电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构的制作方法
【专利摘要】一种电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，它由上线臂（4）、上导轮（5）、上随动喷水导丝器（6）、上连杆（7）、下随动喷水导丝器（8）、下导轮（9）、下连杆（10）、下线臂（11）和套筒连杆（13）组成；其特征是所述的上随动喷水导丝器（6）和下随动喷水导丝器（8）为轴心偏摆式结构或滑槽导向式结构，所述的轴心偏摆式结构或滑槽导向式结构的中心点为上导轮（5）前端半径A或下导轮（9）前端半径B。本实用新型消除了交切误差，能保障电极丝空间位置的稳定性，并且由于导丝器上安装有喷水口，喷水口随着导丝器也进行了摆动和转动，从而保障了工作液对电极丝的喷液包裹作用，实现了跟踪喷液。
【专利说明】电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种高速往复走丝电火花线切割技术，尤其适用于大锥度及变厚度工件的精密切割，具体来说是一种电火花线切割无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构。
【背景技术】
[0002]作为高速往复走丝电火花线切割(HS-WEDM)机床的重要的品种——锥度线切割机床，已广泛运用在成形刀具、电火花成形加工用电极、塑料和五金挤出模、拉丝模、模具镶拼件及多种零件(如斜齿轮、叶片等)的加工方面，但对于锥度特别是大锥度O ±5° )的切害I]，由于受较多因素尤其是因为电极丝采用导轮定位产生的各种结构误差的影响，加上大锥度切割时工作液不能很好地包裹住电极丝并随着电极丝沿倾斜方向进入加工区域，其加工精度和表面粗糙度要比常规加工差很多，至于锥度零件的多次切割，特别是大锥度零件的多次切割则更加困难，其最根本的原因还是没有可以保持电极丝空间及重复位置精度且消除交切误差的随动导丝器及喷水机构。
[0003]对于锥度切割走丝系统，如图1所示，当采用导轮对电极丝定位进行U向平移时，电极丝在导轮上的切点将从直体切割时的A、C点，转变成锥度切割时的B、D点，这就形成了实际电极丝位置和理论电极丝位置的误差——交切误差(如图中b所示)，交切误差将使得锥度加工中产生误差，并且锥度越大、导轮直径越大，误差也越大；而锥度切割时，当切割锥度较大时，必须保证上下导轮同时绕下线臂轴线偏转(如图2所示)，否则，如果只是导轮平移，当切割锥度增加后，电极丝必将脱离导轮的定位槽失去导向作用。对于低速单向走丝电火花线切割机床(LS-WEDM)而言，因其走丝速度很低(<12m/min)，且不用导轮对电极丝进行最终定位而采用电极丝导丝器限位，在进行锥度切割时，电极丝在U、V工作台的带动下进行平移，从而完成电极丝的锥度切割运动，因此导丝器内只需要设计有足够大的过渡圆弧(如图3所示)，其孔径与电级丝间保持无间隙状态，以确保电极丝的平滑转弯和在导丝器中不出现移位，并选用延伸率较大而屈服及断裂强度较低的黄铜丝即能实现大锥度切割；但对于HS-WEDM大锥度切割而言，此种定位方式由于钥丝的高速运行(lOm/s)及钥丝比黄铜丝高的多的硬度和强度，很快就会造成导丝器的磨损，同时也会对电极丝产生损伤，必然导致断丝机率大大增加。因此HS-WEDM大锥度机构的导丝器导向方式必须采用尽可能减少与电极丝的硬性摩擦方式，同时导丝孔始终绕导轮前端半径为中心旋转，以消除或减小交切误差(如图4所示)；同时为增强冷却效果，喷水结构也应该跟随着电极丝进行倾斜，争取工作液尽可能多地包裹住电极丝；此外还要方便电极丝在导轮上的挂丝及方便穿过导丝器限位块的操作。
[0004]现有技术中，能够进行大锥度切割的HS-WEDM通常由普通四连杆摆动式大锥度线架实现，如图5所示，所谓四连杆是由上下线臂、套筒连杆及电极丝组成的。导轮在四连杆带动下可以在U方向进行平移及在V方向进行偏摆，但不能解决U方向导轮平移后的交切误差，其对电极丝冷却的喷水嘴为避免与电极丝在U方向平移时形成干涉，通常做成沿U方向长条型的多出水孔喷嘴(图6)，因此无法保证工作液从喷嘴出来后包裹住电极丝，所以对加工区域的冷却效果很差，加上不能解决交切问题，因此切割精度也无法保障。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对现有的高速电火花切割机床(HS-WEDM)在切割大锥度工件时电极丝定位不精确以及喷水装置不能实现跟踪喷液的问题，设计一种在大锥度切割时始终能通过导丝器对电极丝进行限位，并且导丝器始终能将电极丝调整至理论位置，消除交切误差，且同时又能实现喷水嘴跟踪电极丝进行喷液，使得工作液尽可能包裹住电极丝的无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构。
[0006]本实用新型的技术方案是:
[0007]—种电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，它由上线臂4、上导轮5、上随动喷水导丝器6、上连杆7、下随动喷水导丝器8、下导轮9、下连杆10、下线臂11和套筒连杆13组成；所述的上线臂8安装在电火花线切割机床的锥度头拖板3上，下线臂11安装在机床的立柱上；套筒连杆13连接在上线臂4和下线臂11上；上连杆7 —端与套筒连杆13通过轴承连接，另一端与上随动喷水导丝器6通过销轴连接于C点；下连杆10 —端与套筒连杆13通过轴承连接，另一端与下随动喷水导丝器8通过销轴连接于D点；上随动喷水导丝器6绕上导轮5前端半径A点旋转，下随动喷水导丝器8绕下导轮9前端半径B点旋转，其特征是所述的上随动喷水导丝器6和下随动喷水导丝器8为轴心偏摆式结构或滑槽导向式结构，所述的轴心偏摆式结构或滑槽导向式结构的中心点为上导轮5前端半径A或下导轮9前端半径B。
[0008]所述的上线臂4与下线臂11上的四个连接点的连线构成一个平行四边形，该平行四边形所形成的框架能够围绕着下线臂的后端点(E)沿U方向左右摆动；所述的上连杆7与下连杆10平行于上线臂4与下线臂11。
[0009]所述的上随动喷水导丝器6导丝孔径的中心C与下随动喷水导丝器8的导丝孔径的中心D连线应与套筒连杆13的中心轴线平行，同时也与上导轮5前端半径A点和下导轮9前端半径B点连线始终在一条直线上。
[0010]套筒连杆13由两段杆子组成，且当机构沿U向摆动时，能伸缩，而当上线臂上升以加工高厚度工件时，能更换杆子，以适应切割不同高度工件的需求。
[0011]所述的上随动喷水导丝器6与下随动喷水导丝器8分别装有喷水嘴，对电极丝进行喷液冷却，并随着喷嘴导丝器的运动而运动。
[0012]所述的上随动喷水导丝器6和下随动喷水导丝器8为轴心偏摆式结构时，它由过渡板601、轴承602和导丝器603组成，所述的过渡板与上导轮或下导轮的轴心相连，所述的导丝器603通过连接板604套装在轴承602上，轴承602安装在销轴上，销轴固定在过渡板601与上导轮5前端半径A点或下导轮9前端半径B点相对的位置处，电极丝12从上导轮5前端半径A点穿过上随动喷水导丝器6与下随动喷水导丝器8的导丝器603后经过下导轮9前端半径B点。
[0013]所述的上随动喷水导丝器6和下随动喷水导丝器8为滑槽导向式结构时，由滑槽座801、销轴802、滑槽导丝器803组成，支撑上导轮5或下导轮9的轴的两端支撑在线架头804，两个滑槽座801分别与线架头804相连，在两个滑槽座801上均设有弧形导向槽805，销轴802的一端插入所述的弧形导向槽805中，销轴802的另一端与滑槽导丝器803固定相连，销轴802在弧形导向槽805中移动从而带动滑槽导丝器803的导丝角度发生变化。
[0014]本实用新型的有益效果:
[0015]本实用新型通过在通过在上连杆7和上导轮5上连接上随动喷水导丝器6以及在下连杆10和下导轮9连接下随动喷水导丝器8，对于切割大锥度工件时可以保证电极丝12在切割工件时，始终受到上下导丝器的限位作用，并且由于导丝器始终绕前端导轮前端半径点旋转，电极丝通过导丝器限位后，实际路径与理论路径重合，消除了交切误差，此外能保障电极丝空间位置的稳定性，并且由于导丝器上安装有喷水口，喷水口随着导丝器也进行了摆动和转动，从而尽可能保障了工作液对电极丝的喷液包裹作用，实现了跟踪喷液。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是现有的导轮定位U向产生交切误差示意图。
[0017]图2是现有的导轮定位V向移动偏摆要求。
[0018]图3是现有的低速走丝大锥度切割导丝器示意图。
[0019]图4是现有的普通及具有导丝器的大锥度电极丝U向偏移示意图。
[0020]图5是现有的普通四连杆摆动式大锥度线架结构。
[0021]图6是现有的长槽式喷水板结构。
[0022]图7是本实用新型的电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构。
[0023]图8 (a)是本实用新型的轴心摇摆式锥度头U向运动时随动喷水导丝器运动图原理示意图。
[0024]图8 (b)是本实用新型的滑槽导向式锥度头U向运动时随动喷水导丝器运动图原理示意图。
[0025]图9 Ca)是本实用新型的轴心摇摆式随动喷水导丝器安装定位三维结构图。
[0026]图9 (b)是本实用新型的滑槽导向式随动喷水导丝器安装定位三维结构图。
[0027]图7中:1-储丝筒，2-单边导轮，3-U、V向小托板，4-上线臂，5-上导轮，6-上随动喷水导丝器，7-上连杆，8-下随动喷水导丝器，9-下导轮，10-下连杆，11-下线臂，12-电极丝，13-摆动杆组件，14-U向驱动电机，15-V向驱动电机。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0029]如图7-9所示。
[0030]一种电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，它由上线臂4、上导轮5、上随动喷水导丝器6、上连杆7、下随动喷水导丝器8、下导轮9、下连杆10、下线臂11和套筒连杆13组成；所述的上线臂4安装在电火花线切割机床的锥度头拖板3上，下线臂11安装在机床的立柱上；套筒连杆13连接在上线臂4和下线臂11上；上连杆7 —端与套筒连杆13通过轴承连接，另一端与上随动喷水导丝器6通过销轴连接于C点；下连杆10一端与套筒连杆13通过轴承连接，另一端与下随动喷水导丝器8通过销轴连接于D点；上随动喷水导丝器6绕上导轮5前端半径A点旋转，下随动喷水导丝器8绕下导轮9前端半径B点旋转，所述的上线臂4与下线臂11上的四个连接点的连线构成一个平行四边形，该平行四边形所形成的框架能够围绕着下线臂的后端点(E)沿U方向左右摆动；所述的上连杆7与下连杆10平行于上线臂4与下线臂11。所述的上随动喷水导丝器6导丝孔径的中心C与下随动喷水导丝器8的导丝孔径的中心D连线应与套筒连杆13的中心轴线平行，同时也与上导轮5前端半径A点和下导轮9前端半径B点连线始终在一条直线上。套筒连杆13由两段杆子组成，且当机构沿U向摆动时，能伸缩，而当上线臂上升以加工高厚度工件时，能更换杆子，以适应切割不同高度工件的需求。所述的上随动喷水导丝器6与下随动喷水导丝器8分别装有喷水嘴，对电极丝进行喷液冷却，并随着喷嘴导丝器的运动而运动。如图7所示。所述的上随动喷水导丝器6和下随动喷水导丝器8为轴心偏摆式结构(图8a)或滑槽导向式结构(图8b)，所述的轴心偏摆式结构或滑槽导向式结构的中心点为上导轮5前端半径A或下导轮9前端半径B。所述的上随动喷水导丝器6和下随动喷水导丝器8为轴心偏摆式结构时，它由过渡板601、轴承602和导丝器603组成，如图9 Ca)所示，所述的过渡板与上导轮或下导轮的轴心相连，所述的导丝器603通过连接板604套装在轴承602上，轴承602安装在销轴上，销轴固定在过渡板601与上导轮5前端半径A点或下导轮9前端半径B点相对的位置处，电极丝12从上导轮5前端半径A点穿过上随动喷水导丝器6与下随动喷水导丝器8的导丝器603后经过下导轮9前端半径B点。所述的上随动喷水导丝器6和下随动喷水导丝器8为滑槽导向式结构时，由滑槽座801、销轴802、滑槽导丝器803组成，如图9 (b)所示，支撑上导轮5或下导轮9的轴的两端支撑在线架头804，两个滑槽座801分别与线架头804相连，在两个滑槽座801上均设有弧形导向槽805，销轴802的一端插入所述的弧形导向槽805中，销轴802的另一端与滑槽导丝器803固定相连，销轴802在弧形导向槽805中移动从而带动滑槽导丝器803的导丝角度发生变化。
[0031]详述如下:如图7所示本实用新型包括上线臂4和下线臂11，两线臂平行安装，上连杆7与下连杆11通过和套筒连杆13连接构成平行四边形，同时与上线臂4和下线臂11分别平行，上连杆7和下连杆10通过轴承与套筒连杆13连接，分别可绕套筒连杆13旋转；上导轮5固定安装在上线臂4上，下导轮9固定安装在下线臂11上；上随动喷水导丝器6与上连杆7通过销轴连接于C点；下随动喷水导丝器8与下连杆10通过销轴连接于D点，保证上下喷水导丝器旋转灵活。由于导轮的前端点A、B点在具体结构中不太好寻找，因此在具体实施中可以有两种方法，第一，通过导轮的中心轴位置，来寻找导轮的前端点，如图9a所示，以线架头底面和左右侧面为基准面，安装过渡板。过渡板上的轴以导轮轴心为基准定位，保证过渡板上轴的轴心为导轮前端半径点。导丝器连接板与过渡板上轴的轴心通过轴承相连接；第二，通过加工滑槽，保证滑槽的圆心为前端半径点，如图9b所示，导丝器沿滑槽轨迹进行旋转运动。以上两种方案都能保证导丝器导丝孔始终以前端半径为圆心旋转，从而使电极丝通过导丝器限位后，实际路径与理论路径重合，导到消除交切误差的功能。
[0032]当切割大锥度工件时，U向电机和V向电机分别运动带动上线臂4运动，从而带动上、下连杆运动，通过上、下连杆运动，使得上、下随动喷水导丝器跟着做旋转运动，其喷水方向也能始终跟着电极丝12的运动方向完成喷水，实现跟踪喷液，保证工作液对电极丝的包裹。
[0033]本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，它由上线臂(4)、上导轮(5)、上随动喷水导丝器(6)、上连杆(7)、下随动喷水导丝器(8)、下导轮(9)、下连杆(10)、下线臂(11)和套筒连杆(13)组成；所述的上线臂(4)安装在电火花线切割机床的锥度头拖板(3)上，下线臂(11)安装在机床的立柱上；套筒连杆(13)连接在上线臂(4)和下线臂(11)上；上连杆(7) —端与套筒连杆(13)通过轴承连接，另一端与上随动喷水导丝器(6)通过销轴连接于C点；下连杆(10) —端与套筒连杆(13)通过轴承连接，另一端与下随动喷水导丝器(8)通过销轴连接于D点；上随动喷水导丝器(6)绕上导轮(5)前端半径A点旋转，下随动喷水导丝器(8)绕下导轮(9)前端半径B点旋转，其特征是所述的上随动喷水导丝器(6)和下随动喷水导丝器(8)为轴心偏摆式结构或滑槽导向式结构，所述的轴心偏摆式结构或滑槽导向式结构的中心点为上导轮(5)前端半径A或下导轮(9)前端半径B。
2.根据权利要求1所述的电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，其特征在于所述的上线臂(4)与下线臂(11)上的四个连接点的连线构成一个平行四边形，该平行四边形所形成的框架能够围绕着下线臂的后端点(E)沿U方向左右摆动；所述的上连杆(7)与下连杆(10)平行于上线臂(4)与下线臂(11)。
3.根据权利要求1所述的电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，其特征在于所述的上随动喷水导丝器(6)导丝孔径的中心C与下随动喷水导丝器(8)的导丝孔径的中心D连线应与套筒连杆(13)的中心轴线平行，同时也与上导轮(5)前端半径A点和下导轮(9)前端半径B点连线始终在一条直线上。
4.根据权利要求1所述的电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，其特征在于套筒连杆(13)由两段杆子组成，且当机构沿U向摆动时，能伸缩，而当上线臂上升以加工高厚度工件时，能更换杆子，以适应切割不同高度工件的需求。
5.根据权利要求1所述的电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，其特征在于所述的上随动喷水导丝器(6)与下随动喷水导丝器(8)分别装有喷水嘴，对电极丝进行喷液冷却，并随着喷嘴导丝器的运动而运动。
6.根据权利要求1所述的电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，其特征在于所述的上随动喷水导丝器(6)和下随动喷水导丝器(8)为轴心偏摆式结构时，它由过渡板(601)、轴承(602)和导丝器(603)组成，所述的过渡板与上导轮或下导轮的轴心相连，所述的导丝器(603)通过连接板(604)套装在轴承(602)上，轴承(602)安装在销轴上，销轴固定在过渡板(601)与上导轮(5)前端半径A点或下导轮(9)前端半径B点相对的位置处，电极丝(12)从上导轮(5)前端半径A点穿过上随动喷水导丝器(6)与下随动喷水导丝器(8)的导丝器(603)后经过下导轮(9)前端半径B点。
7.根据权利要求1所述的电火花线切割机床无交切误差大锥度随动导丝及喷水机构，其特征在于所述的上随动喷水导丝器(6)和下随动喷水导丝器(8)为滑槽导向式结构时，由滑槽座(801)、销轴(802)、滑槽导丝器(803)组成，支撑上导轮(5)或下导轮(9)的轴的两端支撑在线架头(804)，两个滑槽座(801)分别与线架头(804)相连，在两个滑槽座(801)上均设有弧形导向槽(805),销轴(802)的一端插入所述的弧形导向槽(805)中，销轴(802)的另一端与滑槽导丝器(803)固定相连，销轴(802)在弧形导向槽(805)中移动从而带动滑槽导丝器(803)的导丝角度发生变化。
【文档编号】B23H7/10GK203649587SQ201320645500
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2013年10月21日 优先权日:2013年10月21日
【发明者】刘志东 申请人:南京航空航天大学