一种电火花线切割机床自动穿丝装置及穿丝方法与流程

本发明涉及一种电火花线切割机床自动穿丝装置及穿丝方法，特别是涉及一种适用于高速走丝电火花线切割机床的自动穿丝装置及穿丝方法。

背景技术：

高速走丝电火花线切割机床是我国独创的电火花加工机种，它可加工大厚度、大锥度工件，机床成本低（4-5万元），是我国目前应用最多的机床之一，在模具制造等领域有着独特的优势和广泛的市场前景。但高速走丝电火花线切割机床带来的经济效益远不如低速单向走丝电火花线切割机床，即使现采用了多次切割技术，电极丝智能刀库化控制系统和智能张力控制系统等，极大提高了电火花线切割加工精度。但实际生产中存在常见的、重要的缺陷——断丝。

目前，现有的高速走丝电火花线切割机床的穿丝均为手动穿丝。而穿丝操作是一项费时，费力，且有技术含量的工作，要做到熟练而快速的穿丝就必须经过大量的训练才能做到，在保证质量的前提下，现在都是追求效率和追求自动化的时代，如能在机床上安装一个自动穿丝装置，改善上丝环境，降低穿丝难度，就能大大缩短穿丝时间，有利于机床的自动化程度，提高生产效率。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种能够在整个穿丝过程中自动完成引丝和穿丝的电火花线切割机床自动穿丝装置及穿丝方法。

本发明采用的技术方案如下：一种电火花线切割机床自动穿丝装置，包括夹丝机构、送丝机构和牵丝机构；所述夹丝机构包括上丝臂的夹丝机构和下丝臂的夹丝机构；所述送丝机构设置在上丝臂右侧导轮外侧下方；所述上丝臂的夹丝机构，安装在上丝臂的丝杆上，用于将电极丝夹紧并牵引向上丝臂的右侧运动穿过上丝臂右侧导轮，送入送丝机构的送丝体；送丝机构，用于夹住电极丝，并将电极丝向下输送；所述下丝臂的夹丝机构夹紧送丝机构输送过来的电极丝并牵引向下丝臂的左侧运动，完成自动穿丝过程；

所述牵丝机构包括上丝臂的牵丝机构和下丝臂的牵丝机构，分别通过固定支座固定设置在丝臂上；所述固定支座包括第一固定支座和第二固定支座；所述第一固定支座和第二固定支座之间设置有光杆，且光杆上设置有固定支撑板；所述固定支撑板和第二固定支座之间设置有丝杆；还包括滑动底座，配合安装在丝杆和光杆上，且能够沿丝杆轴线运动；还包括第一步进电机，设置在固定支撑板上，输出轴与丝杆相连接，同时保持同轴度，为丝杆的旋转提供动力；所述丝杆为滑动底座提供导向作用，让滑动底座不能转动，只沿着丝杆的轴线运动；

所述第一步进电机的正反转带动丝杆的正反转，从而使滑动底座沿着丝杆的轴线来回移动；

所述夹丝机构通过夹丝底座固定在所述滑动底座上，包括第一夹丝体和第二夹丝体；所述第一夹丝体和和第二夹丝体共同作用将位于两者之间的电极丝夹紧或松开，且两者的运动方向与所述滑动底座的运动方向垂直；所述第二夹丝体通过转轴与转轴座子配合设置，使第一夹丝体和第二夹丝体能够绕转轴座子转动；所述转轴座子固定设置在夹丝底座上；还包括设置在第二夹丝体上的第一推拉式电磁铁，为第一夹丝体的移动提供动力，从而促使第一夹丝体和第二夹丝体对电极丝夹紧或松开；还包括与转轴固定相连的第二步进电机，为转轴绕转轴座子的旋转提供动力；

所述送丝机构包括机构壳体、送丝壳体、第二推拉式电磁铁、杠杆、杠杆限定部和送丝体；所述杠杆限定部将杠杆中间位置固定在机构壳体或上丝臂上，使杠杆只能绕杠杆限定部做旋转运动；所述机构壳体与上丝臂固定连接，且送丝壳体固定在机构壳体上；所述第二推拉式电磁铁固定在机构壳体上，为杠杆的摆动提供动力；杠杆的摆动带动送丝体穿过送丝壳体上下运动；所述送丝体贯穿有能够通过电极丝的丝孔，送丝体上端一段宽于送丝体上端下面一段，送丝体向下运动时，送丝壳体夹紧送丝体上端，从而实现对电极丝的夹紧，送丝体向上运动时，所述送丝体上端离开送丝壳体，从而实现对电极丝的松开。

当第一推拉式电磁铁通电时，电磁铁弹簧收缩，带动第一夹丝体向第二夹丝体方向运动，最终实现对电极丝的夹紧；当第一推拉式电磁铁断电时，电磁铁弹簧伸长，第一夹丝体自动回弹，从而使第一夹丝体与第二夹丝体分离，实现对电极丝的松开，当电极丝被送到上丝臂的右侧时，第二步进电机带动夹丝体顺时针旋转90度。

当第二推拉式电磁铁断电时，电磁铁弹簧拉伸，推动杠杆逆时针转动，从而带动送丝体向上运动，送丝体上端张开，实现对电极丝的松开，电极丝不受力而处于静止状态；当第二推拉式电磁铁通电时，电磁铁弹簧收缩，拉动杠杆顺时针转动，带动送丝体向下运动，送丝体上端受挤压闭合，电极丝被夹紧一起向下运动。整个过程中，随着第二推拉式电磁铁的断电和通电的不断重复，实现对电极丝向下输送。

还包括球头座，与第二推拉式天磁铁固定连接；所述杠杆两端为球头状，其中一端球头设置在所述球头座内，另一端设置在送丝体的凹槽内。

还包括限位环，固定设置在送丝体上，限制送丝体向上运动的距离。

所述送丝体包括送丝上体和送丝下体，杠杆的摆动带动送丝下体的上下运动，送丝下体的上下运动带动送丝上体的上下运动。

所述杠杆另一端设置在送丝下体的凹槽内。

所述限位环固定设置在送丝体下体上。

还包括水引丝机构，固定设置在送丝机构的下方，包括水引丝外壳、引丝嘴和喷嘴；所述引丝嘴设置于喷嘴内部，用于引导电极丝从其内部穿过；所述水引丝外壳和喷嘴固定连接，连接后的整体有一个中空的腔体；所述腔体用于装高压水；高压水从引丝外壳侧面的孔进入腔体内，喷嘴将高压水喷出，从而带动引丝嘴中的电极丝运动。通过水引丝机构的引导，电极丝更容易进入下丝臂上的第一夹丝体和第二夹丝体之间。

所述夹丝底座通过螺栓槽用螺栓固定在滑动底座上。

所述第二夹丝体和转轴通过键槽中的平键连接。

所述转轴座子通过螺栓槽安装固定在夹丝底座上。

所述第一推拉式电磁铁通过螺栓固定在第二夹丝体上。

基于上述自动穿丝装置的自动穿丝方法，具体方法步骤为：

第一步，工作人员手动将电极丝牵引到上丝臂的夹丝机构；

第二步，上丝臂夹丝机构的第一推拉式电磁铁通电，实现夹丝机构对电极丝的夹紧；

第三步，上丝臂的第一步进电机带动丝杆转动，实现上丝臂夹丝机构和滑动底座组成的机构向右移动，当移动至设定位置时，上丝臂的第一步进电机停止工作；

第四步，上丝臂夹丝机构的第二步进电机带动第一夹丝体和第二夹丝体顺时针旋转90度，将电极丝穿过上丝臂右侧的导轮送至断电状态下送丝机构送丝体的上端内；

第五步，送丝机构的第二推拉式电磁铁反复通电和断电，带动送丝体内的电极丝向下运动直至将电极丝送达下丝臂上的夹丝机构；

第六步，第二推拉式电磁铁断电，下丝臂的夹丝机构在其第一推拉式电磁铁的作用下夹紧电极丝；

第七步，下丝臂的第一步进电机带动丝杆运动，带动夹丝机构向左运动到设定位置后停止工作；

第八步，工作人员将电极丝绕在丝筒上，完成穿丝。

基于上述自动穿丝装置的自动穿丝方法，具体方法步骤为：

第一步，工作人员手动将电极丝牵引到上丝臂的夹丝机构；

第二步，上丝臂夹丝机构的第一推拉式电磁铁通电，实现夹丝机构对电极丝的夹紧；

第三步，上丝臂的第一步进电机带动丝杆转动，实现上丝臂夹丝机构和滑动底座组成的机构向右移动，当移动至设定位置时，上丝臂的第一步进电机停止工作；

第四步，上丝臂夹丝机构的第二步进电机带动第一夹丝体和第二夹丝体顺时针旋转90度，将电极丝穿过上丝臂右侧的导轮送至断电状态下送丝机构送丝体的上端内；

第五步，送丝机构的第二推拉式电磁铁反复通电和断电，带动送丝体内的电极丝向下运动直至将电极丝送入水引丝机构；

第六步，第二推拉式电磁铁断电，高压泵将高压水送入水引丝机构，将水引丝机构中的电极丝向下运送，直至电极丝到达下丝臂上的夹丝机构；

第七步，下丝臂的夹丝机构在其第一推拉式电磁铁的作用下夹紧电极丝；

第八步，下丝臂的第一步进电机带动丝杆运动，带动夹丝机构向左运动到设定位置后停止工作；

第九步，工作人员将电极丝绕在丝筒上，完成穿丝。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：拥有一整套的夹丝、牵丝和送丝机构，弥补了之前只能小部分自动穿丝的缺陷，有效的解决自动穿丝装置中电极丝的自动引丝和自动穿丝的问题，完全代替人工在机床部分的穿丝引丝，是高速往复走丝电火花线切割机床能否实现自动穿丝的关键技术。

附图说明

图1为本发明其中一实施例的夹丝机构、送丝机构和牵丝机构安装结构图。

图2为本发明其中一实施例的牵丝机构结构示意图。

图3为图2所示实施例的牵丝机构的立体视图。

图4为本发明其中一实施例的夹丝机构结构示意图。

图5为图4所示实施例的夹丝机构的剖面图。

图6为本发明其中一实施例的送丝机构结构示意图。

图7为本发明其中一实施例的送丝机构的送丝上体的结构示意图。

图8为本发明其中一实施的水引丝机构的结构示意图。

图9为本发明图8所示实施例中水引丝机构剖面立体图。

图10为本发明其中一实施例的推拉式电磁铁芯结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

具体实施例1

如图1所示，一种电火花线切割机床自动穿丝装置，包括夹丝机构5、送丝机构7和牵丝机构6；所述夹丝机构5包括上丝臂8的夹丝机构和下丝臂9的夹丝机构；所述送丝机构7设置在上丝臂右侧导轮外侧下方；所述上丝臂的夹丝机构，安装在上丝臂的丝杆上，用于将电极丝3夹紧并牵引向上丝臂的右侧运动穿过上丝臂右侧导轮4，送入送丝机构的送丝体；送丝机构，用于夹住电极丝，并将电极丝向下输送；所述下丝臂的夹丝机构夹紧送丝机构输送过来的电极丝并牵引向下丝臂的左侧运动，完成自动穿丝过程。

在本具体实施例中，切割机机床1通过立柱10固定上下丝臂；丝筒2设置在上下丝臂的左侧。

如图2和图3所示，所述牵丝机构6包括上丝臂的牵丝机构和下丝臂的牵丝机构，如图2所示，分别通过固定支座固定设置在丝臂上；所述固定支座包括第一固定支座61和第二固定支座67；所述第一固定支座和第二固定支座之间设置有光杆66，且光杆上设置有固定支撑板63；所述固定支撑板和第二固定支座之间设置有丝杆64；还包括滑动底座65，配合安装在丝杆和光杆上，且能够沿丝杆轴线运动；还包括第一步进电机62，设置在固定支撑板上，输出轴与丝杆相连接，同时保持同轴度，为丝杆的旋转提供动力；所述丝杆为滑动底座提供导向作用，让滑动底座不能转动，只沿着丝杆的轴线运动。

所述第一步进电机的正反转带动丝杆的正反转，从而使滑动底座沿着丝杆的轴线来回移动。

如图4和图5所示，所述夹丝机构通过夹丝底座56固定在所述滑动底座上，包括第一夹丝体51和第二夹丝体52；所述第一夹丝体和和第二夹丝体共同作用将位于两者之间的电极丝夹紧或松开，且两者的运动方向与所述滑动底座65的运动方向垂直；所述第二夹丝体通过转轴53与转轴座子58配合设置，使第一夹丝体和第二夹丝体能够绕转轴座子转动；所述转轴座子58固定设置在夹丝底座上；还包括设置在第二夹丝体上的第一推拉式电磁铁54，为第一夹丝体的移动提供动力，从而促使第一夹丝体和第二夹丝体对电极丝夹紧或松开；还包括与转轴固定相连的第二步进电机55，为转轴绕转轴座子的旋转提供动力；在本具体实施例中，所述夹丝底座56通过螺栓槽用螺栓固定在滑动底座上；所述第二夹丝体和转轴通过键槽59中的平键连接；所述转轴座子通过螺栓槽57安装固定在夹丝底座上；所述第一推拉式电磁铁通过螺栓固定在第二夹丝体上。在本具体实施例中，所述夹丝机构通过螺栓安装在丝臂上。

如图6所示，所述送丝机构包括机构壳体71、送丝壳体78、第二推拉式电磁铁72、杠杆74、杠杆限定部75和送丝体（76和79）；所述杠杆限定部将杠杆中间位置固定在机构壳体或上丝臂上，使杠杆只能绕杠杆限定部做旋转运动；所述机构壳体与上丝臂固定连接，且送丝壳体固定在机构壳体上；所述第二推拉式电磁铁固定在机构壳体上，为杠杆的摆动提供动力；杠杆的摆动带动送丝体穿过送丝壳体上下运动；所述送丝体贯穿有能够通过电极丝的丝孔，送丝体上端一段宽于送丝体上端下面一段，送丝体向下运动时，送丝壳体夹紧送丝体上端，从而实现对电极丝的夹紧，送丝体向上运动时，所述送丝体上端离开送丝壳体，从而实现对电极丝的松开。在本具体实施例中，所述送丝体上端采用弹性材料。

在本具体实施例中，所述机构壳体与丝臂通过螺栓的方式连接，第二推拉式电磁铁用螺栓固定在壳体的左侧；所述杠杆限定部位固定螺栓，杠杆智能绕固定螺栓的轴线做旋转运动。

当第一推拉式电磁铁通电时，电磁铁弹簧收缩，带动第一夹丝体向第二夹丝体方向运动，最终实现对电极丝的夹紧；当第一推拉式电磁铁断电时，电磁铁弹簧伸长，第一夹丝体自动回弹，从而使第一夹丝体与第二夹丝体分离，实现对电极丝的松开，当电极丝被送到上丝臂的右侧时，第二步进电机带动夹丝体顺时针旋转90度。

当第二推拉式电磁铁断电时，电磁铁弹簧拉伸，推动杠杆逆时针转动，从而带动送丝体向上运动，送丝体上端张开，实现对电极丝的松开，电极丝不受力而处于静止状态；当第二推拉式电磁铁通电时，电磁铁弹簧收缩，拉动杠杆顺时针转动，带动送丝体向下运动，送丝体上端受挤压闭合，电极丝被夹紧一起向下运动。整个过程中，随着第二推拉式电磁铁的断电和通电的不断重复，实现对电极丝向下输送。

具体实施例2

在具体实施例1的基础上，如图6所示，还包括球头座73，与第二推拉式天磁铁固定连接；所述杠杆两端为球头状，其中一端球头设置在所述球头座内，另一端设置在送丝体的凹槽内。

具体实施例3

在具体实施例1或2的基础上，如图6所示，还包括限位环77，固定设置在送丝体上，限制送丝体向上运动的距离。在本具体实施例中，限位环通过螺纹连接于送丝体上。

具体实施例4

在具体实施例1到3之一的基础上，如图6所示，所述送丝体包括送丝上体79和送丝下体76，杠杆的摆动带动送丝下体的上下运动，送丝下体的上下运动带动送丝上体的上下运动。送丝上体的结构如图7所示。在本具体实施例中，所述送丝体上体采用弹性材料；送丝上体与送丝下体的连接和送丝壳体与结构壳体的连接采用螺纹连接。

具体实施例5

在具体实施例4的基础上，如图6所示，所述杠杆另一端设置在送丝下体的凹槽内。

具体实施例6

在具体实施例4的基础上，如图6所示，所述限位环固定设置在送丝体下体上。

具体实施例7

在具体实施例1到6之一的基础上，如图8所示，还包括水引丝机构，固定设置在送丝机构的下方，包括水引丝外壳11、引丝嘴12和喷嘴13；所述引丝嘴设置于喷嘴内部，用于引导电极丝从其内部穿过；所述水引丝外壳和喷嘴固定连接，连接后的整体有一个中空的腔体；所述腔体用于装高压水；高压水从引丝外壳侧面的孔进入腔体内，喷嘴将高压水喷出，从而带动引丝嘴中的电极丝运动。在本具体实施例中，水引丝外壳与引丝嘴通过螺纹连接，水引丝外壳与喷嘴通过螺纹连接，水引丝外壳与送丝体的下端或送丝下体采用螺纹连接。

具体实施例8

在具体实施例1到6之一的基础上，基于自动穿丝装置的自动穿丝方法，具体方法步骤为：

第一步，工作人员手动将电极丝牵引到上丝臂的夹丝机构；

第二步，上丝臂夹丝机构的第一推拉式电磁铁通电，实现夹丝机构对电极丝的夹紧；

第三步，上丝臂的第一步进电机带动丝杆转动，实现上丝臂夹丝机构和滑动底座组成的机构向右移动，当移动至设定位置时，上丝臂的第一步进电机停止工作；

第四步，上丝臂夹丝机构的第二步进电机带动第一夹丝体和第二夹丝体顺时针旋转90度，将电极丝穿过上丝臂右侧的导轮送至断电状态下送丝机构送丝体的上端内；

第五步，送丝机构的第二推拉式电磁铁反复通电和断电，带动送丝体内的电极丝向下运动直至将电极丝送达下丝臂上的夹丝机构；

第六步，第二推拉式电磁铁断电，下丝臂的夹丝机构在其第一推拉式电磁铁的作用下夹紧电极丝；

第七步，下丝臂的第一步进电机带动丝杆运动，带动夹丝机构向左运动到设定位置后停止工作；

第八步，工作人员将电极丝绕在丝筒上，完成穿丝。

具体实施例9

在具体实施例7的基础上，基于自动穿丝装置的自动穿丝方法，具体方法步骤为：

第一步，工作人员手动将电极丝牵引到上丝臂的夹丝机构；

第二步，上丝臂夹丝机构的第一推拉式电磁铁通电，实现夹丝机构对电极丝的夹紧；

第三步，上丝臂的第一步进电机带动丝杆转动，实现上丝臂夹丝机构和滑动底座组成的机构向右移动，当移动至设定位置时，上丝臂的第一步进电机停止工作；

第四步，上丝臂夹丝机构的第二步进电机带动第一夹丝体和第二夹丝体顺时针旋转90度，将电极丝穿过上丝臂右侧的导轮送至断电状态下送丝机构送丝体的上端内；

第五步，送丝机构的第二推拉式电磁铁反复通电和断电，带动送丝体内的电极丝向下运动直至将电极丝送入水引丝机构；

第六步，第二推拉式电磁铁断电，高压泵将高压水送入水引丝机构，将水引丝机构中的电极丝向下运送，直至电极丝到达下丝臂上的夹丝机构；

第七步，下丝臂的夹丝机构在其第一推拉式电磁铁的作用下夹紧电极丝；

第八步，下丝臂的第一步进电机带动丝杆运动，带动夹丝机构向左运动到设定位置后停止工作；

第九步，工作人员将电极丝绕在丝筒上，完成穿丝。

具体实施例10

在具体实施例1到9之一的基础上，如图10所示，为本发明其中一实施例的推拉式电磁体的结构示意图，包括可动铁芯14、铜丝线圈15、外壳16和回位弹簧17；所述铜丝线圈设置于可动铁芯和外壳之间，能够通电；所述可动铁芯贯穿所述铜丝线圈和外壳，能够沿轴线方向移动；所述回位弹簧设置于可动铁芯的一端与外壳之间。