电火花线切割机床进刀加工装置及方法与流程

本发明涉及一种用于电火花线切割机床的进刀加工装置及方法。

背景技术：

电火花线切割机床通过电极丝往复走丝、工件靠近电极丝以准接触方式实施放电、腐蚀，来实现对工件的加工；现有的加工装置及方法为提高加工效率，多采用电极丝以较高速度和较高的放电加工功率进行匀速进刀和恒定能量放电，在二者刚接触时易断丝，特别是工件表面较为粗糙及有氧化皮时，由于存在尖端放电现象及导电率不均，导致出现局部放电，能量集中于一点，导致断丝率更高，需频繁更换电极丝，严重影响加工效率。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种电火花线切割机床进刀加工装置及方法，它即使在较为恶劣的加工条件下，也可大幅降低断丝率，从而避免频繁更换电极丝，提高加工效率。

为达到上述目的，本发明的电火花线切割机床进刀加工装置，包括通过传动机构置于机身上的工作台、固定于工作台上的工件、固设的储丝筒、丝架、上丝臂和下丝臂、上主导轮和下主导轮及数个中间导轮、绕于储丝筒及所有导轮上的电极丝，储丝筒与驱动电机相联，所述传动机构包括上滑板、下滑板、x向导轨副和y向导轨副及x向丝杆-螺母副和y向丝杆-螺母副，下滑板与机身及上滑板与下滑板分别通过其中的一组导轨副相连，所述两丝杆-螺母副的两丝杆分别设于机身及下滑板上，两螺母分别设于下滑板和上滑板上，两丝杆与各自的伺服电机相连，伺服电机均与可编程控制器相连，工件与电极丝分别与高频电源各自的一极相连；其特征在于还包括一电压采样电路，电压采样电路的两输入端分别通过各自的电极与工件或电极丝相联，电压采样电路的输出端及高频电源均与可编程控制器相连；

作为本发明的进一步改进，上主导轮或下主导轮为金属材质，该导轮作为电压采样电路与电极丝相联的输入端电极；由于上主导轮或下主导轮更靠近加工段电极丝，通过将该导轮作为输入端电极，不仅结构更为简单，并更为准确地测量加工时工件和电极丝之间的实时电压；

作为本发明的进一步改进，上主导轮或下主导轮为非金属材质，在该导轮上设有作为电压采样电路与电极丝相联的输入端电极；该输入端电极与电极丝接触，同样可更为准确地测量加工时工件和电极丝之间的实时电压；

本发明适用于上述装置的电火花线切割机床进刀加工方法，其特征在于包括以下步骤：1）走丝：启动驱动电机及储丝筒交替正、反转，实现电极丝的往复走丝：2）快速进刀：可编程控制器按预设的初始转速控制对应的伺服电机转动，使得工作台及工件以速度v1在预设的加工方向上逐渐靠近电极丝，可编程控制器按预设值控制高频电源加载在工件和电极丝之间的额定电压及高频电源输出的放电加工能量e1,同时电压采样电路将测得的工件和电极丝之间的实时电压反馈给可编程控制器；3）慢速进刀：随着工作台及工件以速度v1在预设的加工方向上逐渐靠近电极丝，当电压采样电路测得的工件和电极丝之间的实时电压低于向可编程控制器输入的电压预设值时，此电压预设值低于加载在工件和电极丝之间的额定电压，可编程控制器调整对应的伺服电机至预设的进刀转速，使得工作台及工件以速度v2在预设的加工方向上继续靠近电极丝，v2<v1；并在此时开始计时；4）工件表层切割：保持工作台及工件以速度v2继续移动一段预设的时间t,在此时间段t内电极丝切入工件内；5）深切：时间段t结束后，可编程控制器调整高频电源输出的放电加工能量至预设值e2，e2>e1，直至完成本次切割。

本发明通过将进刀过程分为快速进刀和慢速进刀两个阶段，当电压采样电路测得的工件和电极丝之间的实时电压低于向可编程控制器输入的电压预设值时，表明二者之间的极间放电较为明显，二者的距离较近，此时进入慢速进刀，并以较低的放电加工能量e1进入工件表层切割时间段t，在此时间段t内电极丝切入工件内，即使工件表面较为粗糙和存在氧化皮，由于切速及放电加工功率均较小，防止出现严重的局部放电，可大幅降低断丝率，从而避免频繁更换电极丝，在电极丝切入工件内部后，再提高放电加工能量，从而提高加工效率；

作为本发明的进一步改进，将电压预设值设为加载在工件和电极丝之间的额定电压的90%；如测得的工件和电极丝之间的实时电压低于额定电压的的90%，说明极间放电已很明显，表明二者的间距已较近，此时进入慢速进刀确保较长的转换时间；

综上所述，本发明即使在较为恶劣的加工条件下，也可大幅降低断丝率，从而避免频繁更换电极丝，提高加工效率。

附图说明

图1为本发明电火花线切割机床进刀加工装置实施例的主视图。

图2为本发明电火花线切割机床进刀加工装置的电路框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2所示，本发明实施例的电火花线切割机床进刀加工装置，包括通过传动机构置于机身11上的工作台12、固定于工作台12上的工件27、设于机身11上的储丝筒13、丝架14、设于丝架14上的上丝臂15和下丝臂16、上主导轮17和下主导轮10及数个中间导轮18、绕于储丝筒13及所有导轮上的电极丝19，储丝筒13与驱动电机（未示出）相联，所述传动机构包括上滑板21、下滑板20、x向导轨副22和y向导轨副23及x向丝杆-螺母副24和y向丝杆-螺母副25，下滑板20与机身11及上滑板21与下滑板20分别通过其中的一组导轨副22或23相连，所述两丝杆-螺母副24、25的两丝杆分别设于机身11及下滑板20上，两螺母分别设于下滑板20和上滑板21上，两丝杆与各自的伺服电机26相连，伺服电机26均与可编程控制器相连，工件27与电极丝19分别与高频电源各自的一极相连；上主导轮17为人造宝石材质，可提高耐磨性，一电压采样电路的一输入端通过设于导轮17上的电极8与电极丝19相联，电极8为硬质合金材质并与电极丝19接触，电压采样电路的另一输入端通过电极9与工件27相联，电极9设于工件27距电极丝19的远端上，电压采样电路的输出端及高频电源均与可编程控制器相连。

适用于上述装置的电火花线切割机床进刀加工方法，包括以下步骤：1）走丝：启动驱动电机及储丝筒13交替正、反转，实现电极丝19的往复走丝：2）快速进刀：可编程控制器按预设的初始转速控制对应的伺服电机26转动（如工件沿x向接近电极丝，则驱动与x向丝杆-螺母副24相连的伺服电机；如工件沿y向接近电极丝，则驱动与y向丝杆-螺母副25相连的伺服电机；如工件沿斜向接近电极丝，则同时驱动两伺服电机），使得工作台12及工件27以速度v1在预设的加工方向上逐渐靠近电极丝19，可编程控制器按预设值控制高频电源加载在工件27和电极丝17之间的额定电压及高频电源输出的放电加工能量e1,同时电压采样电路将测得的工件27和电极丝19之间的实时电压反馈给可编程控制器；3）慢速进刀：随着工作台12及工件27以速度v1在预设的加工方向上逐渐靠近电极丝19，当电压采样电路测得的工件27和电极丝19之间的实时电压低于向可编程控制器输入的电压预设值时，此电压预设值为加载在工件27和电极丝19之间的额定电压的90%，可编程控制器调整对应的伺服电机26至预设的进刀转速，使得工作台12及工件27以速度v2在预设的加工方向上上继续靠近电极丝19，v2<v1；并在此时开始计时；4）工件表层切割：保持工作台12及工件27以速度v2继续移动一段预设的时间t,在此时间段t内电极丝19切入工件27内；5）深切：时间段t结束后，可编程控制器调整高频电源输出的放电加工能量至预设值e2，e2>e1，直至完成本次切割。

本发明通过将进刀过程分为快速进刀和慢速进刀两个阶段，当电极丝19与工件27足够近时，极间被击穿，形成火花放电，当电压采样电路测得的工件27和电极丝19之间的实时电压低于向可编程控制器输入的电压预设值时，表明二者之间的极间放电已很明显，二者的距离较近，适时采样电压电路通过系统压频转换电路形成频率信号，可编程控制器接受此频率信号控制工作台在预设的加工方向上的速度至v2，进入慢速进刀，同时控制放电能量为e1，同时系统开始计时，以较低的放电加工能量e1进入工件表层切割时间段t，在此时间段t内电极丝19切入工件27内，由于v2和e1较小，既降低二者准接触时的放电能量，即使工件表面较为粗糙和存在氧化皮，由于切速及放电加工功率均较小，防止出现严重的局部放电，可大幅降低断丝率，从而避免频繁更换电极丝，在电极丝19切入工件27内部后，再提高至较大的放电加工能量e2，从而提高加工效率；时间段t的设置与电压预设值及进刀转速的大小有关，可根据经验调整，充分保证电极丝19在此时间段内切入工件27；时间段t的设置也可以通过可编程控制器计量系统驱动信号输出脉冲数，以保证切入工件一定长度的距离。

本发明不限于上述实施，如电极8也可设于下主导轮9上，或下主导轮9采用金属材质，该导轮作为电压采样电路与电极丝相联的输入端电极；伺服电机也可替换为步进电机。