专利名称：线切割用旋转极坐标插补装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及模具加工制造技术领域，特别是应用在快走丝线切割机床中的一种旋转极坐标插补装置。
背景技术：
在模具加工中，经常会遇到外廓对称或是由一些很规律的几何要素并且廓形还是一些较为复杂的方程曲线、列表曲线所组成的各种盘、柱类零件。例如链轮冲模、阿基米德曲线凸轮、齿轮、摆线齿轮、精密冷冲模的凸凹模锥体加工等。这类模具精度高(一般尺寸， 廓形精度0.01)，要求一致性好，目前大多数厂家都使用慢走丝线切割，而慢走丝线切割受到价格制约，中小型的模具公司一般不使用它，并且昂贵的设备必然会有高的维护、消耗和折旧费用，慢走丝切的锥度精度也不尽人意。有些复杂廓形的曲线用机床所带的编程软件并不能成形(没带有这类方程曲线生成器)，要将曲线手工化分成若干道并计算坐标值逐点逼近，程序动辙有3 4百道，费时耗工，因而要开发生产此类产品，对于中小型的模具公司便是一个阻碍。
实用新型内容本实用新型解决的技术问题提供一种线切割用旋转极坐标插补装置，可以切割出由复杂方程曲线、列表曲线所定义的各种盘、柱类高精度零件的高变速比(6000 1)的旋转极坐标插补装置，有效提高快走丝的利用率。本实用新型采用的技术方案线切割用旋转极坐标插补装置，具有变速箱和步进电机，所述步进电机通过电机座与变速箱连接为一体，所述变速箱内设有传动轴且其上设有第一蜗杆，所述传动轴一端与步进电机的输出轴连接，所述传动轴下方垂直设有减速轴， 所述减速轴一端设有与第一蜗杆相啮合的第一蜗轮，其另一端设有第二蜗杆，工作台壳体内并列设有中间轴和主轴，所述中间轴上设有与第二蜗杆相啮合的第二蜗轮，主动齿轮套装在中间轴一端并与套装在主轴一端的从动齿轮相啮合，所述主轴另一端设有回转工作台。该装置还具有正弦规装置，所述正弦规装置由正弦规活动板、正弦规安装板、活动铰链、固定支撑铰链和角度调整块构成，所述固定支撑铰链与正弦规安装板固定连接，所述活动铰链与正弦规活动板固定连接，所述固定支撑铰链和活动铰链通过直销I串接起来， 所述角度调整块上端安装在正弦规活动板上，其下端与正弦规安装板的上端面相接触，用来固定正弦规活动板的球头螺杆通过直销II和正弦规安装板铰接，连接支撑将正弦规装置和变速箱连接成一体。所述减速轴上的第二蜗杆与中间轴上的第二蜗轮二次减速后的传动比为 6000 1，所述主动齿轮和从动齿轮的传动比为1 1。所述第一蜗杆的左端装有用来作手动调整的手轮，所述手轮用手轮压母压紧。所述中间轴上的第二蜗轮两侧还设置有上衬套和下衬套。[0009]所述中间轴套装有主动齿轮的一端设置有可使传动链断开或接合的手旋顶丝。所述正弦规安装板下端面粘接有工作台绝缘板，绝缘套镶嵌在正弦规安装板中且其下端与工作台绝缘板贯通。本实用新型与现有技术相比通过两副蜗轮蜗杆的大幅降速，实现高精度的分度， 可满足高精度的旋转极坐标插补需要，有效解决了快走丝不能切割廓形较为复杂的方程曲线、列表曲线所组成的精度比较高的各种盘、柱类零件的难题，具有较高的实用价值。
图1为本实用新型结构示意图；图2为图1的A-A剖视图；图3为本实用新型的正弦规装置结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1、2、3描述本实用新型的一种实施例。线切割用旋转极坐标插补装置，具有变速箱1和步进电机2，步进电机2通过电机座3连接在变速箱1上。传动轴4通过联轴器M和步进电机2的输出轴相连接，传动轴4 上设置有第一蜗杆5，传动轴4两端通过轴承I 25支撑在变速箱1上，传动轴4两端通过压盖I 46将轴承I 25压紧，联轴器M上设有顶丝I 30，可以顶紧步进电机2的输出轴。同时在传动轴4下方垂直设置减速轴6，减速轴6的两端通过轴承II沈固定在变速箱1上，减速轴6通过上压盖1127和下压盖11 调整轴向间隙，再加上轴承垫四的压紧作用可以使减速轴6的轴向蹿动得到限制。减速轴6的两端分别设置有第一蜗轮7和第二蜗杆8，第一蜗杆5和第一蜗轮7相啮合。第一蜗杆5的左端装有手轮31并用手轮压母32压紧，用来作手动调整之用。工作台壳体9内并列设置有主轴11和中间轴10，主轴11的两端通过轴承III33 安装在工作台壳体9内，主轴11两端设置的上压盖III34和下压盖III35可以调整回转工作台15的上下位置。第二蜗轮12套装在中间轴10上并用顶丝1136加以固定，第二蜗轮 12与第二蜗杆8相啮合。中间轴10的上下两端各设置有上压盖IV37和下压盖IV38，限制中间轴10的轴向蹿动。中间轴10上还套装有上衬套39和下衬套40，可以调整第二蜗轮 12的轴向位置，使其得到合适的啮合位置。主动齿轮13套装在中间轴10 —端和套装在主轴11上的从动齿轮14相啮合，传递动力。同时为了方便工件的调整，特意设置了可以使传动链从主动齿轮3断开的手旋顶丝41，拧紧手旋顶丝41可以通过中间轴10将动力传递给主轴11，旋松手旋顶丝41后，可以用手拨动主轴11。为防止冷却液或者工件预料把本装置和高频电源的负极导通，在上压盖III34的下方设置有绝缘板42。正弦规装置具有正弦规活动板16和正弦规安装板17，为了与机床绝缘，工作台绝缘板43粘接在正弦规安装板17上，绝缘套44镶嵌在正弦规安装板17中且其下端与工作台绝缘板43贯通。固定支撑铰链19与正弦规安装板17固定连接，活动铰链18与正弦规活动板16连接，固定支撑铰链19和活动铰链18通过直销21串接起来。角度调整块20上端安装在正弦规活动板16上，其下端与正弦规安装板17的上端面相接触，用来固定正弦规活动板16的球头螺杆22通过直销1146和正弦规安装板17铰接，正弦规装置整体通过连接支撑23和变速箱1连接成一体。传动原理线切割工作台由X和Y向的两个直线轴组成十字坐标工作台，在与旋转极坐标插补装置使用时，拆去X向坐标原动力源的电源，连接在旋转极坐标插补装置的步进电机2上，系统发出的脉冲驱动步进电机2，旋转动力通过联轴器M传递给传动轴4上的第一蜗杆5，与第一蜗杆5相啮合的第一蜗轮7第一次减速后，通过减速轴6上的第二蜗杆 8与设置在工作台壳体9内的第二蜗轮12 二次减速，最终得到6000 1的传动比，减速轴 6旋转驱动主动齿轮13，将动力传递给与之啮合的从动齿轮14旋转，主动齿轮13和从动齿轮14的传动比为1 1，最终带动主轴11旋转，至此传动链结束。由于蜗轮蜗杆副传动有不可逆的特性，为了方便工件的调整，特意设置了可以使传动链从主动齿轮13断开的手旋顶丝41，拧紧手旋顶丝41可以将动力通过中间轴10传递给主轴11，旋松手旋顶丝41可以用手拨动主轴11。切割锥度时，按照角度的大小，换算成角度调整块20的厚度，也就是说通过更换不同厚度的角度调整块20就可以切割不同锥度的工件，更换好角度调整块20后，适当拧紧角度锁紧螺母45，就完成了对锥度切割的预调。为了更好地说明本装置的结构，现就精密锥体的切割过程作一具体阐述第一步，本装置的安装，使得正弦规装置处于水平“0”度位置，用百分表校直正弦规装置的一个侧面，并固定正弦规装置于线切割工作台上；第二步，本装置的主轴回转中心的调试，在回转工作台15上连接一标准圆柱(直径在80mm以上)，松开手旋顶丝41转动回转工作台15，用表校正标准圆柱的圆心和回转工作台15的圆形重合，用线切割钼丝在标准圆柱的外圆上对称四点切靠，找出回转工作台15 位于线切割工作台上的位置，并记录，调整后旋紧手旋顶丝41 ；第三步，工件锥度的调整，根据三角形勾股定理计算出角度调整块20的厚度，并将其安装在正弦规活动板16上，旋紧角度锁紧螺母45 ；第四步，计算起始点，由于锥度切割时，正弦规装置已经不在水平“0”度，这样自然会使主轴11的回转中心与线切割工作台不垂直，可以根据工件厚度，正弦规支撑中心和主轴回转中心距离，计算出角度偏摆后的钼丝起割点；第五步，程序编制，以常用的:3B格式程序为例，由P = r(极坐标中一个圆心坐标在极坐标原点下的圆的方程式，如果圆的圆心坐标不在极坐标原点，方程式是 P2 +P2o-2PpoCOS(0-0。)=r2)可知，当极角怎样变化，极径是一常数。所以在此装置上切一圆的程序其实就是一个直线程序。即B B B MGXLl (式1)。本装置的传动比i =6000 1而120个脉冲使电机转1圈(这是由电机以及驱动器决定的参数)，要使轴转一圈就需M= 120Χ = 720000脉冲，为了使得切割的起始点有好的光洁度，可以在编程时多加上几毫米的当量；(3B格式的程序类似于国际G代码，都是一种数控加工的程序格式， 不必考究，原文的描述在技术上是通的。)第六步，切割，根据计算的钼丝起割点，打开高频脉冲电源和冷却液，摇动工作台至钼丝起割点，运行程序，开始切割。用此夹具最后切出合乎精度要求的齿轮样品圆度只有0.01mm，从外观光洁度上已看不出换向条纹.在夹具上活的装夹定位，以及丝补都很方便.在设计，使用夹具的过程中我们发现其实该夹具构造从理论上可以拓展成任意几何图形的锥度切割。以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。
权利要求1.线切割用旋转极坐标插补装置，具有变速箱(1)和步进电机O)，所述步进电机(2) 通过电机座C3)与变速箱(1)连接为一体，其特征在于所述变速箱(1)内设有传动轴(4) 且其上设有第一蜗杆(5)，所述传动轴⑷一端与步进电机(2)的输出轴连接，所述传动轴(4)下方垂直设有减速轴(6)，所述减速轴(6)—端设有与第一蜗杆( 相啮合的第一蜗轮 (7)，其另一端设有第二蜗杆(8)，工作台壳体(9)内并列设有中间轴(10)和主轴(11)，所述中间轴(10)上设有与第二蜗杆(8)相啮合的第二蜗轮(12)，主动齿轮(1 套装在中间轴(10) —端并与套装在主轴(11) 一端的从动齿轮(14)相啮合，所述主轴(11)另一端设有回转工作台(15)。
2.根据权利要求1所述的线切割用旋转极坐标插补装置，其特征在于该装置还具有正弦规装置，所述正弦规装置由正弦规活动板(16)、正弦规安装板(17)、活动铰链(18)、固定支撑铰链(19)和角度调整块00)构成，所述固定支撑铰链(19)与正弦规安装板(17) 固定连接，所述活动铰链(18)与正弦规活动板(16)固定连接，所述固定支撑铰链(19)和活动铰链(18)通过直销I 串接起来，所述角度调整块00)上端安装在正弦规活动板 (16)上，其下端与正弦规安装板(17)的上端面相接触，用来固定正弦规活动板(16)的球头螺杆02)通过直销IK46)和正弦规安装板(17)铰接，连接支撑03)将正弦规装置和变速箱(1)连接成一体。
3.根据权利要求1或2所述的线切割用旋转极坐标插补装置，其特征在于所述减速轴(6)上的第二蜗杆⑶与中间轴(9)上的第二蜗轮(12) 二次减速后的传动比为 6000 1，所述主动齿轮(13)和从动齿轮(14)的传动比为1:1。
4.根据权利要求3所述的线切割用旋转极坐标插补装置，其特征在于所述第一蜗杆(5)的左端装有用来作手动调整的手轮(31)，所述手轮(31)用手轮压母(3 压紧。
5.根据权利要求4所述的线切割用旋转极坐标插补装置，其特征在于所述中间轴 (10)上的第二蜗轮(1 两侧还设置有上衬套(39)和下衬套00)。
6.根据权利要求5所述的线切割用旋转极坐标插补装置，其特征在于所述中间轴 (10)套装有主动齿轮(1 的一端设置有可使传动链断开或接合的手旋顶丝Gl)。
7.根据权利要求6所述的线切割用旋转极坐标插补装置，其特征在于所述正弦规安装板(17)下端面粘接有工作台绝缘板(43)，绝缘套04)镶嵌在正弦规安装板(17)中且其下端与工作台绝缘板G3)贯通。
专利摘要提供一种线切割用旋转极坐标插补装置，具有变速箱和步进电机，所述步进电机通过电机座与变速箱连接为一体，所述变速箱内设有传动轴且其上设有第一蜗杆，所述传动轴一端与步进电机的输出轴连接，所述传动轴下方垂直设有减速轴，所述减速轴一端设有与第一蜗杆相啮合的第一蜗轮，其另一端设有第二蜗杆，工作台壳体内并列设有中间轴和主轴，所述中间轴上设有与第二蜗杆相啮合的第二蜗轮，主动齿轮套装在中间轴一端并与套装在主轴一端的从动齿轮相啮合，所述主轴另一端设有回转工作台。本实用新型可以切割出由复杂方程曲线、列表曲线所定义的各种盘、柱类高精度零件的高变速比(6000∶1)的旋转极坐标插补装置，有效提高快走丝的利用率，具有较高的实用价值。
文档编号B23H7/06GK202006324SQ20112004862
公开日2011年10月12日 申请日期2011年2月25日 优先权日2011年2月25日
发明者李会生, 杨晓东 申请人:陕西海力特精密机械有限公司