线切割环形电极丝的储存运行装置和单向走丝线切割机的制作方法

专利名称：线切割环形电极丝的储存运行装置和单向走丝线切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及高速走丝线切割机床技术领域，尤其涉及一种线切割环形电极丝的储
存运行装置和单项走丝线切割机。
二背景技术：
目前在我国特有得高速走丝线切割设备中，均采用在单丝桶上螺旋缠绕电极丝进 行储丝，同时采用丝桶往复旋转带动电极丝往复运行地方式进行放电切割加工；在这种设 备中，电极丝一端固定在储丝桶桶体一端的圆形桶面上，随储丝桶的转动电极丝随拖丝板 轴线移动并以一定的螺距均匀地被缠绕在丝桶上，丝桶缠满后，电极丝的另一端再经过各 导轮及工作区后被引回并上紧在丝桶的另一端圆形桶面上。工作时丝桶先反向以一定的速 度旋转，丝被一圈圈释放，同时经各导轮及加工区后以相同的螺距从另一端被均匀地收排 在丝桶上。当丝快放完时丝桶停顿作换向旋转，同时重复上述过程。上述过程不停地重复， 实现电极丝往复运行。 与单向走丝的国外发展的慢走丝线切割机床相比较，慢走丝机床采用的电极丝是 一次性使用，而我国特有的高速走丝线切割虽实现了电极丝重复使用，但是机床运丝系统 的稳定性较差；当电极丝频繁高速往复运行时，引起地振动较大，且导轮磨损大，此外电极 丝的恒张力控制及张力分档调节较难；电极丝及运丝机构频繁进行骤停，换向启动的动作， 造成被加工面出现换向条纹；搓板纹，运丝系统的这些特点在相当程度上影响了加工精度， 储丝运丝机构一直无法有根本性得突破，制约了机床整体加工精度得提高。
三
发明内容
本发明是克服现有技术存在的不足，设计并制作出一种以解决头尾相接的环形电 极丝实现超长储存和单向无限循环运行之间矛盾的线切割环形丝的储存运行装置和单向 走丝线切割机。
技术方案 —种线切割环形丝的储存运行装置，包括支架，环绕在走丝机构、工作区恒定张力 机构之间的环形封闭电极丝，以及动力机和传动机构，环形封闭电极丝还通过一个笼式储 丝机构，所述笼式储丝机构包括支架和安装在支架上的一个中心转轴以及安装在该中心转 轴上的笼架，在笼架的柱型外侧面上环绕均布有一定数量同步运转的皮带轮推进机构，各 皮带轮推进机构的皮带运行方向与所述中心转轴平行，相邻两皮带轮转轴之间通过锥齿轮 或者万向节彼此传动连接；在所述笼架一端支撑板外侧面上安装固定有至少一个涡轮座， 涡轮通过转动轴安装在涡轮座上，转动轴一端安装有带轮，在笼架的中心转轴支架上安装 有固定蜗杆，固定蜗杆套装于中心轴外侧，所述固定蜗杆、涡轮相互匹配啮合，至少有一个 皮带轮转轴通过传动及减速机构与所述涡轮转动轴上带轮传动连接；在走丝机构的走丝带 轮出线端与笼式储丝机构进线端之间A处和/或在走丝机构的走丝带轮进线端与笼式储丝 机构出线端之间B处，设置有电极丝的张力及速度差感应机构，并在笼式储丝机构的总输入轴上安装有离合器，通过调整使笼式储丝机构进线速度不低于走丝机构的出线速度，将 速度差感应机构与控制器连接，当A处张力增加到一定程度或者当B处张力减少到一定程 度时，控制器控制离合器断开一定时间t ，使笼式储丝机构进线速度与走丝机构的出线速度 保持一致。 环形封闭电极丝按顺序依次环绕通过笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面出 线端一走丝机构的走丝轮进线端一导向轮一工作区恒定张力机构一导向轮一走丝机构的 走丝轮出线端一笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面进线端。 在走丝机构的走丝轮出线端与笼式储丝机构进线端之间或者在走丝机构的走丝
轮进线端与笼式储丝机构出线端之间，还设置有电极丝非匀速调整弹片。 所述传动及减速机构为皮带轮传动及减速机构，或者为齿轮传动及减速机构。 所述笼式储丝机构的中心转轴与笼架固定为一体，中心转轴转动驱动笼架一起转
动，在该中心转轴通过离合器与动力机输出轴传动连接。 所述笼式储丝机构的中心转轴通过轴承安装于笼架中心，笼架一端通过皮带轮或
者齿轮间接与一输入轴传动连接，该输入轴通过离合器与动力机输出轴连接。 笼式储丝机构的中心转轴两端分别安装在支架两端。 笼式储丝机构的中心转轴仅一端安装在支架上，另 一端悬空。 所述走丝机构为夹角双走丝轮走丝机构，包括底座和铰接安装在底座上的两个转
轴，在两转轴的同一侧末端上分别安装有走丝轮，所述两转轴存在一定夹角a ，所述两转轴
的交角a设计为定角度，或者至少一个走丝轮的转轴通过调整机构可以调整。 所述两转轴的交角a可调整，即两个转轴的底板至少有一个被设计为可调整角
度的活动底板。 所述活动底板，其一端通过一个水平销轴与底座铰接，其另一端与底座之间设置 有可调升降机构，所述可调升降机构是一个横向安装的水平转轴，在转轴的柱面上设计有
不同弦高的断面，通过旋转转轴一端把手使转轴发生旋转，从而使所述活动底板的另一端
产生不同高度的支撑；同时在所述活动底板和底座之间还设有固定螺钉。 所述活动底板，其一端通过一个竖向销轴与底座铰接，其另一端与底座之间设置
有可调摆动机构，所述可调摆动机构是在活动底板上设置有弧形导向槽并在底座上固定有
与所述弧形导槽匹配的竖向定位销，在活动底板上安装有可控把手；或者所述可调摆动机
构是在活动底板上固定有竖向定位销并在底座上设有与所述定位销匹配的弧形导向槽，在
活动底板上安装有可控把手。 动力机同时驱动笼式储丝机构和走丝机构运转，或者笼式储丝机构和走丝机构分 别安装有独立的动力机。 —种单向走丝线切割机，包括机架，位于机架上的走丝系统，工作台，数控电源柜 的阳极与工作台的台面导体连接、阴极与电极丝接触连通，冷却液箱的进出液管安装于工 作台工件切割处，所述走丝系统采用所述线切割环形丝的储存运行装置，环形封闭电极丝 按顺序依次环绕通过笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面出线端一走丝机构的走丝轮 进线端一导向轮一工作区恒定张力机构一导向轮一走丝机构的走丝轮出线端一笼式储丝 机构的皮带轮推进机构外侧面进线端。
本发明的有益效果
1、本发明的线切割环形丝的储存运行装置和单向走丝线切割机，采用走丝机构和 储丝机构使电极丝的走丝与储丝过程分开，在走丝结构走丝轮上缠绕的电极丝数量较原有 的夹角双丝桶结构下丝桶上缠绕的电极丝数量要减少许多；这就使得当电极丝产生丝损而 导致直径发生变化时，对其运行状态的稳定性的影响降低了许多，即把走丝结构和储丝结 构分离，使整体单向走丝结构更加合理。 2、提高设备加工效率，克服往复运丝方式中设备放电加工过程是间断不连续的方 式。在本发明中，电极丝为单向连续运行，设备放电加工过程是连续不间断的，在相同加工 参数条件下效率至少提高20% 。 3、为设备加工精度的提高提供平台，克服了在传统高速走丝线切割设备中因采用 往复走丝的形式，造成电极丝及运丝机构频繁进行骤停，使被加工面出现换向条纹、搓板 纹，影响加工精度的弊端，本发明中将电极丝设计为单向运行，这就从根本上解决了制约高 速走丝线切割设备加工精度提高的走丝形式所造成的瓶颈问题，从而为高速走丝线这种加 工形式，在加工精度上提高赶上慢走丝这种加工形式，提供了一个可行可靠的平台。
四

图1是本发明线切割环形丝的储存运行装置结构示意图； 图2是图1中笼式储丝机构结构示意图之一 ； 图2-1是图1的A-A剖面结构示意图； 图3是图1的双走丝轮走丝机构的底座结构示意图； 图3-1是图3的侧面结构示意图； 图4是图1中笼式储丝机构结构示意图之二 ； 图5是图1中笼式储丝机构结构示意图之三； 图5-1是图1的B-B剖面结构示意图； 图6是图1中笼式储丝机构结构示意图之四； 图7本发明的单向走丝线切割机结构示意图。
五、 具体实施方案 实施例一 参见图1、图2、图2-l、图3、图3-l，图中编号l为机架部分，2为工作台 部分，3为线切割环形丝的储存运行装置，4为数控电源柜，5为工作液箱部分，6为笼式储丝 机构，7为走丝机构，8为电极丝的张力及速度差感应结构，9为电极丝非匀速调整弹片，10 为工作区电极丝恒定张力结构，11为导向轮，12为走丝轮，13为动力系统，14为电极丝，15 为笼式储丝机构的支架，16为双走丝轮走丝机构的底座，17为笼式储丝机构的中心转轴， 17a为笼式储丝机构的固定中心轴，18为固定的套筒状蜗杆，19为涡轮，20为推进皮带，21 为皮带轮转轴，22为皮带轮，23为锥齿轮，24为笼式储丝机构的两端支撑端板，25为支撑连 杆，26为涡轮座，27为位于皮带轮转轴上的被动皮带轮，28为位于涡轮转轴上的主动皮带 轮，29为皮带。 本实施例的线切割环形丝的储存运行装置，包括走丝机构7和储丝机构6，以及工 作区恒定张力机构IO，其中在走丝机构7、储丝机构6、工作区恒定张力机构10之间环绕有 封闭电极丝14，电极丝的具体环绕关系为笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面出线端—走丝机构的走丝轮进线端一导向轮一工作区恒定张力机构一导向轮一走丝机构的走丝 轮出线端一笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面进线端。 所述笼式储丝机构3包括有支架15，在支架15上通过轴承安装有一个中心转轴 17，在该中心转轴17上固定安装有笼架结构，该笼架结构包括两端的支撑板(为圆形或者 正多边形)24，在两支撑板24之间还固定有连接杆或连接板25使笼架整体呈近似圆柱形 或者近似正多变棱柱形，在笼架的柱型外侧面上环绕均布有一定数量同步运转的皮带轮推 进机构，各皮带轮推进机构均包括有两个皮带轮22和皮带20，每个皮带轮推进机构的两皮 带轮22分别通过小支架安装在笼架两端支撑板24上，各个皮带轮推进机构的皮带20的运 行方向与所述中心转轴17平行，相邻两皮带轮转轴21之间通过锥齿23轮彼此传动连接； 在所述笼架一端支撑板端面上固定有涡轮座26，并在该涡轮座26末端安装有涡轮19，在 笼架的中心转轴支架上安装有固定蜗杆18，固定蜗杆18套装于中心轴17外侧，所述固定 蜗杆18、涡轮19相互匹配啮合。本实施例中有两个对称分布的皮带轮转轴21通过传动及 减速机构与所述涡轮19的转轴传动连接，该传动及减速机构为皮带轮传动及减速机构即 在蜗杆19转轴上和皮带轮转轴21上分别安装有与其轴固定的主从皮带轮28、27 (两皮带 轮直径大小不相等，主皮带轮28小于从皮带轮27以便于减速传动)，通过减速之后，电极 丝在笼架上缠绕的同时还自动产生轴向移动，其移动速度与笼架直径和转速有关，通过设 置减速程度实现其转动也移动的一致；在走丝机构的走丝轮出线端与笼式储丝机构进线端 之间A处和/或在走丝机构的走丝轮进线端与笼式储丝机构出线端之间B处，设置有电极 丝的张力及速度差感应机构，并在笼式储丝机构的总输入轴上安装有离合器，通过调整使 笼式储丝机构进线速度不低于走丝机构的出线速度，将速度差感应机构与控制器连接，当A 处张力增加到一定程度或者当B处张力减少到一定程度时，控制器控制离合器断开一定时 间t，使笼式储丝机构进线速度与走丝机构的出线速度保持一致。 在走丝机构的走丝轮出线端与笼式储丝机构进线端之间或者在走丝机构的走丝
轮进线端与笼式储丝机构出线端之间，还设置有电极丝非匀速调整弹片9。 动力机13同时驱动笼式储丝机构和走丝机构运转。 所述笼式储丝机构的中心转轴17与笼架固定为一体，中心转轴转动驱动笼架一 起转动，在该中心转轴通过离合器(图中未显示)与动力机输出轴传动连接。笼式储丝机 构的中心转轴两端分别通过轴承安装在支架的两端。 所述走丝机构为夹角双走丝轮走丝机构，包括底座和铰接安装在底座上的两个转 轴，在两转轴的同一侧末端上分别安装有走丝轮，所述两转轴存在一定夹角a 。
实施例二 参见图4，编号与实施例一相同，编号意义相同，在图4中标号17a为笼 式储丝机构的固定中心轴，32为离合器，34为中心转筒，35为主动齿.轮，36为从动齿轮， 37为从动皮带轮。本实施例内容与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是笼式储 丝机构的固定中心轴17a固定安装在支架上，笼架中心设有中心转筒34，该中心转筒通过 轴承套装在所述固定中心轴7a外侧，笼架中心转筒的一端固定安装有从动齿轮36，并在支 架上通过轴承安装有主动齿轮35，主动齿轮35与从动齿轮36相互啮合，主动齿轮转轴上 还安装有从动皮带轮37，该从动皮带轮37通过皮带与动力机13的输出轴上的主动皮带轮 (未画出)传动连接，在所述主动齿轮转轴上还安装有离合器32。笼式储丝机构6的固定 中心轴17a两端分别安装在支架15的两端，在笼架另一端的支架上固定有筒状蜗杆18，该筒状蜗杆18套装在所述固定中心轴17a外侧，笼架另一端的支撑端板24上垂直安装有至 少一个涡轮座26，并在该涡轮座末端铰接有涡轮19，所述涡轮19与固定筒状蜗杆18匹配 啮合。 实施例三参见图5、图5-l，编号与实施例一相同，编号意义相同，在图5、图5-1 中编号30为用于变速及传递运动的齿轮组，31为万向节。所述传动及减速机构为齿轮传动 及减速机构，该齿轮传动及减速机构为在涡轮座26末端安装的涡轮转轴上同时安装有主 动齿轮，在笼架支撑端板外侧面上安装有一系列传递及减速齿轮构成齿轮组，所述传动及 减速齿轮至少驱动一个皮带轮转轴21上的被动齿轮。另外皮带轮转轴21之间的传动关系 采用万向节31连接的传动关系。 实施例四参见图6，编号与实施例一相同，意义也相同，相同之处不再重述，不同 的是笼式储丝机构的中心转轴仅一端安装在支架33上然后与动力机13传动连接，另一端 悬空。 实施例五附图未画，意义与实施例三基本相同，相同之处不重述，不同的是笼 式储丝机构的中心转轴仅一端安装在支架上然后与动力机传动连接，另一端悬空。 实施例六附图未画，意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是夹 角双走丝轮走丝机构的两个走丝轮中至少一个走丝轮的转轴通过调整机构可以调整。例如 两个转轴的底板至少有一个被设计为可调整角度的活动底板。 所述活动底板，其一端通过一个水平销轴与底座铰接，其另一端与底座之间设置 有可调升降机构，所述可调升降机构是一个横向安装的水平转轴，在转轴的柱面上设计有
不同弦高的断面，通过旋转转轴一端把手使转轴发生旋转，从而使所述活动底板的另一端
产生不同高度的支撑；同时在所述活动底板和底座之间还设有固定螺钉。
实施例七附图未画，意义与实施例六基本相同，相同之处不重述，不同的是所
述活动底板，其一端通过一个竖向销轴与底座铰接，其另一端与底座之间设置有可调摆动
机构，所述可调摆动机构是在活动底板上设置有弧形导向槽并在底座上固定有与所述弧形
导槽匹配的竖向定位销，在活动底板上安装有可控把手；或者所述可调摆动机构是在活动
底板上固定有竖向定位销并在底座上设有与所述定位销匹配的弧形导向槽，在活动底板上
安装有可控把手。 实施例八附图未画，意义与实施例六基本相同，相同之处不重述，不同的是笼 式储丝机构和走丝机构分别安装有独立的动力机。 实施例九附图未画，意义与实施例一基本相同，相同之处不重述，不同的是在 所述皮带轮推进机构的两端皮带轮之间还安装有支撑皮带轮。 实施例十参见图1、图2、图2-1、图7，编号与实施例一相同，编号表示意义与实施 例一相同。本实施例是一种单向走丝线切割机，包括机架1，位于机架上的走丝系统3，工作 台2，数控电源柜4的阳极与工作台2的台面导体连接、阴极与电极丝14接触连通，冷却液 箱5的进出液管安装于工作台工件切割处，所述走丝系统采用实施例一所述线切割环形丝 的储存运行装置，环形封闭电极丝14按顺序依次环绕通过笼式储丝机构的皮带轮推进机 构外侧面出线端一走丝机构的走丝轮进线端一导向轮11—工作区恒定张力机构10—导向 轮11 —走丝机构的走丝轮出线端一笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面进线端。
权利要求
一种线切割环形电极丝的储存运行装置，包括支架，环绕在走丝机构、工作区恒定张力机构之间的环形封闭电极丝，以及动力机和传动机构，其特征是环形封闭电极丝还通过一个笼式储丝机构，所述笼式储丝机构包括支架和安装在支架上的一个中心转轴以及安装在该中心转轴上的笼架，在笼架的柱型外侧面上环绕均布有一定数量同步运转的皮带轮推进机构，各皮带轮推进机构的皮带运行方向与所述中心转轴平行，相邻两皮带轮转轴之间通过锥齿轮或者万向节彼此传动连接；在所述笼架一端支撑板外侧面上固定有至少一个涡轮座，涡轮通过转动轴安装在涡轮座上，转动轴一端安装有带轮，在笼架的中心转轴支架上安装有固定蜗杆，固定蜗杆套装于中心转轴外侧，所述固定蜗杆、涡轮相互匹配啮合，至少有一个皮带轮转轴通过传动及减速机构与所述涡轮转动轴上带轮传动连接；在走丝机构的走丝轮出线端与笼式储丝机构进线端之间A处和/或在走丝机构的走丝轮进线端与笼式储丝机构出线端之间B处，设置有电极丝的张力及速度差感应机构，并在笼式储丝机构的总输入轴上安装有离合器，通过调整使笼式储丝机构进线速度不低于走丝机构的出线速度，将速度差感应机构与控制器连接，当A处张力增加到一定程度或者当B处张力减少到一定程度时，控制器控制离合器断开一定时间t，使笼式储丝机构进线速度与走丝机构的出线速度保持一致。
2. 根据权利要求1所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是在走丝机构的走 丝轮出线端与笼式储丝机构进线端之间或者在走丝机构的走丝轮进线端与笼式储丝机构 出线端之间，还设置有电极丝非匀速调整弹片。
3. 根据权利要求1所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是所述传动及减速 机构为皮带轮传动及减速机构，或者为齿轮传动及减速机构。
4. 根据权利要求1所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是所述走丝机构为 夹角双走丝轮走丝机构，包括底座和铰接安装在底座上的两个转轴，在两转轴的同一侧末 端上分别安装有走丝轮，所述两转轴存在一定夹角a，所述两转轴的交角a设计为定角 度，或者至少一个走丝轮转轴通过调整机构可以调整。
5. 根据权利要求1所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是所述笼式储丝机 构的中心转轴与笼架固定为一体，中心转轴转动驱动笼架一起转动，在该中心转轴通过离 合器与动力机输出轴传动连接。
6. 根据权利要求1所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是所述笼式储丝机 构的中心轴是不转动的两端固定在支架上的固定轴，笼架通过轴承安装于中心轴上，笼架 一端通过皮带轮或者齿轮间接与一输入轴传动连接，该输入轴通过离合器与动力机输出轴 连接。
7. 根据权利要求5或6任一项所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是笼式 储丝机构的中心转轴两端分别安装在支架两端。
8. 根据权利要求5或6任一项所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是笼式 储丝机构的中心转轴仅一端安装在支架上，另一端悬空。
9. 根据权利要求l-8任一项所述的线切割环形丝的储存运行装置，其特征是动力机 同时驱动笼式储丝机构和走丝机构运转，或者笼式储丝机构和走丝机构分别安装有独立的 动力机。
10. —种单向走丝线切割机，包括机架，位于机架上的走丝系统，工作台，数控电源柜的阳极与工作台的台面导体连接、阴极与电极丝接触连通，冷却液箱的进出液管安装于工作 台工件切割处，其特征是所述走丝系统采用权利要求1所述线切割环形丝的储存运行装 置，环形封闭电极丝按顺序依次环绕通过笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面出线端一 走丝机构的走丝轮进线端一导向轮一工作区恒定张力机构一导向轮一走丝机构的走丝轮 出线端一笼式储丝机构的皮带轮推进机构外侧面进线端。
全文摘要
本发明涉及一种线切割环形电极丝的储存运行装置和单向走丝线切割机，其中储存运行装置包括支架，环绕在走丝机构、工作区恒定张力机构之间的环形封闭电极丝，以及动力机和传动机构；环形封闭电极丝还通过一个笼式储丝机构，其外侧面上均布环绕有多个同步运转的皮带轮推进机构；在走丝机构与笼式储丝机构之间的电极丝上还设置有电极丝的张力及速度差感应机构，并在笼式储丝机构输入轴上安装离合器，通过自动控制使笼式储丝机构进出线速度保持一致。本发明克服往复运丝设备在放电加工过程的间断不连续和频繁骤停造成被加工面出现换向条纹、搓板纹的弊端，使电极丝单向循环连续运行，提高工作效率，另外储丝和走丝分开防止因电极丝受损导致其直径发生变化而造成运行状态不稳定。
文档编号B23H7/00GK101780571SQ20101012512
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月16日 优先权日2010年3月16日
发明者赵红九 申请人:赵红九