CN208600851U - 环形工件用线切割机床 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种环形工件用线切割机床，包括：机床底座以及分别设置在机床底座上的回转工作台和运丝机构；所述机床底座上设有能够沿垂直于回转工作台主轴方向做往复水平直线运动的第一移动部，所述第一移动部上设有能够沿回转工作台主轴方向做往复水平直线运动的第二移动部；所述运丝机构固定在所述第二移动部上。本实用新型有益效果：因线切割的分割缝宽度小(0.1‑0.3mm)，去除的材料少，同时，可以实现一件毛坯环加工出一付花纹块，极大的提高了材料的利用率，节约了材料成本。对不同类型分割缝的花纹圈，材料利用率提升约可达到20％～40％。

Description

环形工件用线切割机床

技术领域

本实用新型属于电加工范畴，专用机床设备领域，特别是涉及一种环形工件用线切割机床，具体地说，涉及一种可用来进行自动加工轮胎模具花纹块零件多种分割缝的专用数控线切割机床。

背景技术

随着技术的发展和进步，汽车轮胎技术正在发生日新月异的变化，相应的，其对汽车轮胎模具性能的要求也越来越高，汽车轮胎模具的结构也变得越来越复杂，新结构的汽车轮胎模具正在不断的涌现，相应的，其对加工、制造的要求也越来越高。

汽车轮胎模具的活络模花纹块零件，是由多个单独的分块拼接而成的一个整圈，单块与单块之间的配合面(也称为“分割缝”，以下用“分割缝”代称)有多种形式：竖直的直面(也称：竖直分割缝，如图6(a))、倾斜的直面(也称：斜直分割缝，如图6(b))、复杂的曲面或曲折面(也称：曲折分割缝，如图6(c))。为了保证轮胎模具上细小花筋(有时也称为“钢片”)的完整性、提升轮胎动平衡性能等目的，汽车轮胎模具的活络模花纹块零件正越来越多的使用斜直分割缝或曲折分割缝(如S型分割缝)。

汽车轮胎模具的活络模花纹块零件，有多种加工方式，其中的一种加工方式包含如下步骤：将一个环状的整圈，经分割后得到单独的分块，再对各分块进行其他加工或处理后，即能得到最终的单块的花纹块零件，使用时将各单块进行拼装，满足使用要求。

将环状的整圈分割成单独的分块的过程，可以使用多种设备或工具，其中，线切割机床是常用的设备之一。线切割机床是利用移动的金属丝(如钼丝)作工具电极，并在金属丝(如钼丝)和工件间通以脉冲电流，利用脉冲放电的腐蚀作用对工件进行切割加工的。

现有的线切割机床，其工作台的回转轴和机床的基座所在的平面是垂直的，属于立式机床，能够直接用来加工上述三种形式的配合面中的第一类：竖直的直面。不能直接进行其余两类配合面的轮胎模具花纹块零件的分割加工。

实用新型内容

本实用新型提出了一种分割环形工件用的线切割机床，能够实现将环状的整圈分割成单独的分块的加工过程，使用该机床加工上述三类形式的配合面，可直接得到所需形状的配合面，和该分块过程相配合使用的其他加工或处理方式将被极大的简化，甚至取消，从而节约了大量的加工成本。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

本实用新型公开了一种环形工件用线切割机床，用于将环形工件分割成单独的分块，包括：机床底座以及分别设置在机床底座上的工作台和运丝机构；所述工作台为回转工作台，所述机床底座上设有能够沿垂直于回转工作台主轴方向做往复水平直线运动的第一移动部，所述第一移动部上设有能够沿回转工作台主轴方向做往复水平直线运动的第二移动部；所述运丝机构固定在所述第二移动部上。

进一步地，所述第一移动部包括：下滑座、上滑座和第一丝杠；所述下滑座固定在机床底座上，所述上滑座和下滑座通过第一丝杠连接，所述第一丝杠带动上滑座沿垂直于回转工作台主轴方向做往复水平直线运动。

进一步地，所述第二移动部包括：第二丝杠和滑枕；所述第二丝杠设置在第一移动部上，第二丝杠与滑枕连接，驱动所述滑枕沿回转工作台主轴方向做往复水平直线运动。

进一步地，所述第二移动部上设有导轨，所述滑枕在第二丝杠的驱动下，沿着导轨运动。

进一步地，所述运丝机构包括：储丝筒、可调节立柱、上丝架和下丝架；所述储丝筒和可调节立柱分别固定在第二移动部上，上丝架和下丝架分别固定在可调节立柱上，储丝筒里的钼丝在电机驱动下沿着储丝筒、上丝架和下丝架循环运动。

进一步地，所述可调节立柱能够带动上丝架沿垂直于回转工作台主轴方向移动。

进一步地，所述回转工作台上固定有连接板，待加工工件通过连接块与所述连接板固定连接。

进一步地，还包括：机床数控装置，所述机床数控装置控制第一移动部做沿垂直于回转工作台主轴方向的往复水平直线运动，控制第二移动部做沿回转工作台主轴方向的往复水平直线运动以及控制回转工作台做沿主轴方向的回转运动，实现第一移动部和/或第二移动部与控制回转工作台的复合运动控制。

本实用新型的有益效果为：

如前所述，汽车轮胎模具的活络模花纹块零件，有多种加工方式，在这些加工方式中，铣加工往往承担了加工过程中的大部分工作量，因汽车轮胎模具的活络模花纹块零件的曲面较多，所以通常需要使用昂贵的多轴数控加工中心进行相关的加工，这导致其加工成本高昂。

在汽车轮胎模具花纹块零件的生产过程中，为了尽可能多的避免铣加工而尽可能多的使用车加工来提升机加工过程的效率并控制成本，通常会选择上述的使用环状的整圈毛坯进行分割的方式来进行汽车轮胎模具花纹块零件的生产。

在使用本专机之前，斜直分割缝和曲折分割缝的活络模花纹块零件，使用如下方式加工：

使用多个(通常是两件毛坯环，加工一付花纹块)毛坯环，加工出一付花纹块零件：将毛坯环分割成单块后，经过铣立面等加工工序后，通过单块与单块间的装配及配合面之间的配合，拼接成一个整圈。此过程中，第一件毛坯环会被全部使用，第二件毛坯环只有很少的一部分(通常是1/8、1/9、1/10、1/11、1/12等)会被有效利用，同时，因汽车轮胎模具产品属单件小批量生产模式，不同型号的花纹块之间使用的毛坯环的尺寸并不相同(通常用较大差异)，所以，毛坯环之间并不通用。这造成了毛坯原材料的极大浪费。

此外，使用线切割之外的其他方式进行毛坯环的分割时，过程中材料的去除量大，材料的利用率较线切割低。

使用本专机后，因线切割的分割缝宽度小(0.1-0.3mm)，去除的材料少，同时，可以实现一件毛坯环加工出一付花纹块，极大的提高了材料的利用率，节约了材料成本。对不同类型分割缝的花纹圈，材料利用率提升约可达到20％～40％。同时本专机制造成本及加工成本低于其他铣床等加工装备，对环形工件分割加工综合效益高。

附图说明

图1是本实用新型环形工件用线切割机床结构示意图；

图2是本实用新型环形工件用线切割机床回转工作台示意图；

图3是本实用新型环形工件用线切割机床基座示意图；

图4是本实用新型装置待加工工件连接示意图；

图5是对应于立式结构机床的处于水平状态的工件；图6(a)是水平状态工件的竖直分割缝示意图；

图6(b)是水平状态工件的斜直分割缝示意图；

图6(c)是水平状态工件的曲折分割缝示意图；

图7为对应于卧式结构机床的处于竖直状态的工件；

图8(a)是竖直状态工件的竖直分割缝示意图；

图8(b)是竖直状态工件的斜直分割缝示意图；

图8(c)是竖直状态工件的曲折分割缝示意图；其中，1.可调节立柱，2.钼丝，3.储丝筒，4.悬臂，5.上滑座，6.下滑座，7.第一丝杠，8.机床基座，9.滑枕，10.变传动比置换器，11.主轴箱，12.回转工作台，13.连接板，14.连接块，15.工件，16.上丝架，17.导轨，18.第二丝杠，19.活络模花纹块，20.分割缝。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术里提到的现有的线切割机床存在的问题，本实用新型公开了一种环形工件15用线切割机床，如图1所示，包括：机床底座以及分别设置在机床底座上的回转工作台12和运丝机构；机床底座上设有能够沿垂直于回转工作台12主轴方向(Y轴)做往复水平直线运动的第一移动部，第一移动部上设有能够沿回转工作台12主轴方向(X轴)做往复水平直线运动的第二移动部；运丝机构固定在第二移动部上，第二移动部带动运丝机构实现沿回转工作台12主轴方向(X轴)的往复水平直线运动。

实施例一

机床基座8由水平的基座和横卧的主轴箱11构成，如图1所示；机床的其余各附件均安装在机床基座8上，此时回转工作台12的主轴方向与水平面平行。

图7给出了在卧式结构机床上加工的处于竖直状态的工件示意图；图8(a)-(c)分别给出了竖直状态工件活络模花纹块19上的不同分割缝20示意图。

优选地，如图2和图3所示，第一移动部包括：

下滑座6，安装在机床基座8上，与机床基座8的相对位置是固定的。其上安装第一丝杠7和上滑座5，由第一丝杠7带动上滑座5及其上的各零部件实现沿Y轴方向的水平往复直线移动。

需要说明的是，除了采用上述的丝杠传动实现上滑座5的运动以外，还可以采用其他驱动方式驱动上滑座5的运动，比如：电机驱动伸缩杆实现上滑座5的运动等。

优选地，如图2和图3所示，第二移动部包括：上滑座5上安装第二丝杠18和滑枕9，第二丝杠18带动滑枕9及其上的各零部件沿着导轨17实现沿X轴方向的水平往复直线移动。第二丝杠18由数控伺服电机带动并控制其运动，滑枕9即可实现独立的沿X轴方向的位移可控的往复直线运动，又可在机床数控装置的控制下，实现与下述数控回转工作台12部件相联合的可控复合运动。

需要说明的是，除了采用上述的丝杠传动实现滑枕9的运动以外，还可以采用其他驱动方式驱动滑枕9的运动，比如：电机驱动伸缩杆实现滑枕9的运动等。

运丝机构通过悬臂4安装在滑枕9上，悬臂4与滑枕9的相对位置固定。悬臂4上固定安装线切割机床的运丝机构的各零部件，并带动运丝机构沿X轴方向做水平往复直线运动。

如图3所示，储丝筒3、可调节立柱1、上丝架16和下丝架；储丝筒3和可调节立柱1分别固定在第二移动部上，上丝架16和下丝架分别固定在可调节立柱1上，储丝筒3里的钼丝2在电机驱动下沿着储丝筒3、上丝架16和下丝架循环运动；上丝架16和下丝架之间的部分为钼丝2工作部分，其和线切割机床的数控装置共同完成对工件15的脉冲放电，以对工件15进行线切割加工。

其中，可调节立柱1能够沿Y轴方向移动，可调节立柱1的移动能够带动上丝架一起运动，从而实现增大或者减小钼丝2工作部分的长度，以适应不同尺寸的工件。

需要说明的是，可调节立柱1沿Y轴方向的上下移动可以通过手动方式实现，也可以采用电机驱动的方式实现。

数控回转工作台12安装在机床基座8的主轴箱11上，由数控伺服电机，变传动比置换器10，数控检测装置，数控控制装置、主轴及其他机械辅助机构等共同构成的控制系统控制其作沿X轴线旋转的可控回转运动；在数控控制装置的控制下，其既可实现独立的在360°圆周之内任一角度或者角位移的可控回转运动，又可实现与上述滑枕9部件相联合的可控复合运动。

如图4所示，数控回转工作台12上装夹由连接板13，连接块14，被加工或者被分割工件15，连接件等共同组成的工装及工件部件。连接板13装夹在回转工作台12上，其上装夹连接块14和被加工零件，连接块14直接支撑被加工零件，使其与专用连接板13间留出一定的间隙，各零部件在水平状态下完成组装，组装状态见图4所示，然后装夹到机床的工作台上进行加工。在机床系统的控制下，完成工件15上各类分割缝的成型加工。

机床数控装置控制机床上滑座5及安装在其上的各零部件实现沿Y轴方向的可控水平往复直线运动；控制机床滑枕9及安装在其上的各零部件实现沿X轴方向的可控水平往复直线运动；控制机床数控回转工作台12及安装在其上的待加工零件实现沿X轴线旋转的可控回转运动；控制机床滑枕9和数控回转工作台12共同实现复合成型运动。

通过上述各部件组成的机床系统，可以实现汽车轮胎模具的活络模花纹块的上述三类分割缝的成型加工，使用该专用机床加工的活络模花纹块零件，满足零件的使用要求。具体实现方案如下：

以图1所示的机床坐标系，结合线切割机床上钼丝2的状态及其运动，对以上3类分割缝的形成过程进行分析，得到如下结果：

竖直分割缝-垂直于XY平面的钼丝2沿X轴方向的水平移动；

斜直分割缝-垂直于XY平面的钼丝2沿X轴方向的水平移动和工件15以图示状态放置后沿X轴线的回转运动组成的复合运动；

曲折分割缝-垂直于XY平面的钼丝2沿X轴方向的水平移动和工件15以图示状态放置后沿X轴线的回转运动组成的复合运动；

需要说明的是，除可用于加工上述活络模花纹块零件的分割缝外，该专用机床还可实现与以上零件的分割缝相似的其他环形工件15的相似特征的分割加工。

实施例二

在实施例一的基础上，机床基座8也可以设置为立式结构，此时回转工作台12的主轴方向与水平面垂直。图5给出了在立式结构机床上加工的处于水平状态的工件示意图；图6(a)-(c)分别给出了水平状态工件活络模花纹块上的不同分割缝20示意图。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (8)

1.一种环形工件用线切割机床，包括：机床底座以及分别设置在机床底座上的工作台和运丝机构；其特征在于，所述工作台为回转工作台；所述机床底座上设有能够沿垂直于回转工作台主轴方向做往复水平直线运动的第一移动部，所述第一移动部上设有能够沿回转工作台主轴方向做往复水平直线运动的第二移动部；所述运丝机构固定在所述第二移动部上。

2.如权利要求1所述的一种环形工件用线切割机床，其特征在于，所述第一移动部包括：下滑座、上滑座和第一丝杠；所述下滑座固定在机床底座上，所述上滑座和下滑座通过第一丝杠连接，所述第一丝杠带动上滑座沿垂直于回转工作台主轴方向做往复水平直线运动。

3.如权利要求1所述的一种环形工件用线切割机床，其特征在于，所述第二移动部包括：第二丝杠和滑枕；所述第二丝杠设置在第一移动部上，第二丝杠与滑枕连接，驱动所述滑枕沿回转工作台主轴方向做往复水平直线运动。

4.如权利要求3所述的一种环形工件用线切割机床，其特征在于，所述第二移动部上设有导轨，所述滑枕在第二丝杠的驱动下，沿着导轨运动。

5.如权利要求1所述的一种环形工件用线切割机床，其特征在于，所述运丝机构包括：储丝筒、可调节立柱、上丝架和下丝架；所述储丝筒和可调节立柱分别固定在第二移动部上，上丝架和下丝架分别固定在可调节立柱上，储丝筒里的钼丝在电机驱动下沿着储丝筒、上丝架和下丝架循环运动。

6.如权利要求5所述的一种环形工件用线切割机床，其特征在于，所述可调节立柱能够带动上丝架沿垂直于回转工作台主轴的方向移动。

7.如权利要求1所述的一种环形工件用线切割机床，其特征在于，所述回转工作台上固定有连接板，待加工工件通过连接块与所述连接板固定连接。

8.如权利要求1所述的一种环形工件用线切割机床，其特征在于，还包括：机床数控装置，所述机床数控装置控制第一移动部沿垂直于回转工作台主轴方向的往复水平直线运动，控制第二移动部沿回转工作台主轴方向的往复水平直线运动以及控制回转工作台沿主轴方向的回转运动，实现第一移动部和/或第二移动部与控制回转工作台的复合运动控制。