CN108746902A - 半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明针对现有线切割加工以直线的形式进行贯穿式切割、无法实现诸如“U”字形等半封闭结构的侧面或侧斜面切割加工问题，提出一种半封闭侧斜面的弯曲线切割加工的解决方案，装置包括机床主轴，运动控制系统，电源及放电检测系统，工作液循环供给系统，切割丝，张力传感器，放丝机构，导杆，第一导轮，第一伸缩机构，高度调节机构，第二伸缩机构，第二导轮和第三导轮等。本发明提供的一种半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，可有效针对半封闭侧斜面进行线切割加工，可用于大型结构件或难切削材料的粗加工。

Description

半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置

技术领域

本发明涉及一种半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，属于材料加工技术领域。

背景技术

现有线切割技术尽管可以实现上下异型面的切割加工，然而，受直线式切割结构所限，被加工工件在厚度方向的材料均受切，因此现有线切割技术往往仅应用于毛坯下料以及开放式斜面、上下贯穿结构的切割加工。

现阶段，工业领域应用到越来越多的大型化结构件，这些结构件体积大、待去除的材料体积比例高，并且其毛坯往往由高温合金、钛合金、金属基复合材料等难加工材料制成，对这些毛坯进行粗加工时，一般采用机械切削加工的方式。在进行机械切削加工时，工件材料以一定厚度的切屑被剥离工件，因而切削过程产生宏观切削力并伴随着大量热量，导致刀具损耗严重，加工成本高，加工耗时久。部分应用在航空航天领域的大型结构件仅粗加工阶段的耗时甚至可达数月，在此过程中，大量的刀具被磨损，并且部分贵金属材料制成的构件浪费严重。

在对具有斜面特征的工件进行粗加工时，如果该斜面具有开放式结构，或者能够使切割丝从上至下贯穿，则可采用线切割加工方便高效地进行切除。但是，在工业应有中，大部分的毛坯件，特别是大型的结构件，往往不具备开放式的结构或者不允许上下贯穿式切割加工。针对此类零件，往往只能采取机械切削的方式进行粗加工。由于线切割加工具有将大块材料整体移除工件的能力，如果能在粗加工阶段，对半封闭结构的大型结构件的斜面特征也可以利用线切割技术加工、尽可能以整块的方式将毛坯件切除，将大幅降低加工成本并提高加工效率。然而，现有线切割加工技术尚无法胜任。

针对上述问题，本发明公开一种半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，可有效针对半封闭侧斜面进行线切割加工，可用于大型结构件或难切削材料的粗加工。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种可有效针对半封闭侧斜面进行线切割加工，可用于大型结构件或难切削材料的粗加工的切割加工装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，包括机床主轴，所述机床主轴与与Z轴方向相平行的导杆相连，高度调节机构安装于所述导杆中部，第一伸缩机构和第二伸缩机构分别安装于所述高度调节机构的左侧和右侧，第一导轮和第二导轮分别安装于所述第一伸缩机构和第二伸缩机构的自由端，第三导轮安装于所述导杆的下端，切割丝依次绕经所述第一导轮、第三导轮和第二导轮形成弯曲的半封闭形状，所述切割丝的放电工作区域位于第一导轮和第三导轮之间，以及第三导轮和第二导轮之间；张力传感器检测所述切割丝的张力值并通过放丝机构控制所述切割丝的收放速度，切割加工过程中工作液循环供给系统提供工作液并将工作液输运或者浸没至所述放电工作区域，工件以及所述切割丝分别与电源及放电检测系统的正、负极相连，所述电源及放电检测系统与运动控制系统之间实时通讯连接；所述运动控制系统还分别与所述机床主轴、高度调节机构、第一伸缩机构和第二伸缩机构的控制器通信连接。

在切割加工开始前，所述工件上预留或加工出用于供所述导杆运动的工艺槽。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：针对上述问题，本发明公开一种半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，克服了现有技术的不足，可有效针对半封闭侧斜面进行线切割加工，可用于大型结构件或难切削材料的粗加工。

本发明进一步拓宽了线切割加工技术的工艺能力，极有可能颠覆现有大型构建及难加工材料半封闭侧斜面的粗加工策略。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中一种切割加工方式的结构示意图；

图3为本发明中另一种切割加工方式的结构示意图；

图中：1机床主轴，2运动控制系统，3导杆，4张力传感器，5第一导轮， 6第一伸缩机构，7高度调节机构，8第二伸缩机构，9第二导轮，10切割丝，11电源及放电检测系统，12工件，13第三导轮，14工作液循环供给系统，15放丝机构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，包括机床主轴1， 运动控制系统2，电源及放电检测系统11，工作液循环供给系统14，切割丝10，张力传感器4，放丝机构15，还包括导杆3，第一导轮5， 第一伸缩机构6，高度调节机构7，第二伸缩机构8，第二导轮9和第三导轮13。

所述的导杆3安装于机床主轴1上，与Z轴方向平行并可在机床主轴1的带动下运动；高度调节机构7安装于导杆3上，并可沿着导杆3上下运动实现高度调节；第一伸缩机构6和第二伸缩机构8分别安装于高度调节机构7的左侧和右侧；第一导轮5和第二导轮9分别安装于第一伸缩机构6和第二伸缩机构8上，第一导轮5和第二导轮9在X轴的位置可分别由第一伸缩机构6和第二伸缩机构8调节；第三导轮13安装于导杆3的下端。

所述的切割丝10分别绕经第一导轮5、第三导轮13和第二导轮9形成弯曲的半封闭形状，其放电工作区域位于第一导轮5和第三导轮13之间，以及第三导轮13和第二导轮9之间。

在切割加工开始前，工件12上需预留或加工出可供导杆3运动的工艺槽。

所述的第一导轮5和第二导轮9各自在第一伸缩机构6和第二伸缩机构8驱动下运动过程中，可结合张力传感器4检测的张力值并通过放丝机构15控制切割丝10的收放速度，防止断丝。

切割加工过程中工作液循环供给系统14提供工作液并将工作液输运或者浸没至放电工作区域。

切割过程中所需的脉冲电源和放电状态检测由电源及放电检测系统11提供，电源及放电检测系统11可与运动控制系统2之间实时通信，防止切割短路。

运动控制系统2分别与机床主轴1、高度调节机构7、第一伸缩机构6和第二伸缩机构8的控制器通信连接，以实现本装置的智能化切割。

本实施例的工作原理如下：

针对半封闭侧斜面的粗加工，利用非贯穿式线切割以一定的倾斜角度将工件材料进行大块、整体式切除，从而降低加工成本，节省加工时间。

首先，在机床主轴1下方设置导杆3，在导杆3上安装高度调节机构7，在高度调节机构7的两侧上分别安装两组伸缩机构，即第一伸缩机构6和第二伸缩机构8，切割丝10绕经第一导轮5、第三导轮13和第二导轮9，形成完全的半封闭结构。由于高度调节机构7可沿着导杆3上下移动，而第一导轮5和第二导轮9也可分别可通第一伸缩机构6和第二伸缩机构8进行X方向调整，因而，高度调节机构7和第一导轮5及第二导轮9的运动及三者间的运动组合可对切割丝10的倾斜角度进行调节，对切割丝10倾斜角度的调节是为了适应工件的斜面特征。切割加工时，放电工作区域位于第一导轮5和第三导轮13之间，以及第三导轮13和第二导轮9之间。

由于存在导杆机构，因此在加工前往往需要在工件12上预先加工出工艺槽。开始加工时，导杆3在机床主轴1的带动下伸入工艺槽。此时第一伸缩机构6和第二伸缩机构8处于收缩状态。打开电源及放电检测系统11，第一伸缩机构6或第二伸缩机构8开始伸开，在此过程中，切割丝10的工作区域和工件12放电并切割工件。当第一伸缩机构6或第二伸缩机构8伸缩至预定位置后，开始沿着侧斜面运动进给，在进给过程中，可根据工件12上被加工斜面的倾斜角度实时调整切割丝10的角度，最终完成半封闭侧斜面的切割加工。

图2和图3说明了半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置的适用场合。图2为用于连续的半封闭侧斜面的切割加工，图3为用于带螺旋特征回转体的侧斜面切割加工。

无论是图2还是图3所示的应用对象，对半封闭侧斜面的切割加工均涉及到切割丝10的角度调整。而切割丝10的角度是通过第一伸缩机构6、第二伸缩机构8以及高度调节机构7实现。高度调节机构7可通过在导杆3上配套设置装步进电机+丝杠+导轨这一方式实现，丝杠在步进电机的带动下运动，丝杠螺母连接的高度调节机构7则可沿着导杆3做上下运动。高度调节机构7还可以通过齿轮齿条、同步带传动等方式实现，步进电机+丝杠+导轨结构可作为优先结构。第一伸缩机构6和第二伸缩机构8也可以通过步进电机+丝杠+导轨这个结构实现，或者通过位置可控、可调的（液压活塞伸缩运动）的液压系统实现。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，其特征在于：包括机床主轴（1），所述机床主轴（1）与与Z轴方向相平行的导杆（3）相连，高度调节机构（7）安装于所述导杆（3）中部，第一伸缩机构（6）和第二伸缩机构（8）分别安装于所述高度调节机构（7）的左侧和右侧，第一导轮（5）和第二导轮（9）分别安装于所述第一伸缩机构（6）和第二伸缩机构（8）的自由端，第三导轮（13）安装于所述导杆（3）的下端，切割丝（10）依次绕经所述第一导轮（5）、第三导轮（13）和第二导轮（9）形成弯曲的半封闭形状，所述切割丝（10）的放电工作区域位于第一导轮（5）和第三导轮（13）之间，以及第三导轮（13）和第二导轮（9）之间；张力传感器（4）检测所述切割丝（10）的张力值并通过放丝机构（15）控制所述切割丝（10）的收放速度，切割加工过程中工作液循环供给系统（14）提供工作液并将工作液输运或者浸没至所述放电工作区域，工件（12）以及所述切割丝（10）分别与电源及放电检测系统（11）的正、负极相连，所述电源及放电检测系统（11）与运动控制系统（2）之间实时通讯连接；所述运动控制系统（2）还分别与所述机床主轴（1）、高度调节机构（7）、第一伸缩机构（6）和第二伸缩机构的控制器通信连接。

2.根据权利要求1所述的半封闭侧斜面的弯曲线切割加工装置，其特征在于：在切割加工开始前，所述工件（12）上预留或加工出用于供所述导杆（3）运动的工艺槽。