一种主轴摆动式七轴联动微细电火花线切割机床

1.本技术涉及涉及微细电火花线切割加工技术，特别是一种主轴摆动式七轴联动微细电火花线切割机床。


背景技术：

2.电火花线切割机床是采用钼丝或硬性黄铜丝作为电极丝，在高频脉冲电压的作用下，击穿液体介质，形成电火花放电，同时产生热量，使工件表面的金属局部熔化，同时切割液对切割部位进行冲洗，并通过控制器控制电极丝移动，在工件上形成预置的形状和尺寸。
3.在加工微创手术器械、微小型机器人传动系统中经常用到的带有直纹曲面微特征的轴类零件时，常规微细电火花线切割装置的电极丝与工件空间相对位置变化范围较小，且各轴运动范围有限，切割精度较低，机床的灵活性较低；采用uv轴结构加工时，对于型面复杂的轴类零件加工困难，且对微小轴类工件加工时，工件的安装也较为困难。


技术实现要素：

4.鉴于所述问题，提出了本技术以便提供克服所述问题或者至少部分地解决上述问题的一种主轴摆动式七轴联动微细电火花线切割机床。
5.为了解决上述问题，本发明实施例公开了一种主轴摆动式七轴联动微细电火花线切割机床，所述机床用于加工具有直纹曲面微特征的工件，包括支撑机构、旋转主轴c1、运丝机构和相互联动的六个工作轴；所述工作轴包括旋转轴a1、旋转轴c2、旋转轴w1、直线轴x1、直线轴y1和直线轴z1；其中，所述直线轴x1、所述直线轴y1和所述直线轴z1分别设有滑块，所述滑块沿对应的直线轴的中轴线方向滑动；所述旋转轴a1、所述旋转轴c2和所述旋转轴w1分别设有绕中轴线转动的旋转座；所述直线轴z1和所述直线轴x1分别和所述支撑机构固定连接，所述直线轴z1竖直设立，所述直线轴y1与所述直线轴x1的滑块固定连接，并随所述直线轴x1的滑块滑动，所述直线轴x1、所述直线轴y1和所述直线轴z1相互垂直设置；
6.其特征在于，所述旋转轴a1与所述直线轴z1的滑块固定连接，并随所述直线轴z1的滑块滑动，所述旋转主轴c1与所述转轴a1的旋转座固定连接，并随所述旋转轴a1的旋转座转动，所述旋转轴c2与所述直线轴y1的滑块固定连接，并随所述直线轴y1的滑块滑动，所述旋转轴w1和所述运丝机构和所述旋转轴c2的旋转座固定连接，并随所述旋转轴c2的旋转座转动；
7.所述运丝机构设有电极丝，其中，所述旋转主轴c1设有绕轴中线转动的旋转座，所述旋转主轴c1由直驱电机驱动，且在所述旋转主轴c1的旋转座靠近所述运丝机构一端设有工件夹头，所述电极丝和所述工件夹头位置相对应；
8.当进行加工时，所述工件置于所述工件夹头中，所述电极丝对所述工件进行加工，所述旋转主轴c1在所述旋转轴a1的带动下按预设角度做绕直线轴x1摆动。
9.进一步地，所述直线轴x1、所述直线轴y1和所述直线轴z1分别设有与中轴线平行的用于引导所述滑块的滑轨，所述直线轴y1的滑轨与所述直线轴x1的滑块固定连接。
10.进一步地，所述支撑机构包括第一支架和基座，所述第一支架和所述基座固定连接，且连接所述直线轴z1的滑轨远离滑块的端面。
11.进一步地，所述旋转轴a1、所述旋转轴c2、所述旋转轴w1和所述旋转主轴c1分别设有轴心，所述旋转座分别设于所述轴心上，其中，所述旋转轴a1的旋转座靠近所述电极丝的一面设有机械臂，旋转主轴c1的轴心通过接口板连接在所述旋转轴a1的机械臂靠近所述电极丝的一端。
12.进一步地，所述旋转轴c2的旋转座远离所述直线轴y1的端面设有第二支架，所述第二支架底部设有安装油槽的平台，所述平台设有油槽，所述旋转轴w1和所述运丝机构与所述第二支架固定连接。
13.进一步地，所述所述运丝机构包括储丝轮、收丝轮，所述旋转轴w1的旋转座靠近所述工件夹头的端面设有机械臂，所述机械臂随所述旋转轴w1的旋转座转动，所述储丝轮和所述收丝轮分别位于所述旋转轴w1的两侧，所述电极丝的两端分别设于所述储丝轮和所述收丝轮中，并绕过所述旋转轴w的机械臂，所述收丝轮转动使所述电极丝处于绷紧状态。
14.进一步地，所述旋转轴w1的机械臂靠近所述工件夹头的一端设有两个运丝槽柱，所述电极丝分别绕过所述运丝槽柱，所述运丝槽柱之间的电极丝和所述工件相对。
15.进一步地，所述工件夹头为螺母。
16.进一步地，在所述机床进行加工时，所述电极丝和所述工件均浸没在所述油槽的加工液中。
17.进一步地，所述工作轴分别由直流减速电机控制运动，所述直流减速电机由上位主控机控制联动。
18.本技术具有以下优点：
19.在本技术的实施例中，相对于现有技术中的“电极丝与工件空间相对位置变化范围较小，且各轴运动范围有限，机床的灵活性较低；对于型面复杂的轴类零件加工困难；对微小轴类工件的安装较为困难”，本技术提供了“由直驱电机单独驱动的旋转主轴和六个工作轴相互联动，且工件夹持于所述旋转主轴上”的解决方案，具体为：所述旋转轴a1与所述直线轴z1的滑块固定连接，并随所述直线轴z1的滑块滑动，所述旋转主轴c1与所述转轴a1的旋转座固定连接，并随所述旋转轴a1的旋转座转动，所述旋转轴c2与所述直线轴y1的滑块固定连接，并随所述直线轴y1的滑块滑动，所述旋转轴w1和所述运丝机构和所述旋转轴c2的旋转座固定连接，并随所述旋转轴c2的旋转座转动；所述运丝机构上设有电极丝，其中，所述旋转主轴c1设有绕轴中线转动的旋转座，所述旋转主轴c1由直驱电机驱动，且在所述旋转主轴c1的旋转座靠近所述运丝机构一端设有工件夹头，所述电极丝和所述工件夹头位置相对应；当进行加工时，所述工件置于所述工件夹头中，所述电极丝对所述工件进行加工，所述旋转主轴c1在所述旋转轴a1的带动下按预设角度做绕直线轴x1摆动。
20.通过“所述旋转主轴c1在所述旋转轴a1的带动下按预设角度做绕直线轴x1摆动”解决了“电极丝与工件空间相对位置变化范围较小，对微小轴类工件的安装较为困难”的问题，增大电极丝与工件的加工范围，提高机床切割的灵活性；通过“六个相互联动的工作轴”解决了“且各轴运动范围有限”的问题，增大各工作轴之间的运动范围，提高机床切割的灵活性。
附图说明
21.为了更清楚地说明本技术的技术方案，下面将对本技术的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本技术一实施例提供的一种主轴摆动式七轴联动微细电火花线切割机床结构示意图；
23.图2是本技术一实施例提供的一种主轴摆动式七轴联动微细电火花线切割机床的w轴示意图；
24.其中：直线轴z1；旋转轴a1；旋转轴c1；旋转轴c2；直线轴y1；直线轴x1；旋转轴w1；工件夹头1；第一支架2；基座3；油槽4；第二支架5；储丝轮6；收丝轮7。
具体实施方式
25.为使本技术的所述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
26.发明人通过分析现有技术发现：常规的微细电火花线切割装置各运动部件分别采用电机控制，电极丝与工件空间相对位置变化范围较小且各轴运动范围有限，使得对工件的切割精度较低，机床的灵活性较低；采用的uv轴结构也仅能实现小幅度的锥度加工，对于型面复杂的轴类零件仍存在加工的困难；且加工微小轴类工件时，工件一般被夹持在固定的结构上，安装也不方便。因此，有必要对这种切割机床进行结构改良，以克服上述缺陷。
27.需要说明的是，在不冲突的前提下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，本技术可以用于切割各种领域内带有直纹曲面微特征的零件，本发明对此不作限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
28.在本发明一实施例中，如图1所示，所述机床为慢走丝切割机床，用于加工具有直纹曲面微特征的工件，该机床包括支撑机构、旋转主轴c1、运丝机构和相互联动的六个工作轴；所述工作轴包括旋转轴a1、旋转轴c2、旋转轴w1、直线轴x1、直线轴y1和直线轴z1；其中，所述工作轴分别由直流减速电机控制运作，也可以换成更高性能的电机，所述电机由上位主控电机控制联动，在主控电机根据工艺要求输入或适时调整所述工作轴的位置和方向等信息。
29.在本发明一实施例中，所述直线轴x1、所述直线轴y1和所述直线轴z1分别设有滑块，所述滑块可以沿对应的直线轴的中轴线方向滑动；所述旋转轴a1、所述旋转轴c2和所述旋转轴w1上分别设有绕中轴线转动的旋转座；所述直线轴z1和所述直线轴x1分别固定设置于所述支撑机构，所述直线轴x1、所述直线轴y1和所述直线轴z1相互垂直设置，所述直线轴z1竖直设立，所述直线轴y1与所述直线轴x1的滑块固定连接，并随所述直线轴x1的滑块滑动。
30.所述旋转轴a1与所述直线轴z1的滑块固定连接，并随所述直线轴z1的滑块滑动，
所述旋转主轴c1与所述转轴a1的旋转座固定连接，并随所述旋转轴a1的旋转座转动，所述旋转轴c2与所述直线轴y1的滑块固定连接，并随所述直线轴y1的滑块滑动，所述旋转轴w1和所述运丝机构与所述旋转轴c2的旋转座固定连接，并随所述旋转轴c2的旋转座转动。
31.需要说明的是，当进行加工时，所述滑块可以沿对应直线轴的中轴线方向自由滑动，所述旋转座可以绕对应的中轴线自由转动；所述六个工作轴相互联动运作，所述直线轴z1的滑块运动带动所述旋转轴a1运动，所述旋转轴a1的旋转座转动带动所述旋转主轴c1摆动，所述直线轴x1的滑块运动带动所述直线轴y1运动，所述直线轴y1的滑块运动带动所述旋转轴c2运动，所述旋转轴c2转动带动所述旋转轴w1运动，每个工作轴之间都是相互影响的。
32.在本发明一实施例中，所述直线轴x1、所述直线轴y1和所述直线轴z1分别设有与中轴线平行的用于引导所述滑块的滑轨，所述直线轴y1的滑轨与所述直线轴x1的滑块固定连接；所述旋转轴a1、所述旋转轴c2、所述旋转轴w1和所述旋转主轴c1分别设有轴心，所述旋转座分别设于所述轴心上，其中，所述轴心是用于固定所述旋转座，使其绕固定位置转动。
33.在本发明一实施例中，所述滑轨和所述滑块的连接处为梯形凸起，所述滑轨内部装有电机且可以拆开，所述滑轨的两侧设有可以用于拆卸和固定的螺丝孔，便于检查和更换内部的电机等部件；所述滑块和所述滑轨的连接处为梯形凹槽。
34.其中，所述直线轴轴x1、所述直线轴y1和所述直线轴z1的两端分别设有限位结构，防止所述滑块在运动时脱离所述滑轨；其中所述限位结构可以是不同样式的限位块和限位板；当所述直线轴x1和所述直线轴z1和所述支撑机构固定连接时，设有所述限位板的一端远离所述支撑结构；所述限位块和所述限位板的设计可以使直线轴在安装更快时确定直线轴的安装方向。
35.在本发明一实施例中，所述旋转轴c2、所述旋转轴a1和所述旋转轴w1的旋转座可拆开，所述旋转座上设有可以用于拆卸和固定的螺丝孔，便于检查更换所述旋转轴内部的电机等部件。
36.在本发明一实施例中，所述运丝机构设有电极丝，所述旋转主轴c1设有绕轴中线转动的旋转座，所述旋转主轴c1由直驱电机驱动，且在所述旋转主轴c1的旋转座靠近所述运丝机构一端设有工件夹头1，所述电极丝和所述工件夹头1位置相对应；
37.在本发明一实施例中，所述旋转轴a1的旋转座设有朝向所述电极丝延伸的机械臂，所述旋转主轴的直驱电机置于所述机械臂中；旋转主轴c1的轴心通过接口板连接在所述旋转轴a1的机械臂靠近所述电极丝的一端。
38.需要说明的是，因为所述直线轴z1和所述直线轴x1是相互垂直的，所以所述旋转主轴c1会在所述旋转轴a1的带动下按预设角度做绕直线轴x1摆动，所述预设角度由工件加工形状决定，在此不做限定。所述旋转主轴c1的运动范围相对自由使需要加工的工件安装也更加灵活方便。
39.在本发明一实施例中，当进行加工时，所述工件置于所述工件夹头1中，所述电极丝对所述工件进行加工；直纹曲面是由一族或几族直线构成的曲面，在本技术实施中，所述电极丝可以视作构成直纹曲面的构成直线，所述电极丝的位置方向由所述直线轴y1、所述直线轴x1、所述旋转轴c2和所述旋转轴w1共同联动控制，大大提升了电极丝的空间位置变
化范围；所述工件连接在所述旋转轴主c1的一端，由所述直线轴z1、所述旋转轴a1和所述旋转主轴c1共同联动控制，也大大提升了所述工件的空间位置变化范围，所述电极丝与所述工件的空间位置运动范围皆被提升，相当于加强了机床切割的精度和灵活性。
40.在本发明一实施例中，所述直线轴x1的滑块向靠近所述直线轴x1的限位板方向运动时，所述直线轴y1也靠近所述直线轴x1的限位板；所述直线轴z1的滑块向所述直线轴y1的限位板方向滑动时，所述旋转轴c2也随之靠近所述直线轴y1的限位板；所述旋转轴c2顺时针转动，则所述第二支架5及所述第二支架5上的所有结构，包括所述旋转轴w1都随之顺时针转动；所述旋转轴w1顺时针转动时，所述旋转轴w1的机械臂靠近所述工件夹头1的两个运丝槽柱之间的用于切割的电极丝也随之顺时针转动。
41.即，所述直线轴x1、所述直线轴y1、所述旋转轴c2和所述旋转轴w1互相联动配合使所述电极丝的空间位置发生变化且顺时针转动。
42.在本发明一实施例中，所述直线轴z1的滑块向靠近所述直线轴z1的限位板方向移动时，所述旋转轴a1也随之靠近所述直线轴z1的限位板；所述旋转轴a1顺时针旋转25度，所述旋转主轴c1也所随之顺时针旋转25度；所述旋转主轴c1顺时针旋转，所述工件夹头1和所述工件夹头1中的所述工件也随之顺时针转动。
43.即所述直线轴z1、所述旋转轴a1和所述旋转主轴c1互相联动配合使所述工件的空间位置发生变化且顺时针转动。
44.在本发明一实施例中，所述支撑机构包括第一支架2和基座3，所述直线轴x1和所述基座3水平连接，所述第一支架2和所述基座3固定连接，且连接所述直线轴z1的滑轨远离滑块的端面，所述直线轴x1固定连接在所述基座3所述第一支架2和所述基座3用于固定竖直设立的所述直线轴z1。
45.在本发明一实施例中，所述旋转轴c2的旋转座固定连接有第二支架5，所述第二支架5的底部设有安装油槽的平台，油槽4和所述平台远离所述旋转座的端面固定连接，所述油槽4用于盛放加工液，所述加工液可以是煤油、去离子水和乳化液等；所述加工液是放电介质，在加工过程中还起着冷却、排屑等作用。所述旋转轴w1和所述运丝机构置于所述第二支架的顶端。
46.需要说明的是，所述旋转轴w1、所述旋转轴a1和所述运丝机构的位置高于所述油槽4，使所述旋转轴w1和所述旋转轴a1上的机械臂得以延伸至所述油槽4中。
47.在本发明一实施例中，所述所述运丝机构包括储丝轮8、收丝轮9，所述收丝轮9由电机驱动，进行收丝运动；所述旋转轴w1的旋转座靠近所述工件夹头1的端面设有机械臂，所述机械臂随所述旋转轴w1的旋转座转动，所述储丝轮8和所述收丝轮9分别位于所述旋转轴w1的两侧，所述电极丝的两端分别设于所述储丝轮8和所述收丝轮9中，并绕过所述旋转轴w1的机械臂，所述储丝轮8作为阻力装置使所述电极丝处于绷紧状态。
48.需要说明的是，所述储丝轮8和所述收丝轮9可以根据电极丝的直径和长度进行更换，所述储丝轮8和所述收丝轮9的位置相对于油槽4固定，减少了所述电极丝的运动惯量，使电极丝的切割更加稳定。
49.在本发明一实施例中，如图1，所述旋转轴w1的机械臂靠近所述工件夹头1的一端上设有两个运丝槽柱，所述电极丝分别绕过所述运丝槽柱，所述两个运丝槽柱之间的电极丝和所述工件相对。
50.在本发明一实施例中，所述所述储丝轮8远离所述收丝轮9的一侧设有力传感器；所述旋转轴w1的机械臂朝向所述储丝轮8和所述收丝轮9的两侧设有导轮；所述旋转轴w1的机械臂的两侧也设有若干运丝槽柱，所述旋转轴w1的机械臂两侧的运丝槽柱用于缠绕和限位所述电极丝，防止电极丝位置发生偏。
51.下面提供一种所述电极丝的缠绕方式：所述电极丝从所述储丝轮8中拉出，绕过所述力传感器，再绕过所述机械臂靠近所述收丝轮9的导轮，再绕过所述旋转轴w1的机械臂靠近所述工件夹头1的一端上的两个运丝槽柱，再绕过靠近所述储丝轮8的导轮，最后缠绕在所述收丝轮9上。
52.需要说明的是，所述两个运丝槽柱的连线的中心位置和所述旋转轴w1的旋转中心在一条直线上，所述旋转轴w1转动带动机械臂，使所述电极丝一起转动，大幅度的提高了电极丝切割的灵活性。
53.在本发明一实施例中，所述工件夹头1为螺母，松开所述螺母后将所述工件置于所述螺母中，再拧紧所述工件夹头1，固定住所述工件。
54.需要说明的是，所述工件夹头1也可以是其他固定装置。
55.在本发明一实施例中，在所述机床进行加工时，所述电极丝和所述工件均浸没在所述油槽4的加工液中。
56.本发明实施例的核心构思之一在于与相关技术相比，本技术包括以下优点，所述旋转主轴c1可以绕所述直线轴x1摆动，使电极丝与工件空间相对位置变化范围增大，同时，由于所述旋转主轴c1的位置灵活，使加工件的安装更加方便；通过直线轴的带动增大了各个轴之间的运动范围，提高了机床的切割精度和灵活性；所述储丝轮8和所述运丝轮相对于所述油槽4位置固定，仅旋转轴w1运转，减小了电极丝的转动惯量，使切割的灵活性进一步提高。
57.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
58.尽管已描述了本技术实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术实施例范围的所有变更和修改。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
59.以上对本技术所提供的一种主轴摆动式七轴联动微细电火花线切割机床，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。