CN113664308A - 一种线切割机床 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种线切割机床，包括机床床身、运丝机构、脉冲电源、导电单元、坐标工作台以及直线拖动部。导电单元由上置导电分单元和下置导电分单元构成。下置导电分单元的相对高度位置始终保持于定值，且可拆卸地固定于机床床身上。直线拖动部用来拖动上置导电分单元沿着上下方向相向/相背于待加工工件执行位移运动，直线拖动部由机床床身所承托。通过采用上述技术方案进行设置，上置导电分单元可在直线拖动部的作用下沿着上下方向进行位置调整，以适配不同厚度的待加工工件，进而确保在执行线切割的进程中加工电流始终维持于稳定区间内，最终确保线切割加工具有较高的切割效率以及切割质量。

Description

一种线切割机床

技术领域

本发明涉及线切割技术领域，尤其是一种线切割机床。

背景技术

线切割机床的导电单元有两个功能，一个功能是在钼丝与工件之间提供一个稳定的放电电压，另一个功能是给控制系统反馈采样信号。导电单元在线切割机床实现放电加工过程中起到非常重要的一个作用，其将脉冲电源的负极联接到一根钼丝(直径0.13～0.22mm)，脉冲电源的正极联接到工件，钼丝作为负电极，工件作为正电极，高频脉冲电源在正极与负极之间产生75V～110V放电电压，由于钼丝与工件之间间隙只有0.005mm～0.0155mm，钼丝与工件之间产生强大的电场，电能量产生巨大的高温，在高温、高压下金属发生溶化，工作液对着切割缝隙内熔化的金属物进行冷却并冲刷，从而达到加工的目的。

理论上导电单元距离工件越近越好，离工件越近越有利于钼丝与工件之间的放电，机床的放电更稳定、切割效率更高。图1、图2分别示出了现有技术中线切割机床加工薄、后零件时的工作状态示意图，可以看出，上、下导电分单元的安装位置始终是固定的，下导电分单元和工件之间的距离始终保持不变，而上导电分单元与工件之间的距离是可变的，例如，如图1中所示，当切割薄工件时，上导电分单元与工件之间的距离为d1；当切割厚工件时，上导电分单元与工件之间的距离为d2；则d2＜d1。根据实际实验结果可知，当工件厚度较大时，线切割机床具有较高的切割效率，且切割面成型质量较高。而当加工薄工件时，线切割的加工电流极不稳定，显示加工电流大小的电流表指针上下晃动特别大，切割效率以及切割质量明显下降。经分析，产生上述问题的原因是上导电分单元距离工件过远，从而势必难以确保工件与钼丝之间所形成电压的稳定性，进而导致加工电流不稳定现象的发生。因而，亟待技术人员解决上述问题。

发明内容

故，本发明设计人员鉴于上述现有的问题以及缺陷，乃搜集相关资料，经由多方的评估及考量，并经过从事于此行业的多年研发经验技术人员的不断实验以及修改，最终导致该线切割机床的出现。

为了解决上述技术问题，本发明涉及了一种线切割机床，包括机床床身、运丝机构、脉冲电源、导电单元以及坐标工作台。运丝机构包括有储丝筒、电极丝、第一动力部以及导向轮组件。储丝筒布置于机床床身的一侧，且在第一动力部的驱动力作用下交替地执行正、反向旋转运动，以实现对电极丝的收纳、释放。电极丝缠绕于储丝筒上，且在导向轮组件的协同作用下以垂直地穿越待加工工件。导向轮组件由多个可拆卸地固定于机床床身的、用来对电极丝进行方向导正的多个导向轮构成。坐标工作台用来承载待加工工件沿着左右方向或/和前后方向执行位移运动，其布置于机床床身的正下方。借由导电单元以将脉冲电源的正、负极分别与待加工工件、电极丝相电连接。另外，线切割机床还包括有直线拖动部。导电单元由上置导电分单元和下置导电分单元构成。下置导电分单元的相对高度位置始终保持于定值，且可拆卸地固定于机床床身上。直线拖动部用来拖动上置导电分单元沿着上下方向相向/相背于待加工工件执行位移运动；直线拖动部由机床床身所承托。

作为本发明技术方案的进一步改进，直线拖动部包括有拖动杆、丝杆以及齿条排杆电机。丝杆竖直地插配于机床床身上。拖动杆相对于丝杆平行而置，且在齿条排杆电机驱动的作用下拖动上置导电单元沿着上下方向进行位移运动。齿条排杆电机可拆卸地固定于拖动杆的上自由端。

当然，作为上述技术方案的另一种改型设计，直线拖动部优选为滚珠丝杆直线模组、同步带型直线模组或直线电机型直线模组。

作为本发明技术方案的进一步改进，上置导电分单元包括有安装基板、导电块、绝缘套、偏心导电杆、锁紧螺母以及导丝嘴。安装基板由直线拖动部直接驱动。偏心导电杆依序由第一螺杆段、连接过渡基台以及第二螺杆段连接而成。第一螺杆段的中心轴线和第二螺杆段的中心轴线相互错开设定距离d。第一螺杆段插配于安装基板上，相对应地，在安装基板上开设有与第一螺杆段相适配的第一螺纹孔。绝缘套套设于第一螺杆段上，且被压靠于安装基板和连接过渡基台之间。导电块套设于第二螺杆段上，由连接过渡基台进行轴向位移限定。锁紧螺母旋合于第二螺杆段上。当对锁紧螺母进行旋动时，其相向/相背于导电块执行位移运动，以实现/解除对导电块的压靠。导丝嘴用来供电极丝自由地穿越，其由安装基板所负担，且布置于导电块的正下方。

作为本发明技术方案的更进一步改进，导电块的横截面优选呈正多边形或圆形。

作为本发明技术方案的更进一步改进，绝缘套优选为有机玻璃衬套或尼龙衬套。

作为本发明技术方案的更进一步改进，偏心导电杆优选由黄铜棒或紫铜车棒制而成。

作为本发明技术方案的更进一步改进，上置导电分单元还包括有位置微调组件。位置微调组件包括有滑移板、连接过渡板、第一锁紧螺钉、调节螺栓以及柱状弹簧。滑移板用来安装导丝嘴，且可沿着前后方向自由地穿过安装基板。在安装基板上开设有与滑移板外形相适配的滑移导向缺口。连接过渡板借由第一锁紧螺钉可拆卸地固定于滑移板的前侧壁上。调节螺栓横穿过连接过渡板，且其自由端插配于安装基板内。在安装基板上开设有与调节螺栓相适配的第二螺纹孔。柱状弹簧套设于调节螺栓上，且始终被弹性地压靠于连接过渡板和安装基板之间。

作为本发明技术方案的更进一步改进，位置微调组件还包括有第二锁紧螺钉。第二锁紧螺钉插配于安装基板内，以对滑移板的轴向位移运动进行限定。由安装基板的右侧壁向左延伸出有与第二锁紧螺钉相适配，且与滑移导向缺口相贯通的第三螺纹孔。

作为本发明技术方案的更进一步改进，导丝嘴借由螺纹副可拆卸地固定于滑移板上。围绕导丝嘴的外侧壁开设有外螺纹副，相对应地，由滑移板的顶壁向下延伸出有与外螺纹副相适配的第四螺纹孔。

相较于传统设计结构的线切割机床，在本发明所公开的技术方案中，上置导电分单元可在直线拖动部的作用下沿着上下方向进行位置调整，以适配不同厚度的待加工工件，使得上置导电分单元和待加工工件之间的距离始终维持于合理值范围内，进而确保在执行线切割的进程中加工电流始终维持于稳定区间内，即意味着待加工工件与电极丝之间所形成电压具有良好的稳定性，最终确保线切割加工具有较高的切割效率以及切割质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中线切割机床加工薄零件时的工作状态示意图。

图2是现有技术中线切割机床加工厚零件时的工作状态示意图。

图3是本发明中线切割机床的结构示意图。

图4是本发明线切割机床中上置导电分单元的结构示意图。

图5是图4的正视图。

图6是图4的侧视图。

图7是图4的俯视图。

图8是本发明线切割机床中安装基板的立体示意图。

图9是本发明线切割机床中导电块的立体示意图。

图10是本发明线切割机床中绝缘套的立体示意图。

图11是本发明线切割机床中偏心导电杆的立体示意图。

图12是本发明线切割机床中连接过渡板的立体示意图。

图13是本发明线切割机床中柱状弹簧的结构示意图。

1-机床床身；2-运丝机构；21-储丝筒；22-电极丝；23-直驱电机；24-导向轮组件；241-导向轮；3-导电单元；31-上置导电分单元；311-安装基板；3111-第一螺纹孔；3112-滑移导向缺口；3113-第二螺纹孔；3114-第三螺纹孔；312-导电块；313-绝缘套；314-偏心导电杆；3141-第一螺杆段；3142-连接过渡基台；3143-第二螺杆段；315-锁紧螺母；316-导丝嘴；317-位置微调组件；3171-滑移板；3172-连接过渡板；3173-第一锁紧螺钉；3174-调节螺栓；3175-柱状弹簧；3176-第二锁紧螺钉；32-下置导电分单元；4-坐标工作台；5-直线拖动部；51-拖动杆；52-丝杆；53-齿条排杆电机。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

为了便于本领域技术人员充分地理解本发明所公开的技术方案，图3示出了本发明中线切割机床的结构示意图，可知，其主要由机床床身1、运丝机构2、脉冲电源(图中未示出)、导电单元3、坐标工作台4以及直线拖动部5等几部分构成。其中，运丝机构2包括有储丝筒21、电极丝22、直驱电机23以及导向轮组件24。储丝筒21布置于机床床身1的一侧，且在直驱电机23的驱动力作用下交替地执行正、反向旋转运动，以实现对电极丝22的收纳、释放。电极丝22缠绕于储丝筒21上，且在导向轮组件24的协同作用下以垂直地穿越待加工工件。导向轮组件24由多个可拆卸地固定于机床床身1的、用来对电极丝22进行方向导正的多个导向轮241构成。坐标工作台4用来承载待加工工件沿着左右方向或/和前后方向执行位移运动，其布置于机床床身1的正下方。借由导电单元3以将脉冲电源的正、负极分别与待加工工件、电极丝22相电连接。导电单元3由上置导电分单元31和下置导电分单元32构成。下置导电分单元32的相对高度位置始终保持于定值，且可拆卸地固定于机床床身1上。直线拖动部5由机床床身1所承托，当其启动时，用来拖动上置导电分单元31沿着上下方向执行位移运动以远离或接近待加工工件，直至待加工工件与电极丝22之间形成有稳定的电压值。

在线切割机床的实际工作进程中，上置导电分单元31可在直线拖动部5的作用下沿着上下方向进行位置调整，以适配不同厚度的待加工工件，使得上置导电分单元31和待加工工件之间的距离始终维持于合理值范围内，而下置导电分单元32和待加工工件之间的距离始终保持于定值，进而确保在执行线切割的进程中加工电流始终维持于稳定区间内，即意味着待加工工件与电极丝22之间所形成电压具有良好的稳定性，最终确保线切割加工具有较高的切割效率以及切割质量。

在此需要说明的是，除了可以选用上述的直驱电机23来实现对储丝筒21的旋转驱动，亦可以根据实际应用场景以及需输出功率的不同择优选取减速电机、旋转电机+减速箱等其他驱动形式。

已知，直线拖动部5可以采取多种设计结构以实现对上置导电分单元31的驱动，不过在此推荐一种设计结构简单、易于实施，且后期便于执行维护操作的实施方案，具体如下：如图3中所示，直线拖动部5优选包括有拖动杆51、丝杆52以及齿条排杆电机53。丝杆52竖直地插配于机床床身1上。拖动杆51相对于丝杆52平行而置，且在齿条排杆电机53驱动的作用下拖动上置导电单元31沿着上下方向进行位移运动。齿条排杆电机53可拆卸地固定于拖动杆51的上自由端。

当然，更为简单地，上述直线拖动部5亦可由直接外购成品的滚珠丝杆直线模组、同步带型直线模组或直线电机型直线模组等来替代。

作为上述线切割机床结构的进一步细化，如图4、5、6、7中所示，上置导电分单元31的主要功能元件为导电块312(如图8中所示)。已知，由于电极丝22始终线性顶触于导电块312外表面上，且在线切割机床的实际运行中，电极丝22的移动速度最高可达到11米/秒，因此，电极丝22和导电块312之间的压力控制尤为重要，具体表现为：如果压紧力偏大，则导电块312的外表面很快即会磨出一条沟槽，后续极易导致电极丝22因“夹丝”而被扯断现象的发生；如果压紧力偏小，势必会导致电极丝22的导电性变差，进而影响到切割进程中的正常放电。鉴于此，在导电块312的基础上，上置导电分单元31还额外增设有安装基板311(如图8中所示)、绝缘套313(如图10中所示)、偏心导电杆314(如图11中所示)、锁紧螺母315以及导丝嘴316等几部分构成。其中，安装基板311由上述直线拖动部5直接驱动。偏心导电杆314优选由黄铜棒或紫铜车棒制而成，其依序由第一螺杆段3141、连接过渡基台3142以及第二螺杆段3143连接而成。第一螺杆段3141的中心轴线和第二螺杆段3143的中心轴线相互错开设定距离d。第一螺杆段3141插配于安装基板311上，相对应地，在安装基板311上开设有与第一螺杆段3141相适配的第一螺纹孔3111。绝缘套313优选为有机玻璃衬套或尼龙衬套，其套设于第一螺杆段3141上，且被压靠于安装基板311和连接过渡基台3142之间。导电块312套设于第二螺杆段3143上，由连接过渡基台3142进行轴向位移限定。锁紧螺母315旋合于第二螺杆段3143上。当对锁紧螺母315进行旋动时，其相向/相背于导电块312执行位移运动，以实现/解除对导电块312的压靠。导丝嘴316用来供电极丝22自由地穿越，其由安装基板311所负担，且布置于导电块312的正下方。

当需要对电极丝22和导电块312之间的压紧力进行调整时，仅需周向旋动偏心导电杆314，而导电块312跟随性旋动，因偏心导电杆314自身设有一定的偏心距，如此一来，势必会改变导电块312所施加于电极丝22上的压力值，继续旋动偏心导电杆314，直至导电块312和电极丝22之间保持有合理的压紧力。

另外，经过一段时期的应用，当导电块312的表面因受到电极丝22的反复磨损而形成出较深的沟槽时，操作人员首先仅需拧松锁紧螺母315，而后周向旋动导电块312一定角度，直至其另外一个面与电极丝22正相对，最后，重新施紧锁紧螺母315即可，从而成倍地提升了导电块312的利用率。假设导电块312的横截面呈正四边形，即意味着其具有四个面可供磨损，当其中一个面受磨损严重后，通过旋动使得另一面投入到顶触电极丝22的应用中，确保电极丝22具有良好的得电稳定性。通过采用上述技术方案设置，从而大大地降低了导电块312的换新频率，进而在一定程度上降低了线切割机床在实际应用进程中的维护成本开支。

在此需要说明的是，除了上述的正四边形，导电块312的横截面亦可优选为圆形，即导电块312整体上呈现圆筒状(图中未示出)。如此一来，当其受到电极丝22磨损后，继续拧松锁紧螺母315，沿着周向稍许旋动偏心导电杆314，使得电极丝22与已成型沟槽相错开即可。

另外，作为上述线切割机床结构的进一步优化，同样由图4、5、6、7中所示可以看出，上置导电分单元31还额外增设有位置微调组件317。位置微调组件317主要由滑移板3171、连接过渡板3172(如图12中所示)、第一锁紧螺钉3173、调节螺栓3174以及柱状弹簧3175(如图13中所示)等几部分构成。其中，滑移板3171用来直接安装导丝嘴316，且可沿着前后方向自由地穿过安装基板311。在安装基板311上开设有与滑移板3171外形相适配的滑移导向缺口3112。连接过渡板3172借由第一锁紧螺钉3173可拆卸地固定于滑移板3171的前侧壁上。调节螺栓3174横穿过连接过渡板3172，且其自由端插配于安装基板311内。在安装基板311上开设有与调节螺栓3174相适配的第二螺纹孔3113。柱状弹簧3175套设于调节螺栓3174上，且始终被弹性地压靠于连接过渡板3172和安装基板311之间。如此一来，当导电块312表面上被磨损出沟槽后，除了可以旋动偏心导电杆314以换新顶触面，操作人员亦可以手持扳手周向旋动调节螺栓3174，以驱动滑移板3171沿着前后方向定向地执行位移运动，与此同时，导丝嘴316亦同步地执行位移运动，而电极丝22在侧向推顶力的作用发生一定角度的倾斜偏置，直至其完全地越过已成型出的沟槽，保证电极丝22始终无间隙地顶触于导电块312上，进而确保其具有较好的得电稳定性。

已知，当滑移板3171相对于安装基板311沿着前后方向被拖动到位后，可以采用多种手段以实现其自身位置的锁定，不过，在此推荐一种设计结构简单、易于实施，且锁定、解锁操作极为迅速的实施方案，具体如下：如图4、7中所示，位置微调组件317还增设有第二锁紧螺钉3176。第二锁紧螺钉3176插配于安装基板311内，以对滑移板3171的轴向位移运动进行限定。由安装基板311的右侧壁向左延伸出有与第二锁紧螺钉3176相适配，且与滑移导向缺口3112相贯通的第三螺纹孔3114。当预对滑移板3171的相对位置进行调整，操作人员需预先拧松第二锁紧螺钉3176；而当滑移板3171的相对位置被调整到位后，操作人员及时地重新施紧第二锁紧螺钉3176即可，确保电极丝22在预期时间段内始终维护于某一特定倾斜角度。

最后，需要说明的是，导丝嘴316为易损件，在线切割机床的实际应用进程中需要频繁地对其执行换新操作，鉴于此，出于降低导丝嘴316的换新困难度，提升线切割机床可维护性方面考虑，作为上述上置导电分单元31结构的进一步优化，导丝嘴316优选借由螺纹副可拆卸地固定于滑移板3171上。围绕导丝嘴316的外侧壁开设有外螺纹副，相对应地，由滑移板3171的顶壁向下延伸出有与上述外螺纹副相适配的第四螺纹孔。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种线切割机床，包括机床床身、运丝机构、脉冲电源、导电单元以及坐标工作台；所述运丝机构包括有储丝筒、电极丝、第一动力部以及导向轮组件；所述储丝筒布置于所述机床床身的一侧，且在所述第一动力部的驱动力作用下交替地执行正、反向旋转运动，以实现对所述电极丝的收纳、释放；所述电极丝缠绕于所述储丝筒上，且在所述导向轮组件的协同作用下以垂直地穿越待加工工件；所述导向轮组件由多个可拆卸地固定于所述机床床身的、用来对所述电极丝进行方向导正的多个导向轮构成；所述坐标工作台用来承载待加工工件沿着左右方向或/和前后方向执行位移运动，其布置于所述机床床身的正下方；借由所述导电单元以将所述脉冲电源的正、负极分别与待加工工件、所述电极丝相电连接，其特征在于，还包括有直线拖动部；所述导电单元由上置导电分单元和下置导电分单元构成；所述下置导电分单元的相对高度位置始终保持于定值，且可拆卸地固定于所述机床床身上；所述直线拖动部用来拖动所述上置导电分单元沿着上下方向相向/相背于待加工工件执行位移运动；所述直线拖动部由所述机床床身所承托。

2.根据权利要求1所述的线切割机床，其特征在于，所述直线拖动部包括有拖动杆、丝杆以及齿条排杆电机；所述丝杆竖直地插配于所述机床床身上；所述拖动杆相对于所述丝杆平行而置，且在所述齿条排杆电机驱动的作用下拖动所述上置导电单元沿着上下方向进行位移运动；所述齿条排杆电机可拆卸地固定于所述拖动杆的上自由端。

3.根据权利要求1所述的线切割机床，其特征在于，所述直线拖动部为滚珠丝杆直线模组、同步带型直线模组或直线电机型直线模组。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的线切割机床，其特征在于，所述上置导电分单元包括有安装基板、导电块、绝缘套、偏心导电杆、锁紧螺母以及导丝嘴；所述安装基板由所述直线拖动部直接驱动；所述偏心导电杆依序由第一螺杆段、连接过渡基台以及第二螺杆段连接而成；所述第一螺杆段的中心轴线和所述第二螺杆段的中心轴线相互错开设定距离d；所述第一螺杆段插配于所述安装基板上，相对应地，在所述安装基板上开设有与所述第一螺杆段相适配的第一螺纹孔；所述绝缘套套设于所述第一螺杆段上，且被压靠于所述安装基板和所述连接过渡基台之间；所述导电块套设于所述第二螺杆段上，由所述连接过渡基台进行轴向位移限定；所述锁紧螺母旋合于所述第二螺杆段上；当对所述锁紧螺母进行旋动时，其相向/相背于所述导电块执行位移运动，以实现/解除对所述导电块的压靠；所述导丝嘴用来供所述电极丝自由地穿越，其由所述安装基板所负担，且布置于所述导电块的正下方。

5.根据权利要求4所述的线切割机床，其特征在于，所述导电块的横截面呈正多边形或圆形。

6.根据权利要求4所述的线切割机床，其特征在于，所述绝缘套为有机玻璃衬套或尼龙衬套。

7.根据权利要求4所述的线切割机床，其特征在于，所述偏心导电杆由黄铜棒或紫铜车棒制而成。

8.根据权利要求4所述的线切割机床，其特征在于，所述上置导电分单元还包括有位置微调组件；所述位置微调组件包括有滑移板、连接过渡板、第一锁紧螺钉、调节螺栓以及柱状弹簧；所述滑移板用来安装所述导丝嘴，且可沿着前后方向自由地穿过所述安装基板；在所述安装基板上开设有与所述滑移板外形相适配的滑移导向缺口；所述连接过渡板借由所述第一锁紧螺钉可拆卸地固定于所述滑移板的前侧壁上；所述调节螺栓横穿过所述连接过渡板，且其自由端插配于所述安装基板内；在所述安装基板上开设有与所述调节螺栓相适配的第二螺纹孔；所述柱状弹簧套设于所述调节螺栓上，且始终被弹性地压靠于所述连接过渡板和所述安装基板之间。

9.根据权利要求8所述的线切割机床，其特征在于，所述位置微调组件还包括有第二锁紧螺钉；所述第二锁紧螺钉插配于所述安装基板内，以对所述滑移板的轴向位移运动进行限定；由所述安装基板的右侧壁向左延伸出有与所述第二锁紧螺钉相适配，且与所述滑移导向缺口相贯通的第三螺纹孔。

10.根据权利要求8所述的线切割机床，其特征在于，所述导丝嘴借由螺纹副可拆卸地固定于所述滑移板上；围绕所述导丝嘴的外侧壁开设有外螺纹副，相对应地，由所述滑移板的顶壁向下延伸出有与所述外螺纹副相适配的第四螺纹孔。

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