一种高速电极丝的精密自动送丝装置及工艺的制作方法

本发明涉及微细丝送丝机技术领域，特别涉及一种高速电极丝的精密自动送丝装置及工艺。

背景技术：

电火花线切割加工技术是一种利用电火花放电所产生的热效应切除被加工零件材料加工方法，不受工件的强度、硬度等机械性能的限制，能够加工任意导电材料，因此在制造领域具有非常独特的优势。相对于机械切削加工而言具有以下几个特点：

1)由于电极和工件之间没有相对切削运动，不存在机械加工时的切削力，因此适宜于低刚度工件和细微加工。

2)因为脉冲放电时间短，材料加工表面受热影响范围比较小，所以也适宜于热敏性材料的加工。

3)加工过程中的电参数较机械量易于实现数字控制、自适应控制、智能化控制，能方便地进行粗、半精、精加工各工序，简化工艺过程。在设置好加工参数后，加工过程中无须进行人工干涉。

相比传统机械加工而言，电火花加工具有明显的优势，是当前微细加工的一种常用方法。但是在现有的装置中，电火花用微细电极丝的高速运动很难实现精确的控制，容易出现电极丝抖动、定位不准确的问题。这是电火花加工快速发展和改进的最主要的障碍，也是当前迫切需要解决的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的电极丝抖动、定位不准确的问题，本发明提供一种结构简单、成本低廉、精确可控的送丝装置及工艺，以实现线切割丝加工微细电火花电极丝中的自动进丝。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高速电极丝的精密自动送丝装置，其特征在于:包括整丝箱和进给模块，

所述的整丝箱包括箱体，箱体内设有用于供应电极丝的储丝轮、用于调整电极丝张力的张力调整机构和用于检测电极丝张力的张力检测机构，所述的整丝箱末端还设有用于将电极丝输入至进给模块中的导向机构，

所述的进给模块包括基座，所述的电极丝从基座中心穿过，所述的基座上设有用于交替夹紧或松开电极丝静压电陶瓷组和动压电陶瓷组，所述的静压电陶瓷组包括位于电极丝一侧的第一上压电陶瓷块和位于电极丝另一侧的第一下压电陶瓷块，所述的动压电陶瓷组包括位于电极丝一侧的第二上压电陶瓷块和位于电极丝另一侧的第二下压电陶瓷块，所述的进给模块包括用于限制静压电陶瓷组沿电极丝进给方向的运动的限位结构，所述的进给模块还包括用于带动动压电陶瓷组在电极丝进给方向上往复运动的驱动机构，所述的基座末端具有用于将电极丝导出的导向嘴。

进一步的，所述的进给模块前端还固定设有对电极丝进行导向的导向管，所述的导向管前端开有便于电极丝导入的v型槽口。导向管能够保证微细电极丝能够分别和第一上压电陶瓷块和第一下压电陶瓷块间的间隙、第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块间的间隙处于同一直线上，保证微细电极丝能够不弯曲平稳运行。

进一步的，所述的张力调整机构包括设置在储丝轮后方的第一导轮和第二导轮，所述的第一导轮和第二导轮之间具有滑轮，电极丝依次从第一导轮、滑轮和第二导轮上绕过，所述的滑轮上悬挂有铁质重块，所述的体质重块下方具有用于向下吸附铁块的电磁装置。

进一步的，所述的张力检测机构为张力传感器。

进一步的，所述的导向机构包括位于电极丝一侧的导电轮和位于电极丝另一侧的弹性轮，所述的弹性轮上固定有将其向导电轮方向压的压缩弹簧，所述的压缩弹簧的另一端固定在箱体上。

进一步的，所述的驱动机构包括沿送丝方向往复运动的托架，所述的托架中心设有键槽，所述的第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块均位于键槽内并与键槽键配合连接，所述的基座上固定有导轨，所述的托架上开设有与导轨相配合的方形槽口，所述的托架上还连接有用于驱动其运动的直线型音圈电机。

进一步的，所述的导轨两侧具有限制托架位置的第一限位块和第二限位块。

进一步的，所述的限位机构包括分别设置在第一上压电陶瓷块两侧的第一上压电陶瓷支撑块和第二上压电陶瓷支撑块以及分别设置在第一下压电陶瓷块两侧的第一下压电陶瓷支撑块和第二下压电陶瓷支撑块。静压电陶瓷组都有压电陶瓷支撑块，能够确保静压电陶瓷组不会发生水平移动，保证电极丝能够精确控制进给量。

一种如权利要求上所述的高速电极丝的精密自动送丝装置的工艺，包括以下步骤：

步骤1：在进给开始时，第一上压电陶瓷块、第一下压电陶瓷块、第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块均处于关闭状态；

步骤2：当进行进给补偿时，第一上压电陶瓷块和第一下压电陶瓷块与外部电源的负极连接，第一上压电陶瓷块和第一下压电陶瓷块加负电压后收缩，第一上压电陶瓷块和第一下压电陶瓷块不对电极丝夹紧，而第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块与外部电源的正极连接，第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块夹紧电极丝；

步骤3：直线型音圈电机带动托架在基座的导轨上向前平移运动，第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块夹持着电极丝实现进给，当托架向前运动到基座上导轨的前端极限位置时，第一限位块抱紧托架，使得第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块送丝结束；

步骤4：当电极丝完成进给时，第一上压电陶瓷块和第一下压电陶瓷块解除外部负电压，使得第一上压电陶瓷块和第一下压电陶瓷块夹紧电极丝；

步骤5：第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块外接负电压，使得第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块收缩松开微细电极丝；

步骤6：直线型音圈电机带动托架向后运动，直到托架到达导轨上的第二限位块位置，第二限位块抱紧托架；

步骤7：第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块解除负电压并恢复长度，并且第二上压电陶瓷块和第二下压电陶瓷块夹住电极丝，恢复到初始状态，完成了一次进给。

有益效果：本发明提出了一种结构简单、操作方便的微细电极丝自动送丝装置，能够有效的解决现有电火花加工中一次装丝加工时间短，电极丝抖动的问题。能够有效简化加工机床的结构，实现机床的小型化和轻量化。利用传感器检测和电磁装置的闭环控制实时地调整电极丝上地张力，提高了电火花加工地精度和表面的光洁度，也减少了由于电极丝弯曲带来的加工过程不稳定等问题，提高了加工过程微细电极丝的稳定性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为高速电极丝的精密自动送丝装置的整体结构图；

图2为托架的剖视图；

图3为初始状态图；

图4为静压电陶瓷组松开电极丝的状态图；

图5为动压电陶瓷组推进电极丝的状态图；

图6为静压电陶瓷组夹紧电极丝的状态图；

图7为动压电陶瓷组松开电极丝的状态图；

图8为动压电陶瓷组回位的状态图；

图9为动压电陶瓷组夹紧电极丝的状态图。

其中，1、整丝箱，2、储丝轮，3、第一导轮，4、滑轮，5、铁质重块，6、电磁装置，7、第二导轮，8、张力传感器，9、弹性轮，10、导电轮，11、导向管，12、第一上压电陶瓷支撑块，13、第一下压电陶瓷支撑块，14、第一上压电陶瓷块，15、第一下压电陶瓷块，16、第二上压电陶瓷支撑块，17、第二下压电陶瓷支撑块，18、直线型音圈电机，19、托架，20、导轨，21、第二限位块，22、第一限位块，23、第二上压电陶瓷块，24、第二下压电陶瓷块，25、电极丝，26、导向嘴，27、基座。

具体实施方式

如图1～2，一种高速电极丝的精密自动送丝装置，包括整丝箱1和进给模块，

整丝箱1包括箱体，箱体内设有用于供应电极丝25的储丝轮2、用于调整电极丝25张力的张力调整机构和用于检测电极丝25张力的张力检测机构，张力检测机构为张力传感器8。张力调整机构包括设置在储丝轮2后方的第一导轮3和第二导轮7，第一导轮3和第二导轮7之间具有滑轮4，电极丝25依次从第一导轮3、滑轮4和第二导轮7上绕过，滑轮4上悬挂有铁质重块5，体质重块下方具有用于向下吸附铁块的电磁装置6。

整丝箱1末端还设有用于将电极丝25输入至进给模块中的导向机构，导向机构包括位于电极丝25一侧的导电轮10和位于电极丝25另一侧的弹性轮9，弹性轮9上固定有将其向导电轮10方向压的压缩弹簧，压缩弹簧的另一端固定在箱体上。

进给模块包括基座27，电极丝25从基座27中心穿过，基座27上设有用于交替夹紧或松开电极丝25的静压电陶瓷组和动压电陶瓷组，静压电陶瓷组包括位于电极丝25一侧的第一上压电陶瓷块14和位于电极丝25另一侧的第一下压电陶瓷块15，动压电陶瓷组包括位于电极丝25一侧的第二上压电陶瓷块23和位于电极丝25另一侧的第二下压电陶瓷块24，进给模块包括用于限制静压电陶瓷组沿电极丝25进给方向的运动的限位结构，限位机构包括分别设置在第一上压电陶瓷块14两侧的第一上压电陶瓷支撑块12和第二上压电陶瓷支撑块16以及分别设置在第一下压电陶瓷块15两侧的第一下压电陶瓷支撑块13和第二下压电陶瓷支撑块17。

进给模块还包括用于带动动压电陶瓷组在电极丝25进给方向上往复运动的驱动机构，驱动机构包括沿送丝方向往复运动的托架19，托架19中心设有键槽，第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24均位于键槽内并与键槽键配合连接，基座27上固定有导轨20，托架19上开设有与导轨20相配合的方形槽口，托架19上还连接有用于驱动其运动的直线型音圈电机18。导轨20两侧具有限制托架19位置的第一限位块22和第二限位块21。

基座27末端具有用于将电极丝25导出的导向嘴26。

进给模块前端还固定设有对电极丝25进行导向的导向管11，导向管11前端开有便于电极丝25导入的v型槽口。

一种如上述的高速电极丝的精密自动送丝装置的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：在进给开始时，第一上压电陶瓷块14、第一下压电陶瓷块15、第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24均处于关闭状态，如图3所示；

步骤2：当进行进给补偿时，第一上压电陶瓷块14和第一下压电陶瓷块15与外部电源的负极连接，第一上压电陶瓷块14和第一下压电陶瓷块15加负电压后收缩，第一上压电陶瓷块14和第一下压电陶瓷块15不对电极丝25夹紧，而第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24与外部电源的正极连接，第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24夹紧电极丝25，如图4所示，

步骤3：直线型音圈电机18带动托架19在基座27的导轨20上向前平移运动，第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24夹持着电极丝25实现进给，当托架19向前运动到基座27上导轨20的前端极限位置时，第一限位块22抱紧托架19，使得第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24送丝结束，如图5所示；

步骤4：当电极丝25完成进给时，第一上压电陶瓷块14和第一下压电陶瓷块15解除外部负电压，使得第一上压电陶瓷块14和第一下压电陶瓷块15夹紧电极丝25，如图6所示；

步骤5：第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24外接负电压，使得第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24收缩松开微细电极丝25，如图7所示；

步骤6：直线型音圈电机18带动托架19向后运动，直到托架19到达导轨20上的第二限位块21位置，第二限位块21抱紧托架19，如图8所示；

步骤7：第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24解除负电压并恢复长度，并且第二上压电陶瓷块23和第二下压电陶瓷块24夹住电极丝25，恢复到初始状态，如图9所示，完成了一次进给。

当电火花加工用微细电极丝要实现回退时，可采取相反的操作过程。

应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。