专利名称：多头数控电火花线切割机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种数控线切割机床，具体涉及一种多头数控电火花线切割机。该线切割机上设有多个高频切割头(或称切割区域)，可同时对多组叠置的工件或多个单个工件进行加工。
背景技术：
电火花线切割加工，由于其加工效率高、稳定可靠、经济耐用、维修方便等优点，特别是能对各类超硬工件(导电材料)进行加工的特点，使该技术已被广泛应用于模具加工及汽车、拖拉机、仪器仪表、精密机械等工业领域和科学研究中。普通线切割机床包括床身、立柱、上线臂、下线臂、十字拖板、走丝机构和电气控制装置，走丝机构中，由电极丝经卷丝筒、上下导轮构成一个封闭循环的回路，在回路中形成一个高频切割头；并且在电极丝的进线端上设置导电块，导电块接高频电源负极，使电极丝带高频负电，而工件夹具则接高频电源正极，工件带高频正电，从而电极丝与工件间发生电蚀作用，从而电极丝切割工件。
由于电火花线在切割加工时几乎无切割加工力，因此特别适合于加工一些小型精巧零件。但若一台机床只对单个小件加工，机床的使用效率就很低，因此常采用多个小件上下叠置同时加工的方法(对于非平板型零件需用专用夹具装夹)。但是，由于(1)机械结构及装卸速度和装夹刚性等方面的限制；(2)为达到最佳切割生产率及切割质量；(3)有利于电解液的充分喷淋等原因，故叠置加工的工件个数不能过多，而必须限制在一定的范围(一般为4～8个)，这最终也就限制了单台机床使用效率的提高。
由于有些小件的生产批量极大，虽然用夹具可使4～8个小件装夹在一起同时加工，但仍需要配备数量可观的机床才能满足要求。这样对设备的总投资及由此带来的车间面积增大而形成的厂房投资等均极大地增加。
对此情况，最简单的解决方法可由在一台机床上设置多套切割部分的机械部件(包括卷丝机构及线架等)来对应地加工一组工件，同时对应由多套电气装置提供切割高频电源及控制。这样，相对于多台独立的机床来说，确实节约了一些机械装置和减少一点占地面积，但是与一台独立的普通机床相比，其体积及繁复程度还是增加了许多，使机床的搬运、安装、调整及维修等难度也大大增加。
因此，“如何将多台单独的线切割机有机组合起来，设计出能同时加工多个工件或多组叠置工件的线切割机，并尽可能地降低设备的总投资成本和运行成本”成为本行业技术人员近年来的主要研究方向。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种多头数控电火花线切割机，以该线切割机能同时加工多个工件或多组叠置工件，并尽可能地减少电极丝的负荷，延长电极丝的使用寿命和保证加工精度。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是一种多头数控电火花线切割机，主要由卷丝筒、上导轮和下导轮构成的走丝机构、上线臂、下线臂、床身、立柱、十字拖板、工作台面和电气控制装置组成；其创新点在于所述上线臂上沿臂长方向排列设有上导轮，下线臂上沿臂长方向排列设有下导轮，上导轮和下导轮一一对应组成多组导轮对，并且位于同一平面上；卷丝筒上引出的一根电极丝在各导轮对上，依次按矩形波形状绕丝，以此构成封闭循环回路；该封闭循环回路中，绕在上线臂与下线臂之间的各段电极丝分别构成高频切割头，各高频切割头一一垂直于工作台面；并且，所述各高频切割头的上下两端设有导电块，导电块与电极丝接触；各导电块接高频电源负极，工作台面上的各工件夹具接高频电源正极。
上述技术方案中的有关内容解释如下1、上述方案中，电极丝供电具体方式具有以下两种较佳方案a、所述各工件夹具接同一高频电源的正极，各导电块接该高频电源的负极，以此以一高频电源对各高频切割头并联供电，构成高频切割头的并联供电结构。该方案为最佳方案，每个高频切割头上的工作电压相等，并且，电极丝上也只承受原电流值的二分之一。b、对应于每个高频切割头，分别设置一高频电源，各工件夹具分别与各高频电源的正极连接，各导电块接高频电源的负极，以此构成高频切割头的独立供电结构。该方案就是对高频切割头分别以一高频电源独立供电，并要有相应独立的控制电路相配，这样，其工作性能是最佳的，但成本相应较高。
2、上述方案中，构成高频切割头的数量，较佳为2～5个，3个最佳。
3、上述方案中，为保证各高频切割头位于同一平面上，并且一一垂直于工作台面，导向电极丝的上导轮和下导轮就需作径向和轴向的调整，为此，可用以下径向轴向调整机构将上导轮和下导轮分别安装于上线臂和下线臂上径向轴向调整机构由一支撑轴和卡紧螺母构成；支撑轴的前端上开有径向偏心孔，该偏心孔的轴线与支撑轴的轴线平行，并相距有一偏心距，上导轮和下导轮后部的组件嵌入该偏心孔中，并以螺钉固定；支撑轴穿设于上线臂或下线臂上的轴向通孔中，其前后两端上设置卡紧螺母，其中，一端上设一个，另一端上设两个，并以两端的卡紧螺母将支撑轴固定在上线臂或下线臂上。
4、上述方案中，所述导电块固定于上线臂或下线臂上。
5、上述方案中，当构成高频切割头数量较多时，就需适当延长上线臂和下线臂，为保证刚性，可以采取以下方案a、将上线臂和下线臂的同侧的端部以竖向支撑杆连接，构成“C”型线架，其竖向支撑杆连接支撑于立柱上。
b、所述床身上对应上线臂和下线臂的两端分别设置有一立柱，上线臂和下线臂的两端与两侧立柱连接，以此构成“口”型线架。
6、上述方案中，所述电气控制装置可采用现有通常的数控线切割机上的电气控制装置即可，并且数量为一套即可，以一套电气控制装置控制各个高频切割头。
本实用新型设计原理是适当加长上线臂和下线臂，用同一根电极丝在一垂直平面上按矩齿波形状绕丝，以构成多个高频切割头；工作台面上对应各高频切割头形成多个加工工位，在各工位上以工件夹具安装好工件(可以是单个工件或叠置的多个工件)，机床运行时，工作台面按数控轨迹移动，各高频切割头同时加工各工位上的工件。因此，本线割机只是在原普通的一台线切割机上的基础上改变了电极丝绕丝的路径，增加了几个上下导轮，其它部分均未改变和增加部件，即实现了多组工件的同时加工，达到原几台线切割机的生产效率。
由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点1、技术方面1)由于本机的电极丝是在一垂直平面上按矩齿波形状绕丝，与普通单切割头的线切割机相比，电极丝的长度稍有增加，但其运转时的阻力并未大幅增加，电极丝的寿命和加工精度基本不受影响。
2)同样由于本机的电极丝是在一垂直平面上按矩齿波形状绕丝，并且，采用了轴向径向调整机构来安装导轮，因此电极丝安装调整起来方便、易行、可靠。
3)由于本机对各高频切割头采用并联供电或独立供电的方式，各高频切割头的工作电压相等、稳定，互不影响；并且，各电极丝上承受的工作电流值也减小了，电极丝损耗减小。
2、经济方面1)节省投资。
以三个高频切割头为例，完成同样批量的产品工件，其机床台份数可减少三分之二，随之由于车间占地面积亦可相应减少二分之一以上。这样对设备及厂房的相应投资均可大大减少。
2)节省运行成本。
a.由于本设计中，机械部分的运行功率没有变化，故而消耗的电能亦只是原来(用三台机)的三分之一；b.由于本机对各高频切割头采用并联供电或独立供电的方式，与以往单切割头的线割机相比，其电极丝上流经的工作电流值未增加，甚至还减少至二分之一，其电极丝寿命延长。
附图1为本实用新型结构示意图；附图2为本实用新型上导轮和下导轮的轴向径向调整机构；附图3为实施例一电极丝及工件夹具部分的电气接线示意图；附图4为实施例一电极丝及工件夹具部分的电路示意图；附图5为实施例二电极丝及工件夹具部分的电气接线示意图；附图6为实施例二电极丝及工件夹具部分的电路示意图。
以上附图中1、卷丝筒；2、上导轮；3、下导轮；4、上线臂；5、下线臂；6、床身；7、立柱；8、十字拖板；9、工作台面；10、电极丝；11a、导电块；11b、导电块；11c、导电块；11d、导电块；12、工件夹具；13a、第一高频切割头；13b、第二高频切割头；13c、第三高频切割头；14、支撑轴；15、卡紧螺母；16、偏心孔；17、竖向支撑杆；18、工件。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述实施例一参见附图1所示，一种多头数控电火花线切割机，主要由卷丝筒1、上导轮2和下导轮3构成的走丝机构、上线臂4、下线臂5、床身6、立柱7、十字拖板8、工作台面9和电气控制装置组成；所述上线臂4上沿臂长方向排列设有上导轮2，下线臂5上沿臂长方向排列设有下导轮3，上导轮2和下导轮3一一对应组成三组导轮对，并且位于同一垂直平面上；卷丝筒1上引出的一根电极丝10在各导轮对上，依次按矩形波形状绕丝，以此构成封闭循环回路；该封闭循环回路中，绕在上线臂4与下线臂5之间的三段电极丝10分别构成三个高频切割头13a、13b、13c，各高频切割头13a、13b、13c一一垂直于工作台面9。
上线臂4和下线臂5的同侧的端部以竖向支撑杆17连接，构成“C”型线架，其竖向支撑杆17连接支撑于立柱7上，以保证线架的刚性。当然，为保证更高的刚性，也可以在床身6上对应上线臂4和下线臂5的两端各设置一立柱7，上线臂4和下线臂5的两端与两侧立柱7连接，以此构成“口”型线架(图中未画出)。
参见附图2所示，所述上导轮2和下导轮3通过径向轴向调整机构分别安装于上线臂4和下线臂5上；该径向轴向调整机构由一支撑轴14和卡紧螺母15构成，支撑轴14的前端上开有径向偏心孔16，该偏心孔16的轴线与支撑轴14的轴线平行，并相距有一偏心距，上导轮2和下导轮3后部的组件嵌入该偏心孔16中，并以螺钉固定；支撑轴14滑动穿设于上线臂4或下线臂5上的轴向通孔中，其前后两端上设置卡紧螺母15，其中，前端上设一个，后端上设两个，并以两端的卡紧螺母15将支撑轴14固定在上线臂4和下线臂5上。作调整时，按以下三步骤1)、先将三个卡紧螺母15都松开，支撑轴14即在通孔中作轴向移动，用专用的对刀样板初调轴向位置，再旋紧三个卡紧螺母15，后端的两个卡紧螺母15即在轴向卡死定位；2)、进行径向调整，松开前端的卡紧螺母15，转动导轮2、3及支撑轴14，因其导轮2、3是固定在偏心孔16中的，转动时，其径向位置即发生了变化，当调整到位时，再旋紧前端的卡紧螺母15即可，径向也定位住了；3)、用对刀附件(设备上原有)精调高频切割头的垂直度及Y向位置。最后，保证三个高频切割头13a、13b、13c位于同一平面上，该平面平行位于上线臂4和下线臂5的前方，并且，三个高频切割头13a、13b、13c均垂直于工作台面。
参见附图3所示，所述各高频切割头13a、13b、13c的两端设有导电块11a、11b、11c、11d，各导电块11a、11b、11c、11d与电极丝10接通；各导电块11a、11b、11c、11d并联接同一高频电源的负极，各工件夹具12并联接该高频电源正极，以此构成高频切割头13a、13b、13c的并联供电结构。导电块11a、11b、11c、11d分布的具体位置是在上线臂4上设有两导电块11a、11b，一块设在第一高频切割头13a的首部，另一块设在连接有电极丝10的两上导轮2之间，即第二高频切割头13b和第三高频切割头13c之间；在下线臂5上也设有两导电块11c、11d，一块设在连接有电极丝10的两上导轮2之间，即第一高频切割头13a和第二高频切割头13d之间，另一块设在第三高频切割头13c的尾部。
该部分电气示意图如附图4所示，从图中我们可看出每一高频切割头13a、13b、13c分路上的工作电流值只有1/2I(这里假设每一工位上加工的工件相同，数量相等，I是指原单切割头线切割机上的电极丝工作电流值)，即每个高频切割头13a、13b、13c的分路上流经的工作电流比原单切割头线切割机上的工作电流减少了一半，电极丝损耗减少，寿命延长。
实施例二参见附图1、附图2所示，一种多头数控电火花线切割机，主要由卷丝筒1、上导轮2和下导轮3构成的走丝机构、上线臂4、下线臂5、床身6、立柱7、十字拖板8、工作台面9和电气控制装置组成；参见附图5所示，所述上线臂4和下线臂5上也如实施一一样，设置有四个导电块11a、11b、11c、11d，只是对应每个高频切割头13a、13b、13c，设有三个独立的高频电源A、B、C，各高频电源A、B、C的负极与各导电块11a、11b、11c、11d连接，而各工件夹具12则分别与高频电源A、B、C的正极相连，以此构成高频切割头13a、13b、13c的分别独立供电结构。
该部分电气示意图如附图6所示，从图中我们可看出每一高频切割头13a、13b、13c分路上的工作电流值也只有1/2I(这里假设每一工位上加工的工件相同，数量相等，I是指原单切割头线切割机上的电极丝工作电流值)，即每个高频切割头13a、13b、13c的分路上流经的工作电流比原单切割头线切割机上的工作电流减少了一半，电极丝损耗减少，寿命延长。其它同实施例一，这里不再赘述。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种多头数控电火花线切割机，主要由卷丝筒[1]、上导轮[2]和下导轮[3]构成的走丝机构、上线臂[4]、下线臂[5]、床身[6]、立柱[7]、十字拖板[8]、工作台面[9]和电气控制装置组成；其特征在于所述上线臂[4]上沿臂长方向排列设有上导轮[2]，下线臂[5]上沿臂长方向排列设有下导轮[3]，上导轮[2]和下导轮[3]一一对应组成多组导轮对，并且位于同一平面上；卷丝筒[1]上引出的一根电极丝[10]在各导轮对上，依次按矩形波形状绕丝，以此构成封闭循环回路；该封闭循环回路中，绕在上线臂[4]与下线臂[5]之间的各段电极丝[10]分别构成高频切割头，各高频切割头一一垂直于工作台面[9]；并且，所述各高频切割头的上下两端设有导电块，导电块与电极丝[10]接触；各导电块接高频电源负极，工作台面[9]上的各工件夹具[12]接高频电源正极。
2.根据权利要求1所述的多头数控电火花线切割机，其特征在于所述各工件夹具[12]接同一高频电源的正极，各导电块接该高频电源的负极，以此以一高频电源对各高频切割头并联供电，构成高频切割头的并联供电结构。
3.根据权利要求1所述的多头数控电火花线切割机，其特征在于对应于每个高频切割头，分别设置一高频电源，各工件夹具[12]分别与各高频电源的正极连接，各导电块接高频电源的负极，以此构成高频切割头的独立供电结构。
4.根据权利要求1所述的多头数控电火花线切割机，其特征在于所述封闭循环回路中，绕在上线臂[4]和下线臂[5]之间的电极丝段有2～5根，分别构成2～5个高频切割头。
5.根据权利要求1所述的多头数控电火花线切割机，其特征在于所述上导轮[2]和下导轮[3]通过径向轴向调整机构分别安装于上线臂[4]和下线臂[5]上；该径向轴向调整机构由一支撑轴[14]和卡紧螺母[15]构成，支撑轴[14]的前端上开有径向偏心孔[16]，该偏心孔[16]的轴线与支撑轴[14]的轴线平行，并相距有一偏心距，上导轮[2]和下导轮[3]后部的组件嵌入该偏心孔[16]中，并以螺钉固定；支撑轴[14]滑动穿设于上线臂[4]或下线臂[5]上的轴向通孔中，其前后两端上设置卡紧螺母[15]，其中，一端上设一个，另一端上设两个，并以两端的卡紧螺母[15]将支撑轴[14]固定在上线臂[4]或下线臂[5]上。
6.根据权利要求1所述的多头数控电火花线切割机，其特征在于所述导电块固定于上线臂[4]或下线臂[5]上。
7.根据权利要求1所述的多头数控电火花线切割机，其特征在于所述上线臂[4]和下线臂[5]的同侧的端部以竖向支撑杆[17]连接，构成“C”型线架，其竖向支撑杆[17]连接支撑于立柱[7]上。
8.根据权利要求1所述的多头数控电火花线切割机，其特征在于所述床身[6]上对应上线臂[4]和下线臂[5]的两端分别设置有一立柱[7]，上线臂[4]和下线臂[5]的两端与两侧立柱[7]连接，以此构成“口”型线架。
专利摘要一种多头数控电火花线切割机，其特征在于上线臂和下线臂上沿臂长方向排列设有上导轮和下导轮，上导轮和下导轮一一对应组成多组导轮对，并且位于同一平面上；卷丝筒上引出的一根电极丝在各导轮对上，依次按矩形波形状绕丝，以此构成封闭循环回路；该封闭循环回路中，绕在上线臂与下线臂之间的各段电极丝分别构成高频切割头，各高频切割头一一垂直于工作台面；并且，所述各高频切割头的上下两端设有导电块，导电块与电极丝接触；各导电块接高频电源负极，工作台面上的各工件夹具接高频电源正极。本实用新型在实现多个切割头分别加工多个工件或多组叠置工件的同时，尽可能地减少了电极丝的负荷，延长了电极丝的使用寿命和保证加工精度。
文档编号B23H7/10GK2875667SQ20062006980
公开日2007年3月7日 申请日期2006年2月28日 优先权日2006年2月28日
发明者孙抗修, 周越中, 郑留杰 申请人:苏州普光机电有限公司