CN109128408B - 一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置 - Google Patents

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Abstract

一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，涉及电火花线切割加工。设有底座模块、线性电机平台模块和激励模块；所述底座模块设有固定支架和承载底板；所述线性电机平台模块设有线性电机平台、伸缩连接杆和防水护罩；所述激励模块设有承载滑轨、承载滑块、承载固定板、旋转电机、中心摇杆、第1连杆、第2连杆、第1往复滑轨、第2往复滑轨、第1往复固定滑块、第2往复固定滑块、第1探出支架、第2探出支架、伸缩连接杆推座、第1轴承、第2轴承、第1平面轴承、第2平面轴承和第3平面轴承。具有单点激励、双点激励、双点交替激励等振动激励方式，极大程度上便利了电极丝的低频振动研究实验。

Description

一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置
技术领域
本发明涉及电火花线切割加工，尤其是涉及一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置。
背景技术
电火花线切割加工是利用移动的细金属导线(黄铜丝或钼丝)作为电极，对工件进行脉冲火花放电，利用放电产生的瞬间高温去除工件表面以达到切割效果的特种加工方法。由于电火花线切割加工不受工件强度、硬度影响，没有宏观的切削力，因此广泛应用于航空、航天、汽车、电子、模具等领域。
在线切割加工过程中，电极丝振动是影响加工性能的重要因素。引起电极丝振动的因素有很多，比如贮丝筒的换向冲击，导向轮的径向偏摆和轴向窜动，加工放电过程所产生的一系列激励等。此外，由于机台的丝架结构、电极丝张力以及加工时的运丝速度不同，所产生的振动情况也大不一样。业内人士强调电极丝振动对加工的负面影响，多围绕抑制电极丝振动展开工作，而对电极丝振动的有利方面的研究比较少。在文章《电极丝超声振动的低速走丝电火花线切割加工研究》(文章编号：1009-279X(2005)02-0006-05)中，作者张树彩等人通过在电极丝上附加超声振动的方式研究了电极丝高频振动对加工性能的影响，发现了电极丝的高频低幅振动不但不会降低工件加工精度，反而可以促进电极丝在放电间隙的热量散发，减少弯曲变形，提高加工精度，同时降低断丝率。该文章仅研究了电极丝高频振动的对加工的有利影响，缺少电极丝低频振动特性研究，具有一定局限性。除此之外，之前的研究对于电极丝的振动辅助都集中在一个激励源上，无法在多振动激励源下对电极丝的振动情况和加工情况做进一步的研究和实验，因此开发一种可以在多激励点下对电极丝产生低频振动的装置具有十分重要的研究意义。
发明内容
本发明的目的在于提供利用伺服电机带动连杆产生往复式运动，从而对线切割加工过程中线电极辅助以径向振动装置的一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置。
本发明设有底座模块、线性电机平台模块和激励模块；所述底座模块设有固定支架和承载底板；所述线性电机平台模块设有线性电机平台、伸缩连接杆和防水护罩；所述激励模块设有承载滑轨、承载滑块、承载固定板、旋转电机、中心摇杆、第1连杆、第2连杆、第1往复滑轨、第2往复滑轨、第1往复固定滑块、第2往复固定滑块、第1探出支架、第2探出支架、伸缩连接杆推座、第1轴承、第2轴承、第1平面轴承、第2平面轴承和第3平面轴承；
所述固定支架固定在电火花线切割平台的下梁上，固定支架和承载底板连接固定；线性电机平台的固定层和承载滑轨固定在承载底板上；承载滑块嵌套在承载滑轨上；承载固定板和承载滑块固定；旋转电机、第1往复固定滑块、第2往复固定滑块和伸缩连接杆推座固定在承载固定板上；所述伸缩连接杆首端固定在线性电机平台的移动层，伸缩连接杆尾端连接在伸缩连接杆推座上；中心摇杆嵌套在旋转电机输出轴上；第1往复滑轨和第2往复滑轨分别嵌套在第1往复固定滑块和第2往复固定滑块上；第1连杆和第2连杆通过第1平面轴承、第2平面轴承和第3平面轴承与第1往复滑轨、第2往复滑轨和中心摇杆连接；第1探出支架和第2探出支架分别固定在第1往复滑轨和第2往复滑轨上；第1轴承和第2轴承分别固定在第1探出支架和第2探出支架末端。
所述固定支架可通过M8螺栓固定在电火花线切割平台的下梁上，保证上平面水平。
所述固定支架和承载底板可通过4颗M4螺栓螺母连接固定。
所述线性电机平台的固定层和承载滑轨可通过若干M4螺栓螺母固定在承载底板上上。
所述承载固定板和承载滑块可通过4颗M3螺栓固定。
所述旋转电机、第1往复固定滑块、第2往复固定滑块和伸缩连接杆推座可通过若干M3螺栓螺母固定在承载固定板上。
所述伸缩连接杆首端可通过M4螺栓固定在线性电机平台移动层，伸缩连接杆尾端连接在伸缩连接杆推座上并用M6螺母固定。
所述中心摇杆可通过M3螺栓嵌套在旋转电机输出轴上。
所述第1连杆和第2连杆可通过第1平面轴承、第2平面轴承、第3平面轴承与第1往复滑轨、第2往复滑轨和中心摇杆连接并用M3螺栓螺母固定。
所述第1探出支架和第2探出支架可分别固定在第1往复滑轨和第2往复滑轨上并用M3螺栓螺母固定。
所述第1轴承和第2轴承可通过M3螺栓螺母分别固定在第1探出支架和第2探出支架末端。
本发明通过对电极丝外加低频激励的方式，改善电极丝的振动情况，为电极丝的低频振动研究奠定基础。本发明具有单点激励、双点激励、双点交替激励等振动激励方式，极大程度上便利了电极丝的低频振动研究实验。
附图说明
图1为本发明实施例的等轴侧图。
图2为本发明实施例在双点激励模式下的结构动作简图。
图3为本发明实施例在单点激励模式下的结构动作简图。
图4为本发明实施例在双点交替激励模式下的结构动作简图。在图4中，(a)为装置与电极丝两个接触点的下点击出，上点收回动作的结构动作简图；(b)为装置与电极丝两个接触点的上点击出，下点收回动作的结构动作简图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的工作方式作详细说明：本工作方式在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的运动方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参见图1，本发明实施例设有底座模块1、线性电机平台模块2和激励模块3；所述底座模块1设有固定支架4和承载底板5；所述线性电机平台模块2设有线性电机平台6、伸缩连接杆7和防水护罩8；所述激励模块3设有承载滑轨9、承载滑块10、承载固定板11、旋转电机12、中心摇杆13、第1连杆14、第2连杆15、第1往复滑轨16、第2往复滑轨17、第1往复固定滑块18、第2往复固定滑块19、第1探出支架20、第2探出支架21、伸缩连接杆推座22、第1轴承23、第2轴承24、第1平面轴承25、第2平面轴承26和第3平面轴承27；
所述固定支架4固定在电火花线切割平台的下梁上，固定支架4和承载底板5连接固定；线性电机平台6的固定层和承载滑轨9固定在承载底板5上；承载滑块10嵌套在承载滑轨9上；承载固定板11和承载滑块10固定；旋转电机12、第1往复固定滑块18、第2往复固定滑块19和伸缩连接杆推座22固定在承载固定板11上；所述伸缩连接杆7首端固定在线性电机平台6的移动层，伸缩连接杆7尾端连接在伸缩连接杆推座22上；中心摇杆13嵌套在旋转电机输出轴上；第1往复滑轨16和第2往复滑轨17分别嵌套在第1往复固定滑块18和第2往复固定滑块19上；第1连杆14和第2连杆15通过第1平面轴承25、第2平面轴承26和第3平面轴承27与第1往复滑轨16、第2往复滑轨17和中心摇杆13连接；第1探出支架20和第2探出支架21分别固定在第1往复滑轨16和第2往复滑轨17上；第1轴承23和第2轴承24分别固定在第1探出支架20和第2探出支架21末端。
所述固定支架4通过M8螺栓固定在电火花线切割平台的下梁上，保证上平面水平。所述固定支架4和承载底板5通过4颗M4螺栓螺母连接固定。所述线性电机平台6的固定层和承载滑轨9通过若干M4螺栓螺母固定在承载底板上5上。所述承载固定板11和承载滑块10通过4颗M3螺栓固定。所述旋转电机12、第1往复固定滑块18、第2往复固定滑块19和伸缩连接杆推座22通过若干M3螺栓螺母固定在承载固定板11上。所述伸缩连接杆7首端通过M4螺栓固定在线性电机平台6移动层，伸缩连接杆7尾端连接在伸缩连接杆推座22上并用M6螺母固定。所述中心摇杆13通过M3螺栓嵌套在旋转电机输出轴上。所述第1连杆14和第2连杆15通过第1平面轴承25、第2平面轴承26、第3平面轴承27与第1往复滑轨16、第2往复滑轨17和中心摇杆13连接并用M3螺栓螺母固定。所述第1探出支架20和第2探出支架21分别固定在第1往复滑轨16和第2往复滑轨17上并用M3螺栓螺母固定。所述第1轴承23和第2轴承24通过M3螺栓螺母分别固定在第1探出支架20和第2探出支架21末端。
在图1中，标记B为机台的丝架。
以下给出具体实施例。
工作方式一：双点激励模式
①旋转电机12不上电，不工作；
②将中心摇杆13用M3螺栓固定在承载固定板中心位置，确保第1轴承23和第2轴承24在同一竖直线上；
③线性电机平台6缓慢推进，通过伸缩连接杆7和伸缩连接杆推座22带动激励模块3整体前移，直至第1轴承23和第2轴承24同时触碰到电极丝A；
④利用线性电机平台6的伺服控制系统，推动激励模块3产生往复移动，在第1轴承23和第2轴承24与电极丝A接触的两点上对电极丝产生振动激励；如图2所示，当线性电机平台以瞬时速度V推动激励模块3时，便会在第1轴承23和第2轴承24与电极丝A接触的两点上同时对电极丝产生瞬时速度为V的激励。
工作方式二：单点激励模式
①旋转电机12不上电，不工作；
②将中心摇杆13顺时针(或逆时针)旋转小角度并用M3螺栓固定在承载固定板11上，使第1轴承23探出，第2轴承24回收(或者第2轴承24探出，第1轴承23回收)；
③线性电机平台6缓慢推进，通过伸缩连接杆7和伸缩连接杆推座22带动激励模块3整体前移，直至第1轴承23(或者第2轴承24)触碰到电极丝；
④利用线性电机平台6的伺服控制系统，推动激励模块3产生往复移动，在第1轴承23(或第2轴承24)与线电极接触的点上对电极丝产生振动激励；如图3所示，当线性电机平台以瞬时速度V推动激励模块3时，便会在第1轴承23(或第2轴承24)与线电极接触的点上对电极丝产生瞬时速度为V的激励。
工作方式三：双点交替激励模式
①旋转电机12不上电；
②将中心摇杆13用M3螺栓固定在承载固定板中心位置，确保第1轴承23和第2轴承24在同一竖直线上；
③旋转电机12上电，设定初始化位置；
④解除中心摇杆13的M3固定螺栓；
⑤线性电机平台6缓慢推进，通过伸缩连接杆7和伸缩连接杆推座22带动激励模块3整体前移，直至第1轴承23和第2轴承24同时触碰到电极丝；
⑥利用中心摇杆13、第1连杆14、第2连杆15、第1往复滑轨16和第2往复滑轨17的连杆运动，如图4所示，当旋转电机12以瞬时速度ω逆时针旋转时，通过连杆运动可以使第1轴承23以瞬时速度V击出，第2轴承24同时以瞬时速度V收回，而旋转电机12以瞬时速度ω顺时针旋转时，通过连杆运动可以使第2轴承24以瞬时速度V击出，第1轴承23以同时瞬时速度V收回；两种运动交替进行，即控制旋转电机12进行正反转运动，便可以在第1轴承23、第2轴承24与电极丝接触的两点上对电极丝产生交替振动激励。

Claims (10)

1.一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于设有底座模块、线性电机平台模块和激励模块；所述底座模块设有固定支架和承载底板；所述线性电机平台模块设有线性电机平台、伸缩连接杆和防水护罩；所述激励模块设有承载滑轨、承载滑块、承载固定板、旋转电机、中心摇杆、第1连杆、第2连杆、第1往复滑轨、第2往复滑轨、第1往复固定滑块、第2往复固定滑块、第1探出支架、第2探出支架、伸缩连接杆推座、第1轴承、第2轴承、第1平面轴承、第2平面轴承和第3平面轴承；
所述固定支架固定在电火花线切割平台的下梁上，固定支架和承载底板连接固定；线性电机平台的固定层和承载滑轨固定在承载底板上；承载滑块嵌套在承载滑轨上；承载固定板和承载滑块固定；旋转电机、第1往复固定滑块、第2往复固定滑块和伸缩连接杆推座固定在承载固定板上；所述伸缩连接杆首端固定在线性电机平台的移动层，伸缩连接杆尾端连接在伸缩连接杆推座上；中心摇杆嵌套在旋转电机输出轴上；第1往复滑轨和第2往复滑轨分别嵌套在第1往复固定滑块和第2往复固定滑块上；第1连杆通过第1平面轴承与第1往复滑轨连接，第2连杆通过第3平面轴承与第2往复滑轨连接，第1连杆和第2连杆通过第2平面轴承与中心摇杆连接；第1轴承固定在第1探出支架末端，第2轴承固定在第2探出支架末端。
2.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述固定支架通过M8螺栓固定在电火花线切割平台的下梁上。
3.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述固定支架和承载底板通过4颗M4螺栓螺母连接固定。
4.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述线性电机平台的固定层和承载滑轨通过M4螺栓螺母固定在承载底板上。
5.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述承载固定板和承载滑块通过4颗M3螺栓固定。
6.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述旋转电机、第1往复固定滑块、第2往复固定滑块和伸缩连接杆推座通过M3螺栓螺母固定在承载固定板上。
7.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述伸缩连接杆首端通过M4螺栓固定在线性电机平台移动层，伸缩连接杆尾端连接在伸缩连接杆推座上并用M6螺母固定。
8.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述中心摇杆通过M3螺栓嵌套在旋转电机输出轴上。
9.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述第1连杆通过第1平面轴承与第1往复滑轨连接并用M3螺栓螺母固定，第2连杆通过第3平面轴承与第2往复滑轨连接并用M3螺栓螺母固定，第1连杆和第2连杆通过第2平面轴承与中心摇杆连接并用M3螺栓螺母固定。
10.如权利要求1所述一种辅助电火花线切割加工的低频振动装置，其特征在于所述第1探出支架和第2探出支架分别固定在第1往复滑轨和第2往复滑轨上并用M3螺栓螺母固定；
第1轴承通过M3螺栓螺母固定在第1探出支架末端，第2轴承通过M3螺栓螺母固定在第2探出支架末端。
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