电火花线切割机床电极丝的控制装置及走丝方法与流程

本发明涉及一种用于往复走丝型电火花线切割机床电极丝的控制装置及走丝方法。

背景技术：

往复走丝型电火花线切割机床在加工时，通过控制元件驱动电机、带动储丝筒重复交替的正向和反向转动，使得电极丝收放实现往复运行加工。电火花线切割加工时，在电极丝与工件间加载高频脉冲电压，通过工作台驱动工件按程序轨迹移动，电极丝与工件间形成微间隙放电，使工件电蚀成形，在电蚀工件的同时，电极丝同样会受到一定程度的蚀除，加之运丝系统存在摩擦损耗，因此随着加工时间的增长，电极丝直径会越来越小，直径的变化导致加工的一致性差，影响加工精度，在要求高的精加工时尤其明显；并且电极丝的刚性较差，加工时邻近工件的一侧受到阻力，不可避免的产生弯曲、形成弧形，存在所谓的让刀现象，导致加工面成为腰鼓形，也影响加工精度；同时为保障电极丝受到的电蚀程度相对较小，因此往复运行的电极丝线速度较高（8-15m/s），然而在储丝筒电机换向时，必然存在减速—换向—再升速过程，如果在此过程在电极丝与工件间加载高频电压，电极丝很可能被直接烧断，为避免此情况发生，在储丝筒正反换向时系统同时将高频脉冲电源输出关闭，此时机台进给加工停止至换向延时完成后再恢复加工，因此，在储丝筒上缠绕之电极丝必然存在走丝加工段和位于其两端的未参与放电加工的缓冲段，理论上缓冲段电极丝直径除有极小的摩擦损耗外，几乎不会有损耗，如此便带来一个问题，随着加工时间的增长，参与加工段电极丝在变细，因此其加工工件形成切槽亦会越来越小，而切割缝隙的宽度等于放电区段电极丝直径加0.02mm放电间隙，当损耗后的放电区段电极丝直径加0.02mm放电间隙小于缓冲段电极丝直径时，则电极丝的缓冲段难以进入之前的切槽，发生卡涩，易导致电极丝在缓冲段卡断，需频繁停机、更换电极丝，影响机床的正常运行。

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电极丝的控制装置及走丝方法，它能大幅提高加工精度，并在电极丝发生卡涩时能动态、及时地调整电极丝的走丝加工段和缓冲段，防止电极丝因损耗而出现卡断现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，提高加工效率和电极丝的利用率。

为达到上述目的，本发明的电火花线切割机床电极丝的控制装置，包括机架、设于机架上的储丝筒、数个过渡导轮、设于上、下机头上的上导轮及下导轮、绕于储丝筒、过渡导轮及上导轮和下导轮上的电极丝、张力调整装置，储丝筒滑动的设于直线导轨上并与主轴相联，主轴的一端通过联轴器与伺服电机a相连，另一端通过传动齿轮副与传动丝杆相连，传动丝杆与固设的螺母配合，其特征在于在传动丝杆的端部设有角度编码器；在上机头与储丝筒之间及下机头与储丝筒之间的机架上分别设有轴式张力传感器，每个轴式张力传感器上均通过轴承设有张力检测轮，所述电极丝也绕于两张力检测轮上并形成包角；伺服电机a、角度编码器、轴式张力传感器均与可编程控制器相连。

用于上述控制装置的电火花线切割机床电极丝的走丝方法，其特征在于包括：a）通过可编程控制器和角度编码器的设置（角度编码器作为检测旋转角度的传感器）将电极丝用于加工的部分分为两段以上；将一张力预设值t输入可编程控制器，t略小于电极丝的抗拉强度；b）各段加工电极丝依次使用，每段加工电极丝使用时均通过可编程控制器及角度编码器控制伺服电机驱动储丝筒做重复交替的往复加工走丝及缓冲走丝，每次往复加工走丝：储丝筒按预设的角度正向或反向转动，实现预设长度电极丝的走丝加工，即确定走丝加工段长度，此期间高频脉冲电源进行放电；每次缓冲走丝：在前一往复加工走丝结束后，储丝筒继续沿相同方向转动，实现预设长度电极丝的缓冲走丝，此期间高频脉冲电源停止放电；各段加工电极丝采用不同的走丝张力，每段加工电极丝在走丝时由两轴式张力传感器实时检测电极丝的张力并反馈给可编程控制器；c）每段加工电极丝在走丝时如其中任一个轴式张力传感器检测电极丝的张力达到张力预设值t，则可编程控制器停止驱动储丝筒转动，再驱动储丝筒反方向转动一预设角度，即以反方向走丝一段距离，并将此作为本段加工电极丝下一次缓冲走丝的终点，并通过角度编码器按预设使得本段加工电极丝中重新做重复交替的往复加工走丝及缓冲走丝的电极丝总长取自本段加工电极丝的原走丝加工段中；d）重复步骤b和c继续进行加工；

本发明通过将电极丝用于加工的部分进行分段，各段分别对应不同的加工工序，如粗加工、半精加工和精加工，避免了电极丝直径变化对加工一致性的影响，同时各段加工电极丝采用不同的走丝张力，精加工时的走丝张力更大，可提高电极丝的刚性，减小让刀现象及加工面的腰鼓形，大幅提高加工精度；如每段加工电极丝在走丝时（包括往复加工走丝及缓冲走丝），其缓冲段难以进入之前工件上的切槽，则此段电极丝的一端被拉紧，另一端产生松弛，其中一个轴式张力传感器检测到的张力值会突然增大，以此作为反馈信号，可编程控制器停止驱动储丝筒转动、再反方向转动，并按预设动态、及时地调整此段电极丝新的走丝加工段和缓冲段，新的走丝加工段和缓冲段均来自于此段电极丝的原走丝加工段，可避免电极丝断裂，防止电极丝因损耗而出现卡断现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，提高加工效率，并能提高电极丝的利用率；

作为本发明装置的进一步改进，所述张力调整装置包括设于机架上的两平行导柱及一丝杠，丝杠与两导柱平行，伺服电机b与丝杠通过同步皮带轮机构连接，一滑座与螺母固连并滑动装于两导柱上，螺母通过螺纹联于丝杆上，滑座上设有张紧轮，电极丝也绕于张紧轮上；对应的，通过可编程控制器控制伺服电机b转动、调整张紧轮的位置，使得各段加工电极丝采用不同的走丝张力；可提高张力调整智能化、准确性和及时性；

作为本发明装置的进一步改进，可编程控制器与报警装置相连，报警装置可采用蜂鸣器或声光报警器；对应的，当其中任一个轴式张力传感器检测电极丝的张力达到张力预设值t时，可编程控制器通过报警装置输出预警信息；可提醒操作人员注意设备的调整状态，避免出现意外，提升整机的智能化水平；

作为本发明方法的进一步改进，张力预设值t为电极丝抗拉强度的80-90%；既可避免电极丝的断裂，又可较为准确的判断卡涩工况；

综上所述，本发明能大幅提高加工精度，并在电极丝发生卡涩时能动态、及时地调整电极丝的走丝加工段和缓冲段，防止电极丝因损耗而出现卡断现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，提高加工效率和电极丝的利用率。

附图说明

图1为本发明电火花线切割机床电极丝的控制装置实施例的结构简图。

图2为图1的a处放大图

图3为储丝筒驱动装置的主视图。

图4为绕于储丝筒上的电极丝工作状态分布图。

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至图3所示，该电火花线切割机床电极丝的控制装置，包括机架1、设于机架1上的储丝筒2、数个过渡导轮3、设于上机头上的上导轮4、设于下机头上的下导轮5、绕于储丝筒2、所有过渡导轮3及上导轮4和下导轮5上的电极丝6、张力调整装置19，在上机头与储丝筒2之间及下机头与储丝筒2之间的机架1上分别设有轴式张力传感器7或8，每个轴式张力传感器7或8上均通过轴承设有张力检测轮9；张力调整装置19包括设于机架1上的两平行导柱11及一丝杠12，丝杠12与两导柱11平行，伺服电机13与丝杠12通过同步皮带轮机构15连接，一滑座16与螺母17固连并滑动装于两导柱11上，螺母17通过螺纹联于丝杆12上，滑座16上设有张紧轮18；绕于储丝筒2、所有过渡导轮3、张力检测轮9、张紧轮18、上导轮4和下导轮5上的电极丝6形成走丝回路，所述电极丝6绕于两张力检测轮9上并形成包角；储丝筒2滑动的设于直线导轨20上并与主轴21相联，主轴21的一端通过联轴器22与伺服电机23相连，另一端通过传动齿轮副24与传动丝杆25相连，传动丝杆25与固设的螺母26配合，在传动丝杆25的端部设有角度编码器27；伺服电机13及23、角度编码器27、两轴式张力传感器7和8均与可编程控制器（未示出）相连，可编程控制器还与报警装置相连，报警装置可采用蜂鸣器或声光报警器。

用于上述控制装置的电火花线切割机床电极丝的走丝方法，包括以下步骤：a）通过可编程控制器和角度编码器27设置不同的起始角度（角度编码器27作为检测旋转角度的传感器），如图4所示，将电极丝6用于加工的部分分为三段加工电极丝l1、l2、l3；将一张力预设值t输入可编程控制器，张力预设值t为电极丝抗拉强度的80-90%；b）三段加工电极丝l1、l2、l3依次使用，每段加工电极丝使用时均通过可编程控制器及角度编码器27控制伺服电机23驱动储丝筒2做重复交替的往复加工走丝及缓冲走丝，每次往复加工走丝：储丝筒2按预设的角度正向或反向转动，实现预设长度电极丝的走丝加工，即确定走丝加工段长度，如图4中第一段加工电极丝l1中l1-1对应的那段电极丝即为当下第一段加工电极丝l1的走丝加工段长度，此期间高频脉冲电源进行放电；每次缓冲走丝：在前一往复加工走丝结束后，储丝筒2继续沿相同方向转动，实现预设长度电极丝的缓冲走丝，如图4中第一段加工电极丝l1中两端l1-2对应的那段电极丝即为即为当下第一段加工电极丝l1的缓冲段长度，此期间高频脉冲电源停止放电；三段加工电极丝l1、l2、l3采用不同的走丝张力并依次增大，每段加工电极丝在走丝时（包括往复加工走丝及缓冲走丝）由两轴式张力传感器7、8实时检测电极丝6的张力并反馈给可编程控制器；c）每段加工电极丝在走丝时如其中任一个轴式张力传感器7或8检测电极丝6的张力达到张力预设值t，表明此时发生卡涩，则可编程控制器停止驱动储丝筒2转动，再驱动储丝筒2反方向转动一预设角度，即以反方向走丝一段距离，并将此作为本段加工电极丝下一次缓冲走丝的终点，并通过角度编码器27按预设使得本段加工电极丝中重新做重复交替的往复加工走丝及缓冲走丝的电极丝总长取自本段加工电极丝的原走丝加工段中，以第一段加工电极丝l1为例，本段加工电极丝中重新做重复交替的往复加工走丝及缓冲走丝的电极丝总长取自原走丝加工段l1-1中；d）重复步骤b和c继续进行加工；

本发明通过将电极丝6用于加工的部分进行分段，各段分别对应不同的加工工序，如粗加工、半精加工和精加工，避免了电极丝直径变化对加工一致性的影响，同时各段加工电极丝采用不同的走丝张力并依次增大，精加工时到达最大，可提高加工时电极丝6的刚性，减小让刀现象及加工面的腰鼓形，大幅提高加工精度；如每段加工电极丝在走丝时，其缓冲段难以进入之前工件上的切槽，则此段电极丝的一端被拉紧，另一端产生松弛，其中一个轴式张力传感器7或8检测到的张力值会突然增大，以此作为反馈信号，可编程控制器停止驱动储丝筒2转动、再反方向转动，并按预设动态、及时地调整此段电极丝新的走丝加工段和缓冲段，新的走丝加工段和缓冲段均来自于此段电极丝的原走丝加工段，可避免电极丝断裂，防止电极丝因损耗而出现卡断现象，避免频繁更换电极丝，保证机床的正常运行，提高加工效率，并能提高电极丝的利用率；

张力预设值t为电极丝抗拉强度的80-90%；既可避免电极丝的断裂，又可较为准确的判断是否出现卡涩工况；通过可编程控制器控制伺服电机13转动，再由同步皮带轮机构15、丝杠12、螺母17、滑座16调整张紧轮18的位置，可使得各段加工电极丝采用不同的走丝张力，并提高张力调整的智能化、准确性和及时性。