往复走丝电火花线切割机床的制作方法

专利名称：往复走丝电火花线切割机床的制作方法
技术领域：
往复走丝电火花线切割机床
(一) 技术领域 本实用新型涉及一种往复走丝电火花线切割机床，属于电火花
线切割机床技术领域。
(二) 背景技术
现有技术中，电火花线切割机床包括低速、中速、高速走丝电 火花线切割机三大类。
低速走丝电火花线切割机采用铜丝作电极丝，电极丝为单向运 动，其最大特点是加工精度高，售价高。其中顶级的如瑞士夏米尔 公司的千系列机床、日本三菱电机公司的PA系列超高精度机床、 日本牧野公司的UPJ-2超精密机床等，加工精度在±0. 002rnn以内， 表面粗糙度Ra<0. 2,，每台售价一般在200万元以上。高档机精 度在±0.003 ,左右，如夏米尔公司的240CG、 44GGG机，日本三 菱电机公司的FA-V超高速高性能机等。每台售价在100万元以上。 中档的切割精度可达土0.005mn, —般在50 80万^￡/台。如瑞士阿 奇公司的XENON、夏米尔公司的380，日本沙迪克公司的AQ系列、 三菱电机公司的FA系列等。
此外，低速走丝电火花线切割机的切割效率高，目前一次切割 的最高效率可达500rmi7min,
低速走丝电火花线切割机床一般都具备自动穿丝、锥度切割功 能，在中高档机中还具有浸入式加工功能。具有上述浸入式加工功能的低速走丝电火花线切割机中，它包 括一个密闭的液箱，电极丝经位于密闭液箱上方的宝石过丝器向下 竖直地从液箱中穿过，经密闭液箱下方的宝石过丝器回到je丝筒。 固定工件的工作台置于密闭液箱中的液面下，并位于加工区内。在 经加工工件的电极丝的上、下方，还分别置有两个对准电极丝割缝 的喷液嘴，上下两个喷液嘴同时以较大压力等压力地对准电极丝割 缝喷液，以实现排屑、冷却功能。
具有上述浸入式加工功能的低速走丝电火花线切割机，其不足
在于1 、走丝速度慢，大约为0. 1m/s,这增大了排屑难度，无 法加工500imi以上厚度的工件。在加工时，由于割缝小，冷却液不 易进入割缝中部，同时，由子低速走丝电火花线切割机的走丝速度 慢(0.1m/s)，割缝中部产生的金属屑也难以被电极丝带出，这些 均导致了割缝中部排屑面难，这直接影晌了光洁度；2、密闭液箱 的密封难，电极丝从上臂顶端的上主导轮竖直地穿入液箱，最后从 液箱中竖直地穿出回到下臂顶端的上下主导轮,这给密封提出了很 大的难羅，其成本高；3、难以加工大厚度的工件，現有技术中， 500tiin以上厚度的工件无法加工。
在中速、高速走丝电火花线切割机床中，常采用钼丝作电极丝, 其价格低、加工精度不高。它与低速走丝电火花线切割机有很大的 差异。其电极丝为往复运动。往复走丝电火花线切割机的切割效率 与低速走丝电火花线切割机也相距甚大，高速走丝电火花线切割机 的切割效率一直徘徊在60—80mnf/inin。现有的往复走丝电火花线切割机床，包括机座、运丝机构、线 架、工作台、工作液系统、机床电器、数控系统及高频电源几大部 分，其中，
运丝机构通常包括运丝拖板导轨副、传动组件、运丝电机、联 轴器、同步带传动机构、运丝上下拖板、固定安装于运丝上拖板的 贮丝筒、行程开关，贮丝筒在运丝电机驱动下做旋转运动，同时做
水平往复直线运动，实现排丝、放丝；
线架包括固定在机座上的立柱及与立柱相连接的水平的上臂、 水平的下臂及若干导轮；
绕于贮丝筒上的电极丝从贮丝筒引出后，经若干过渡导轮、上、 下主导轮在水平的上臂、下臂顶端一俩的上、下主导轮间(加工区) 闭合形成环路；
工作台包括下拖板、上拖板、拖板电机、工作台拖板导轨副、 传动组件，工作台在拖板电机的驱动下可实现X、 Y向十字型运动， 工件置干该工作台面上，其待加工部位恰位于加工区。
为保证电极丝在线切割时能及时有效的冷却，同时,能及时尽 量地带走切割下的材料，现有各种的往复走丝电火花线切割机床还 包括工作液系统。它的作用主要是绝缘、消电离、排屑、冷却等。 对快速走丝机床，因走丝速度快，能自动排除短路现象，广泛采用 介电强度较低的乳化油水溶液。对慢速走丝机床，则大多采用去离 子水。工作液的循环与过滤装置一般由电动机、工作液泵、液箱、 过滤器、管道和流量控制阀、喷液嘴等组成，该结构中，喷液嘴安装于加工区，其开口方向对准加工区内的加工件及电极丝，通过喷 液嘴对加工区内的加工件及电极丝进行喷淋。
能否很好地排屑、冷却对线切割机床的加工速度、光洁度关系 甚大。为此，现有技术中提出了众多喷淋冷却结构，典型的如名为
"大锥度线切割机床的电极丝冷却装置"的99225475. 2号中国专 利，该专利公开了一种大锥度线切割机床的电极丝冷却装置，该装 置在上转轴和下转轴上位于电极丝的前后均设有两个对准电极丝 的喷液嘴;所述上转轴和下转轴上位于电极丝的左右也均设有该装 置，不管电极丝工作段如何倾斜，能够保证冷却液始终喷在电极丝 上，确保对电极丝进行有效的冷却作用。
现有技术中众多喷淋冷却结构和装置，从实践结果看，均不完 美，或多或少存在着排屑效果差、冷却不充分、及时，这直接影响 了加工精度，而且影晌了电极丝的寿命，甚至造成断丝。其原因如 下
由于加工的缝隙小(约0. 2nin),同时，放电通道内产生10000°G 以上的高温，乳化液将分解生成大量的含碳高分子化合物并与金属 蚀除产物反应生成胶体状或颗粒状物质，它们粘附在割缝内，这些 蚀除产物在靠近上下两个喷液嘴处尚容易排出，在远离上下两个喷 液嘴的割缝中部，冷却液压力变小，蚀除产物难以排出。大约只有 50X的蚀除产物能被及对排出。尤其是在加工大厚度的工件时，割 缝中部排屑极其困难，现有技术中，1200mm以上厚度的工件无法 加工。同时较厚工件的割缝中部的冷却也不及时，直接影响了光洁度。
2、 若放电过程中产生的加工屑不能被及时排屑， 一旦有加工 屑搭桥而成，或两极上相对突出的尖点偶相遇而形成的微短路状态 具有较大的接触电阻。由于电极丝运动，这种微短路很容易被拉开 形成电弧放电。故此时脉冲电源输入到加工间隙的能量密度远大于 正常加工时，使得电极丝的黏着部位产生脉冲能量集中释放，这不 仅严重影响了加工精度，而且导致电极丝产生裂纹，甚至可能造成 断丝。
3、 此外，现有技术中众多喷淋冷却结构和装置中，若喷水的 方向不准确也易断丝。因为喷水方向不准，上下喷水压力不当，工 ^^液就无法喷入切割缝，电极丝不能够冷却，使得电极丝局部温度 突然升高，引起烧丝。
现有的往复走丝电火花线切割机床有待于改进。 (三)实用新型内容-
本实用新型旨在提供一种排屑效果好、冷却效果好的往复走丝 电火花线切割机床。
本实用新型的技术解决方案如下
往复走丝电火花线切割机床，包括机座、运丝机构、线架、工 作台、工作液系统、机床电器、数控系统及高频电源几大部分，其 中，
运丝机构包括运丝电机、同步带传动机构、ft丝筒、运丝导轨 副、传动组件、行程开关，贮丝筒在运丝电机驱动下做旋转运动，实现排丝、放丝；
线架包括相平行的两个臂，两个臂顶端各安装一个主导轮；
绕于贮丝筒上的电极丝从贮丝筒引出后，经若干过渡导轮、两 个主导轮在两个臂顶端的两个主导轮间闭合形成环路；
待加工工件置于该工作台面上，其待加工部位恰位于两个臂顶 端主导轮间的加工区；
其特征在于-
所述工作液系统包括一个上端留有开口的液箱，所述液箱位于 加工区，工作台位于液箱内的液面下，所述线架的两个臂从上方开 口处伸入液箱中，两个臂顶端的两个主导轮之间的电极丝位于液箱 中的液面下。
加工区位于液箱中的液面下，排屑效果好、光洁度好、冷却及 时，不易烧丝断丝。尤其解决了加工大厚度工件的难题。 进一步的技术解决方案为-
所述与立柱相连接的相平行的两个臂均为竖直状态，安装于两 个臂顶端的两个主导轮位于同一水平面上；它们同时浸于液箱中的 液面下。
上述结构更为简单，同时克服了现有低速走丝电火花线切割机 浸入式加工密封难的问题。
上述结构中，所述工作液系统，还包括一个过滤式循^^装置， 该过滤式装置包括循环泵、过滤器。通过循环泵强制冷却液通过滤 器，对冷却液进行循环过滤。这有助于保证冷却液的质量从而保证了线切割加工质量的稳 定性。
(四)
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中切割机构部分基本结构的示意图。
附图2为图1的左视图。
附图3为本实用新型第一个实施例的结构示意图。 附图4为图3的左视图。
附图5为本实用新型第二个实施例的结构示意图。 附图6为图5的左视图。
附图7为本实用新型第三个实施例的结构示意图。 附图8为图7的左视图。
附图9为本实用新型第四个实施例的结构示意图。 附图10为图9的左枧图。
具体实施方式
参见附图1、 2,本实用新型下列实施例中，切割机构部分的 基本结构由运丝和线架两部分组成。具体地说，运丝部分由机架 109、通过左轴承座104右轴承座107安装于机架上水平安置的电 机108、水平安置的贮丝筒105、装有导轮106的排丝架112、大 同步轮110、同步带"3、小同步轮"4、过渡导轮103组成，电 机108通过同歩带113带动贮丝筒105做旋转运动，同时，带动排丝架沿导向装置往复直线运动，实现排丝、放丝。线架部分包括相 平行的两个臂111,两个臂均为竖直状态，它们的顶端各安装一个
主导轮102。绕于fc丝筒上的电极丝101从je丝筒两边分别引出 后，经排丝架上的导轮106再经过渡导轮103、主导轮102闭合形 成环路。
参见附图3、 4,本实用新型第一个实施例往复走丝电火花线 切割机床为工作台固定型。包括机座、运丝机构、线架、工作台、 工作液系统、机床电器、数控系统及高频电源几大部分，其中，运 丝和线架两部分同样采用上述结构。立柱202通过传动组件丝杆副 209及水平安装于机座203上的由导轨208、滚珠207组成的导轨 副安装于机座203上。当Y轴电机工作时，通过传动组件209驱动 立柱202沿水平导轨副作Y向运动。切割机构部分201通过传动组 件丝杆副及竖直安装于立柱202倒面的导轨副与立柱202相连接。 当Z轴电机工作时，通过传动组件驱动切割机构201沿立柱202 作Z向运动。
上端敞口的工作台液槽205位于切割机构部分201下方,、工 作台206位于工作台液槽205中液面下。上述线架部分的两个臂均 为竖直状态，从上方伸入液槽205中，安装于两个臂顶端的两个主 导轮位于同一水平面上，它们同时浸于工作台液箱中的液面下。待 加工工件置于该工作台面上，恰位于两个臂顶端主导轮间的加工 区。工作液系统包括工作液泵212、过滤器2t1、连接管道210。 过滤液箱204位于工作台液槽205 —侧，其内装有过滤器211 。通过工作液泵212强制经连接管从工作台液槽205中抽取的冷却液通 过滤器211，对冷却液进行循环过滤，并将过滤过的冷却液送入工 作台液槽205中。
上述结构由于加工区位干液箱中的液面下，而走丝速度较快， 割缝内产生的蚀除产物在高速移动的钼丝带动下，很容易被从缝隙 中带出，排屑效果好，光洁度好。同时，工作液能从已加工的缝隙 中浸入割缝中部，整个加工区充满工作液，因而冷却及时，不易烧 丝断丝。尤其是能加工大厚度工件。同时结构简单，解决了浸入式 低速走丝电火花线切割机中密封难的问题。
参见附图5、 6,本实用新型第二个实施例为工作台移动型线 切割机床，与第一个实施例不同的是，立柱与机座为一体结构，呈 L状，切割机构3G1通过传动组件及导轨副309连接于L状的垂直 边(即立柱302的一俩)，并可完成Z向运动，内置有工作台305 的液箱通过传动组件及导轨副310连接于L状的横边(即机座306) 上，并可完成Y向运动，隔板308将液箱隔成加工液箱304和过滤 液箱303,过滤液箱内装有过滤器307和工作液泵31,。
参见附图7、 8,本实用新型第三个实施例为双立柱龙门式工 作台移动型线切割机床，立柱402为双立柱龙门式，通过传动组件 及导轨副置于机座404上，并可完成X向运动，切割机构401通过 传动组件及导轨副连接于龙门式立柱402 —倒,并可完成Z向运动， 液箱403固定置于机座404上,切割机构部分的两个臂均为竖直状 态，安装于两个臂顶端的两个主导轮位于同一水平面上，它们同时浸于液箱403中的液面下。待加工工件置于液箱403内的工作台面 上，恰位于两个臂顶端主导轮间的加工区。过滤液箱405置于一侧。
参见附图9、 10,本实用新型第四个实施例为双立柱龙门式工 作台移动型线切割机床，同样采用龙门式立柱502,切割机构501 同样通过传动组件及导轨副连接于龙门式立柱502 —俩，可Z向运 动，与上一实施例不同的是，龙门式立柱502固定置于机座505 上，内置有工作台504的液箱503通过传动组件及导轨副置于机座 505上并可X向运动，过滤液箱506置于一俩。
上述实施例2、 3、 4中，可X、 Y、 Z向运动均采用如实施例1 的电机通过传动组件及导轨副驱动的结构，为简洁起见，就不一一 赘述了。这对本领域普通技术人员而言，已能再现出。
本实用新型上述实施例均为较佳的实施例，它们以不同的结构 形式、以不同的运动形式，同样实现了在液面下加工的目的。采用 加工区位于液箱中的液面下，电极丝竖直地从液箱中穿过的结构也 能有好的排屑效果，它也能达到冷却及吋，不易烧丝断丝的技术效 果，当然，它不如上述实施例结构筒单。同时，在本实用新型的实 用新型构思下，本实用新型还有多种实施形式，这对本领域技术人 员而言，毋需付出创造性劳动即可再现出，在此就不详述了。采用 上述等同替代方案当然落入了本实用新型的保护范围。
权利要求1、一种往复走丝电火花线切割机床，包括机座、运丝机构、线架、工作台、工作液系统、机床电器、数控系统及高频电源几大部分，其中，运丝机构包括运丝电机、同步带传动机构、贮丝筒、运丝导轨副、传动组件、行程开关，贮丝筒在运丝电机驱动下做旋转运动，实现排丝、放丝；线架包括两个臂，两个臂顶端各安装一个主导轮；绕于贮丝筒上的电极丝从贮丝筒引出后，经若干过渡导轮、两个主导轮在两个臂顶端的两个主导轮间闭合形成环路；待加工工件置于该工作台面上，其待加工部位恰位于两个臂顶端主导轮间的加工区；其特征在于所述工作液系统包括一个上端留有开口的液箱，所述液箱位于加工区，工作台位于液箱内的液面下，所述线架的两个臂从上方开口处伸入液箱中，两个臂顶端的两个主导轮之间的电极丝位于液箱中的液面下。
2、 根据权利要求l所述的往复走丝电火花线切割机床，其特 征在于所述与立柱相连接的相平行的两个臂均为竖直状态，安装于两 个臂顶端的两个主导轮位于同一水平面上；它们同时浸于液箱中的 液面下。
3、 根据权利要求2所述的往复走丝电火花线切割机床，其特 征在于所述工作液系统中还包括一个过滤式循环装置。
4、 根据权利要求2所述的往复走丝电火花线切割机床，其特征在于所述线架通过传动组件及竖直安装于立柱上的导轨副与立柱 相连接，Z轴电机工作时通过传动组件驱动切割机构，沿立柱作Z 向运动，上述立柱则通过传动组件及水平安装于机座上的水平导轨 副安装于机座上，Y轴电机工作时通过传动组件驱动立柱沿水平 导轨副作Y向运动，所述工作液系统包括一个位置固定的液箱，所 述工作台固定位于液箱中液面下。
5、 根据权利要求2所述的往复走丝电火花线切割机床，其特征在于所述立柱与机座为一体结构，呈L状，切割机构通过传动组件 及导轨副连接于L状的垂直边的一侧，通过电机、与之相连的传动 组件及导轨副驱动切割机构沿立柱作Z向运动，内置有工作台的液 箱通过传动组件及导轨副连接于L状的横边上，通过电机、与之相 连的传动组件及导轨副驱动液箱沿L状的水平边作Y向运动。
6、 根据权利要求2所述的往复走丝电火花线切割机床，其特征在于:所述立柱为双立柱龙门式,通过传动组件及导轨副置于机 座上，通过电机、与之相连的传动组件及导轨副驱动立柱作X向运 动，液箱固定置于机座上，切割机构通过传动组件及导轨副连接于龙门式立柱一侧，通过电机、与之相连的传动组件及导轨副驱动切割机构作z向运动。
专利摘要本实用新型涉及一种往复走丝电火花线切割机床，包括机座、运丝机构、线架、工作台、工作液系统、机床电器及数控系统几大部分，其特征在于所述工作液系统包括一个上端留有开口的液箱，所述液箱位于加工区，工作台位于液箱内的液面下，所述线架的两个臂均为垂直状态，从上方开口处伸入液箱中，安装于两个臂顶端的两个主导轮位于同一水平面上，两个臂顶端的两个主导轮之间的电极丝位于液箱中的液面下对工件进行电火花线切割加工。本实用新型中，加工区位于液箱中的液面下，排屑效果好、光洁度好、冷却及时，不易烧丝断丝。尤其解决了加工大厚度工件的难题。同时克服了现有低速走丝电火花线切割机浸入式加工密封难的问题。
文档编号B23H7/02GK201147863SQ20072030690
公开日2008年11月12日 申请日期2007年11月11日 优先权日2007年11月11日
发明者王炎秋, 蒋扣喜 申请人:江苏三星机械制造有限公司