CN2799146Y - 短行程往复线切割加工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种短行程往复线切割加工装置，是对传统往复线切割加工机床的改进，其特点是丝筒驱动电机是一种变频器控制的可调速交流电机，它还包括一带有PLC控制的线切割机床电气部分，所述PLC的输入端口中，X0、X1分别通过常开的启动开关、选择开关接地，X2、X3分别通过常开的正极限开关、反极限开关接地，X4、X5分别通过常闭的停止开关、限位停止开关接地，其余端口空置；其输出端口中，Y0与C0、Y1与C1、Y2与C2各为一组触点，其中，Y0与Y1为一组选择开关，C0与C1短接并连接变频器的公共端，C2接0V，Y0、Y1分别与变频器的M0端子、M1端子相连接。

Description

短行程往复线切割加工装置

(一)技术领域：

本实用新型涉及一种线切割加工装置，特别是涉及一种短行程往复线切割加工装置。

(二)背景技术：

传统的快走丝线切割机床采用贮丝筒均匀排丝，丝筒高速旋转时拖板同时带动丝筒作往复定向运动；当拖板碰到限位开关时便改变丝筒运转方向，周而复始重复使用丝筒上的电极丝进行对工件的切割加工。传统线切割加工装置存在的问题是：被加工件表面会产生明显的黑白条纹和较深的换向丝痕，从而远远超过被线切割加工的工件所要求的光洁度；即使作多次往复切割加工也难于消除丝痕。

鉴于上述情况，有人研制出一种短行程往复线切割加工装置。它包括机床床身、垂直安装于床身上的立柱、安装于立柱上的上臂、下臂、安装于上、下臂上的导轮、所述上臂一侧通过丝杆运动副与立柱活动连接，

与所述上下臂同一侧的设置在机床床身上面的加工工作台、设置在工作台下的工作台下拖板、用于驱动工作台和工作台下拖板运动的步进电机、机械传动装置、

安装于立柱另一侧的贮丝筒拖板、安装于贮丝筒拖板上的贮丝筒、一个用于驱动贮丝筒转动的丝筒驱动电机，所述的丝筒驱动电机是一种可调速直流电机，

它还包括由单片机、单板机、继电器组成的控制电路，该控制电路输出电信号控制直流电机规律化的顺转和逆转，顺转和逆转的时间差为一个大于零的定值，从而贮丝筒规律化完成顺转和逆转，或，通过安装于两端的行程开关的通断电变化来改变相对应的继电器通断状态，从而改变电机转向。

要进行工件加工时，待加工工件被置于机床的工作台上，该工作台由工作台及下拖板驱动电机通过上述机械传动装置完成X轴、Y轴方向的运动，绕经贮丝筒的电极丝在规律化完成顺转和逆转的丝筒驱动电机的带动下对待加工工件完成短行程往复线切割加工。

现有技术中的短行程往复线切割加工装置加工的光洁度明显提高。但它还存在如下不足：①使用单片机、单板机控制要配合使用较多的继电器，硬件故障点相对较多，可靠性不能令人满意；②直流电机存在碳刷磨损的问题，寿命短，成本高；③单片机、单板机一旦烧录好芯片不能随意更改，升级、改进不方便。

(三)发明内容：

本实用新型旨在提供一种可靠性更好且能方便实现功能升级的短行程往复线切割加工装置。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种短行程往复线切割加工装置，包括

机床床身、垂直安装于床身上的立柱、安装于立柱上的通过丝杆运动副与立柱活动连接的上臂、下臂、安装于上臂下臂上的导轮、

与所述上下臂同一侧的设置在机床床身上面的加工工作台、设置在工作台下的工作台下拖板、用于驱动工作台和工作台下拖板运动的步进电机、机械传动装置、

安装于立柱另一侧的贮丝筒拖板、安装于贮丝筒拖板上的贮丝筒、一个用于驱动贮丝筒转动的丝筒驱动电机，

它还包括一个输出电信号给丝筒驱动电机的控制电路，该控制电路输出的电信号控制直流电机规律化的顺转和逆转，顺转和逆转的时间差为一个大于零的定值，其特征在于：

所述丝筒驱动电机为变频电机，它还包括一个由变频电机变频器、控制电火花工作的继电器、可编程序控制器PLC组成的控制电路，

所述可编程序控制器PLC为固定式或模块式，它包括I/O模块、至少一个CPU模块、电源模块、显示面板、内存、底板或机架，其中，

所述CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路，它通过I/O模块与外接的编程设备相连接，按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

所述内存主要用于存储程序及数据。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI)，开关量输出(DO)，模拟量输入(AI)，模拟量输出(AO)等模块。

所述电源模块，其接入端接入220V电源，其稳压直流电压24V输出端与PLC控制器的S/S端相连接；它提供给PLC各模块的集成电路提供24V的工作电源。

编程器为手持型编程器或由计算机(运行编程软件)充当编程器。用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。

所述显示面板有指示灯，用于反映CPU产生的控制信号或线切割加工装置的工作状态信号。

上述可编程序控制器PLC的8个输入端口中，X0通过常开的启动开关接地，X1通过常开的选择开关接地，X2通过常开的正极限开关接地，X3通过常开的反极限开关接地，X4通过常闭的停止开关接地，X5通过常闭的限位停止开关接地，其余端口空置；

可编程序控制器PLC的6个输出端口中，Y0与C0为一组触点，Y1与C1为一组触点，Y2与C2为一组触点，其中，Y0与Y1为一组选择开关，C0与C1短接并连接变频电机变频器的公共端，C2接0V，Y0与变频电机变频器的M0端子相连接，PLC输出端子Y1与变频器的M1端子相连接；

继电器线圈的24V端与稳压直源的稳压直流电压24V输出端相连接，其线圈的0V端接地。

本实用新型由于采用变频器和PLC实现线切割加工装置的短行程往复加工，与使用单片机、单板机、继电器控制可调速直流电机实现短行程往复线切割加工装置相比，具有以下优点：①采用PLC控制器，通过软件编程实现很多逻辑控制功能，省略了很多继电器等硬件，硬件故障点更少，可靠性更高；②采用交流电机，寿命长，成本低；③PLC控制器可通过软件编程就可以实现功能升级，方便快速。本实用新型可靠性更好且能方便实现功能升级，实现了发明目的。

(四)附图说明：

以下将结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明：

附图1为本实用新型实施例的结构示意图。

图2是本实用新型的丝筒短行程往复走丝示意图；

图3是本实用新型线切割机床电气控制部分示意图；

附图中各序号分别为：1、机床床身；2、下拖板；3、上拖板；4、下臂；5、导轮；6、上臂；7、立柱；8、丝筒驱动电机；9、贮丝筒；10、贮丝筒上拖板；11、贮丝筒下拖板；12、电器箱；13、正向行程开关；14、反向行程开关；15、钼丝；16、限位保护开关

(五)具体实施方式：

下面结合来附图和具体实施方式对本实用新型做具体说明：

参见附图1，本实用新型的实施例包括：机床床身1、垂直安装于床身1上的立柱7、安装于立柱7上的通过丝杆运动副(图中未标示)与立柱活动连接的上臂6、下臂4、安装于上臂下臂上的导轮5、

与所述上下臂同一侧的设置在机床床身1上面的加工工作台上拖板3、设置在工作台上拖板3下的工作台下拖板2、用于驱动工作台和工作台下拖板运动的步进电机(分别位于上拖板和下拖板的下方，机床床身内，图中未标示)、机械传动装置(机床床身内，图中未标示)、

安装于立柱7另一侧的贮丝筒上拖板10、贮丝筒下拖板11、安装于贮丝筒拖板上的贮丝筒9、一个用于驱动贮丝筒9转动的丝筒驱动电机8，

所述的丝筒驱动电机8为可无级调速交流变频电机，

它还包括一个安装于电器箱12内的输出电信号给丝筒驱动电机8的由变频电机变频器AMD(台达公司生产的台达牌VFD-M，0.4KW)、控制电火花工作的继电器、可编程序控制器PLC组成的控制电路，该控制电路输出的电信号控制变频电机规律化的顺转和逆转，顺转和逆转的时间差为一个大于零的定值，从而贮丝筒上的钼丝15实现短行程往复运动。

所述可编程序控制器PLC为台达公司生产的台达牌DVP-14ES型PLC，它包括I/O、CPU模块、电源模块、显示面板、内存、底板或机架，其中，

所述CPU主要由运算器、控制器、寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态总线构成，CPU单元还包括外围芯片、总线接口及有关电路，它通过I/O模块与外接的编程设备相连接，按PLC的系统程序赋予的功能接收并存贮用户程序和数据，用扫描的方式采集由现场输入装置送来的状态或数据，并存入规定的寄存器中，同时，诊断电源和PLC内部电路的工作状态和编程过程中的语法错误等。进入运行后，从用户程序存贮器中逐条读取指令，经分析后再按指令规定的任务产生相应的控制信号，去指挥有关的控制电路。

所述内存主要用于存储程序及数据。

CPU的控制器控制CPU工作，由它读取指令、解释指令及执行指令。但工作节奏由震荡信号控制。运算器用于进行数字或逻辑运算，在控制器指挥下工作。寄存器参与运算，并存储运算的中间结果，它也是在控制器指挥下工作。

I/O模块集成了PLC的I/O电路，其输入暂存器反映输入信号状态，输出点反映输出锁存器状态。输入模块将电信号变换成数字信号进入PLC系统，输出模块相反。I/O分为开关量输入(DI)，开关量输出(DO)，模拟量输入(AI)，模拟量输出(AO)等模块。

所述电源模块，其接入端接入220V电源，其稳压直流电压24V输出端与PLC控制器的S/S端相连接；它提供给PLC各模块的集成电路提供24V的工作电源。

本实用新型的实施例中，PLC外接计算机充当编程器。用于编程、对系统作一些设定、监控PLC及PLC所控制的系统的工作状况。

所述PLC显示面板上有指示灯，用于反映线切割加工装置的工作状态信号。

上述可编程序控制器PLC的8个输入端口中，X0通过常开的启动开关接地，X1通过常开的选择开关接地，X2通过常开的正极限开关接地，X3通过常开的反极限开关接地，X4通过常闭的停止开关接地(此时为人工控制停机状态)，X5通过常闭的限位停止开关接地(此时为自动停机保护状态)，其余端口空置；

可编程序控制器PLC的6个输出端口中，Y0与C0为一组触点，Y1与C1为一组触点，Y2与C2为一组触点，其中，Y0与Y1为一组选择开关，C0与C1短接并连接变频电机变频器的公共端，C2接0V，Y0与变频电机变频器的M0端子相连接，PLC输出端子Y1与变频器的M1端子相连接。

PLC输出端子Y0与变频器的M0端子相连接，当Y0接通M0时，正转。

PLC输出端子Y1与变频器的M1端子相连接，当Y1接通M1时，默认反转。

继电器J为控制电火花工作的继电器，其线圈的24V端与稳压直源的稳压直流电压24V输出端相连接，其线圈的0V端接地。其线圈的0V端接与Y2相连接，当Y2输出为0V时，继电器J吸合，切断高频，电火花不工作。

以下简要说明本实用新型实施例的工作原理和过程：

如图1所示，图中向左和向右的箭头分别表示电机旋转时带动电机上拖板在左行程开关13(LH)和右行程开关14(RH)之间向左和向右移动的上程和下程，处于上程时电机顺转，而处于下程时电机逆转，通过拖板的左右往复移动使整齐密排在丝筒上的电极丝可来回进入加工火花腐蚀区，这样可重复使用丝筒上的电极丝。按下启动按钮(X0)，丝筒驱动电机8正转(Y0)，电火花启动，正转5S后，电机停止，电火花(Y2)停止，电机停1S后，电机反转(Y1)，电火花停止1.2S后再次启动。电机反转4S后，电机又停止，电火花又停止，电机停1S后，电机正转，电火花停止1.2S后再次启动，电机正转5S后停止，电火花停止，如此往复运动，当碰到正向行程开关13(X2)时，电机停止，电火花停止，电机停止1S后，电机反转(Y1)，电火花停止1.2S后再次启动，电机反转5S后，电机停止，电火花停止，电机停止1S后，电机正转，电火花停止1.2S后再次启动，电机正转4S后，电机停止，电火花停止，电机停止1S后，电机反转，电火花停止1.2S后再次启动，电机反转5S后，电机停止，如此往复运行，实现了丝筒的短行程双向不等量往复运动，可加工出无丝痕的具有高光洁度的被加工件。当碰到反向行程开关14(X3)时，电机停止，电火花停止，电机停止1S后重复开始，循环执行。这样，运丝电机在作正向或反向直线运动时，其钼丝15的移动路径是由很多往复不一的短行程叠加而成。同时，在机械传动装置中的螺杆、螺母的啮合传动作用下，上述丝筒驱动电机8带动丝筒上的拖板，从而使丝筒9既作旋转运动，又作直线移动；当移动的拖板两端的撞块碰到行程开关13、14时，通过行程开关的接触片的通断电变化来改变相对应的继电器通断状态，从而改变电机转向，也改变了丝筒直线移动方向；如此，使整筒密排的电极丝均能进入加工部位，配以电火花作用就可进行线切割加工。当正反行程开关有任何一个或两个失灵时，碰到限位保护开关16(X5)时，全部PLC输出将全被停止。

通过与PLC连接的编程器——计算机，可方便地通过软件编程就可以实现功能升级，调整有关的加工参数，以适应不同材料、不同厚度和不同精度的加工要求。

当然，在本实用新型的发明构思下，本实用新型有多种实施形式，本领域技术人员阅读本说明书后毋需付出创造性劳动即可再现出，在此就不详述了。

Claims (1)

1、一种短行程往复线切割加工装置，包括机床床身、垂直安装于床身上的立柱、安装于立柱上的通过丝杆运动副与立柱活动连接的上臂、下臂、安装于上臂下臂上的导轮、

与所述上下臂同一侧的设置在机床床身上面的加工工作台、设置在工作台下的工作台下拖板、用于驱动工作台和工作台下拖板运动的步进电机、机械传动装置、

安装于立柱另一侧的贮丝筒拖板、安装于贮丝筒拖板上的贮丝筒、一个用于驱动贮丝筒转动的丝筒驱动电机，

它还包括一个输出电信号给丝筒驱动电机的控制电路，该控制电路输出的电信号控制直流电机规律化的顺转和逆转，顺转和逆转的时间差为一个大于零的定值，其特征在于：

所述丝筒驱动电机为变频电机，

它还包括一个由变频电机变频器、控制电火花工作的继电器、可编程序控制器PLC组成的控制电路，

所述可编程序控制器PLC为固定式或模块式，它包括I/O模块、至少一个CPU模块、电源模块、显示面板、内存、底板或机架，

所述可编程序控制器PLC的8个输入端口中，X0通过常开的启动开关接地，X1通过常开的选择开关接地，X2通过常开的正极限开关接地，X3通过常开的反极限开关接地，X4通过常闭的停止开关接地，X5通过常闭的限位停止开关接地，其余端口空置；

可编程序控制器PLC的6个输出端口中，Y0与C0为一组触点，Y1与C1为一组触点，Y2与C2为一组触点，其中，Y0与Y1为一组选择开关，C0与C1短接并连接变频电机变频器的公共端，C2接0V，Y0与变频电机变频器的M0端子相连接，PLC输出端子Y1与变频器的M1端子相连接；

所述继电器线圈的24V端与PLC中电源模块的稳压直流电压24V输出端相连接，其线圈的0V端接地。