主导轮，下臂520的自由端部设置有下主导轮，电极丝自运丝机构60引出后经过若干过渡导轮、锥度装置70、上主导轮、下主导轮并在上主导轮、下主导轮之间形成闭合回路。

如图3、9所示，床身10上还设置有用于夹持待加工工件的工作台30，所述的工作台30安装于上主导轮、下主导轮下方，工作台30包括上工作台板、下工作台板、移动电机，上工作台板与下工作台板通过导轨副连接，并且通过移动电机的驱动，实现上工作台板与下工作台板在Ｘ轴、Ｙ轴方向十字型移动；待加工部件安装于上主导轮和下主导轮之间的加工区。

如图1、2所示，床身10的外部架设有包裹壳体20，所述的包裹壳体20包括包裹于支撑柱50上端部的上壳体210、包裹于运丝机构60的中间壳体220、包裹于床身10的下壳体230、包裹于锥度装置70外部的锥度壳体240；电极丝在飞速移动过程中，可导致切削液向周围飞溅，通过设置包裹壳体20可实现优良的防护，避免对周围环境的污染。

更为优化地，上述的上壳体210、中间壳体220、下壳体230、锥度壳体240为一体成型结构或者通过紧固件的形式进行连接。

更为优化地，包裹壳体20还包括设置有工作台30外部的防护罩，用以防止电极丝对工件切割过程中造成的切削液向四周飞溅。

如图1、2所示，为便于观察运丝机构60以及便于在发生断丝时的维修，上述的中间壳体220采用可开合式结构，具体地，中间壳体220包括过渡连接板221、扣合板222，过渡连接板221呈L形且过渡连接板221的一端与上壳体210铰接，过渡连接板221的另一端与扣合板222铰接，过渡连接板221与上壳体210铰接处的铰接轴、过渡连接板221与扣合板222铰接处的铰接轴的芯线方向均沿竖直方向布置，并且过渡连接板221、扣合板222与上壳体210可扣合形成密闭的空间。

更为具体地，上述的过渡连接板221与上壳体210的铰接处位于包裹壳体20的左端侧，过渡连接板221与扣合板222的铰接处位于包裹壳体20的前端部。其优越性在于，处于开口状态下的中间壳体220的开口范围大，可从包裹壳体20的左端侧以及前方进行多方向的操作，易于维修、拆卸、安装等。

更为优化地，扣合板222上开设有可视窗口，且可视窗口处安装有透明的玻璃；其为了操作人员实时的掌握运丝机构的动态情况。

如图1、2所示，所述的床身10上还连接有控制台40，为适应工厂内空间的需要以及布局情况，所述的控制台40采用可移动式结构，具体地，控制台40包括控制面板410、第一连杆420、第二连杆430，所述的第一连杆420的一端固定连接于控制面板410、另一端铰接于第二连杆430的一端，第二连杆430的另一端铰接于床身10，并且第一连杆420与第二连杆430的铰接处的芯线方向、第二连杆430与床身10的铰接处的芯线方向均沿竖直方向布置。

如图3-8所示，上述的运丝机构60包括与床身或者立柱固定连接的固定架610、与固定架610固定连接的活动架620、设置于活动架620且用于缠绕电极丝并可绕自身轴线转动的贮丝筒640、连接于贮丝筒640驱动端并且可驱动贮丝筒640绕自身轴线转动的运丝电机650，固定架610上设置有运丝导轨611，活动架620上开设有与运丝导轨611相匹配的运丝导槽，贮丝筒640的输出端与固定架610之间设置有可驱动活动架620沿运丝导轨611导向方向移动的传动机构660。

更为具体地，上述的传动机构660包括设置于贮丝筒640输出端的主动轮661、设置于活动架620且可绕自身轴线转动的运丝丝杆663、设置于运丝丝杆663驱动端的从动轮662，主动轮661、从动轮662为带轮或者链轮，主动轮661、从动轮662之间通过传动带或者链条连接，固定架610与套接于运丝丝杆663的丝母固定连接。

尤为重要地，上述的贮丝筒640的中心轴线与活动架620的运动方向平行，缠绕于贮丝筒640的电极丝分布于贮丝筒640的两端侧并且缠绕方向相反，缠绕于贮丝筒640的电极丝自贮丝筒640两端引出后经过若干过渡导轮、锥度装置70、上主导轮、下主导轮并在上主导轮、下主导轮之间形成闭合回路，自贮丝筒640引出的电极丝相互平行并且关于贮丝筒640的中心轴线对称。

更为优化地，上述的运丝电机650通过联轴器连接于贮丝筒640的驱动端。

更为完善地，上述的运丝机构60还设置有用于控制贮丝筒640沿其中心轴线方向范围的行程控制机构630，所述的行程控制机构630包括一对固定于固定架610并且呈竖直布置的安装块632、一对固定于活动架620并且呈竖直布置的连接杆631，两个安装块632设置于一对连接杆之间的间隔区域内，两个安装块632上还分别安装有行程开关634；当连接杆631跟随活动架620同步运动并且运动至极限位置时（缠绕于贮丝筒的一端电极丝被排完时），连接杆631与其相邻的行程开关634接触并触发运丝电机650翻转。

更为优化地，上述的两个连接杆631之间还连接有呈水平方向布置并且穿设于安装块632的导杆633，通过导杆633进一步的稳定连接杆631的运动轨迹并且降低连接杆631的振动对行程开关造成的影响。

如图5、6所示，固定架610的上端面开设有紧固槽612、容置槽614，运丝导轨611安装于容置槽614内，紧固槽612与容置槽614相平行并且相互接通，并且运丝导轨611的宽度大于容置槽614的槽宽，紧固槽612内安装有多个沿其延伸方向间隔分布并且可对运丝导轨611施加压力的紧固块613。

如图9-12所示，立柱上安装有可对由贮丝筒640两端引出的电极丝进行紧丝的紧丝机构80，目前在线切割加工技术领域，普通采用的紧丝机构都是对由贮丝筒一侧引出的电极丝进行收紧，其弊端在于电极丝在快速走丝过程中，在紧丝机构处产生的振动相对较大，该部分振动继续传递，将影响工件的切割精度并且加速电极丝的磨损，易发生断丝。

为此，本发明采用了一种降低振动、稳定性强的紧丝机构，具体的为，如图10-12所示，紧丝机构80包括安装于立柱并且呈水平布置的紧丝导轨810、与紧丝导轨810滑动配合并且可沿紧丝导轨810导向方向移动的平移滑块830，平移滑块830上安装有呈上下布置的上紧丝导轮831、下紧丝导轮832，并且上紧丝导轮831、下紧丝导轮832中心轴线所在的平面垂直于紧丝导轨810导向方向，所述的紧丝导轨810的两端部均设置有限制平移滑块830脱离的端板820，设置于平移滑块830右端侧的端板820与平移滑块830之间设置有用于牵引平移滑块830朝向平移滑块830右端运动的弹性件。

更为完善地，上述的弹性件为发条，采用发条的原因在于，收缩状态下的发条体积小并且发条向外伸展的范围更大，可实现平移滑块830在紧丝导轨810实现最大范围的移动。

更为具体地，设置于紧丝导轨810右端的端板820固定设置有连接销a840，平移滑块830的中心处固定设置有连接销b833，上述的发条的一端缠绕于连接销a840、另一端固定连接于连接销b833。

更为优化地，设置于紧丝导轨810左端的端板820与平移滑块830之间设置有用于锁紧平移滑块830的紧固机构；将由贮丝筒两端侧引出的电极丝引出后，需要进行穿丝操作，利用紧固机构约束平移滑块830的位置，避免在穿丝过程中造成平移滑块830发生位移。

所述的紧固机构包括设置于平移滑块830左端部的锁舌860、设置于紧丝导轨810左端的端板820上的锁杆870，设置于紧丝导轨810左端的端板820上还开设有用于锁舌860深入的插孔822，设置于紧丝导轨810左端的端板820上还开设有用于导向锁杆870沿垂直有插孔822运动并且与插孔822相接通的锁紧孔821，所述的锁舌860上还设置有锁紧槽口863，锁杆870与锁紧槽口863的匹配并实现对平移滑块830的锁紧。

更为完善地，上述的锁舌860包括呈水平布置的锁舌本体861，锁舌本体861与平移滑块830固定连接的端部开设有安装槽口862，上述的锁紧槽口863设置于锁舌本体861，锁舌本体861的自由端部还设置有用于引导锁舌本体861深入插孔822的过渡斜面864。

更为具体地，上述的锁杆870包括相互垂直并且L形结构的连接段872、锁紧段873，连接段872的自由端部还安装有牵引凸起871，锁紧段873可与锁紧槽口863匹配并实现对平移滑块830的固定。

如图13-17所示，锥度装置70包括固定于上臂的下锥度台710、通过导轨副a750滑动设置于下锥度台710上端部的上锥度台720、通过导轨副b760滑动设置于上锥度台720上端部的直角托板730、滑动安装于直角托板730的升降杆740，直角托板730上还设置有可驱动升降杆740沿Z轴向移动的升降控制机构770，导轨副a750可驱动上锥度台720沿Y轴向平移，导轨副b760可驱动直角托板730沿X轴向平移。

更为具体地，上述的上锥度台720与下锥度台710之间通过导轨与导槽构成滑动导向配合，上述的直角托板730与上锥度台720之间通过导轨与导槽构成滑动导向配合。

更为完善地，上述的导轨副a750包括设置于下锥度台710并沿Y轴向布置、且可绕自身轴线转动的拖运丝杆a752，拖运丝杆a752的驱动端连接有拖运电机a751，上锥度台720与套接于拖运丝杆a752外部的丝母固定连接；当拖运电机a751提供旋转力并驱动拖运丝杆a752绕自身轴线转动时，由于套接于拖运丝杆a752外部的丝母于上锥度台720固定连接，拖运丝杆绕自身轴线转动的旋转力转换成驱动上锥度台720沿Y轴向移动的作用力，从而驱动上锥度台720沿Y轴向发生位移。

更为完善地，上述的导轨副b760包括设置于上锥度台720并沿X轴线布置、且可绕自身轴线转动的拖运丝杆b762，拖运丝杆b762的驱动端连接有拖运电机b761，直角托板730与套接于拖运丝杆b762外部的丝母固定连接。

更为优化地，上述的升降控制机构770包括设置于直角托板730上的升降电机771、连接于升降电机771输出端的动力输出部件772，升降杆740的表面设置有沿Z轴向分布的齿条，设置于升降杆740的表面的齿条与动力输出部件772连接并且可驱动升降杆740沿Z轴向发生移动。

更为具体地，上述的动力输出部件772为圆柱状连接轴件，所述的连接轴件的驱动端连接于升降电机771的动力输出端，连接轴件的输出端的圆周表面设置有与设置于升降杆740的表面的齿条相啮合的圆周齿。

进一步地，上述的升降杆740朝向工作台的一端还固定连接有呈水平方向布置的穿线板741，并且穿线板741上设置有穿线孔；电极丝由上主导轮引导后经过穿线孔并与由下主导轮引导的电极丝在上主导轮、下主导轮之间形成闭合回路。

以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.用于线切割机床的高精度运丝机构，其特征在于，其包括呈固定设置的固定架、与固定架固定连接的活动架、设置于活动架且用于缠绕电极丝并可绕自身轴线转动的贮丝筒、连接于贮丝筒驱动端并且可驱动贮丝筒绕自身轴线转动的运丝电机，固定架上设置有运丝导轨，活动架上开设有与运丝导轨相匹配的运丝导槽，贮丝筒的输出端与固定架之间设置有可驱动活动架沿运丝导轨导向方向移动的传动机构；

上述的贮丝筒的中心轴线与活动架的运动方向平行，缠绕于贮丝筒的电极丝分布于贮丝筒的两端侧并且缠绕方向相反，缠绕于贮丝筒的电极丝自贮丝筒两端引出后经过若干过渡导轮、锥度装置、上主导轮、下主导轮并在上主导轮、下主导轮之间形成闭合回路，自贮丝筒引出的电极丝相互平行并且关于贮丝筒的中心轴线对称。

2.根据权利要求1所述的用于线切割机床的高精度运丝机构，其特征在于，上述的传动机构包括设置于贮丝筒输出端的主动轮、设置于活动架且可绕自身轴线转动的运丝丝杆、设置于运丝丝杆驱动端的从动轮，主动轮、从动轮为带轮或者链轮，主动轮、从动轮之间通过传动带或者链条连接，固定架与套接于运丝丝杆的丝母固定连接。

3.根据权利要求1所述的用于线切割机床的高精度运丝机构，其特征在于，上述的运丝机构还设置有用于控制贮丝筒沿其中心轴线方向范围的行程控制机构，所述的行程控制机构包括一对固定于固定架并且呈竖直布置的安装块、一对固定于活动架并且呈竖直布置的连接杆，两个安装块设置于一对连接杆之间的间隔区域内，两个安装块上还分别安装有行程开关。

4.根据权利要求1所述的用于线切割机床的高精度运丝机构，其特征在于，固定架的上端面开设有紧固槽、容置槽，运丝导轨安装于容置槽内，紧固槽与容置槽相平行并且相互接通，并且运丝导轨的宽度大于容置槽的槽宽，紧固槽内安装有多个沿其延伸方向间隔分布并且可对运丝导轨施加压力的紧固块。