本发明涉及电火花线切割加工，特别涉及一种自动穿丝数控往复走丝电火花线切割机床的上导丝机构。数控往复走丝电火花线切割机床俗称“中走丝机床”，该机床电极丝上导丝机构是电火花线切割机床自动穿丝系统中的一个重要组成部分。
背景技术：
1、数控往复走丝电火花线切割机床（简称：电火花线切割机床）作为一种金属切割加工设备广泛应用于模具、航天航空、汽车、能源、精密仪器、医疗器械、电子产品等制造业中的精密复杂形状的零件加工，在工业生产中占有重要地位。电火花线切割是利用连续运动的细金属丝（称为电极丝）作电极，对工件进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。在线切割加工前或加工过程中均需要穿丝，目前绝大多数电火花线切割机床只能使用手动穿丝。手动穿丝专业性强，需要专业人员操作，而且穿丝过程繁杂，要求高，工作量大，效率低。为此，近年来本领域技术人员一直在努力研究和开发适用于电火花线切割机床的全自动穿丝装置和方法。全自动穿丝在电火花线切割加工技术领域中是一项复杂和细致的系统工程，工艺要求高，困难点多，技术难度大，长期以来一直是本领域中的技术难题，其中，如何实现上导丝机构自动穿丝便是需要克服的技术难点之一。
2、中国专利cn115213505a于2022年10月21日公开了一件名称为《线切割机床自动穿丝的导向机构》发明专利申请。该发明公开了“通过驱动装置直接驱动导丝管穿过上机头与工件后对准下机头，直接将导丝管内的丝线送入下机头内，大幅提升送丝的准确度，有效减少送丝失败的次数”。首先，该发明公开的是慢走丝电火花线切割机床自动穿丝的导丝机构，与本技术数控往复走丝电火花线切割机床（俗称“中走丝机床”）属于两种不同类型的电火花线切割机床，两者的技术差异较多，其中包含两者使用的电极丝材料不同，前者采用的是铜丝，易较直且不反复使用，后者采用的是钼丝，难以较直且需反复使用，另外自动穿丝方式和要求也不同；其次，该发明自动穿丝的稳定性和可靠性以及对电极丝的定位精度仍存在不足。该发明中的导丝管下行通过机床上导丝器时，导丝器需打开，穿丝完成，导丝管上行后，需将导丝器定位闭合。由于导丝器要求精度很高，在闭合时要求闭合精度也很高，对开合机构的精度要求相应很高，导丝器的闭合精度误差必定影响导丝精度，同时加工蚀除物也会粘附在闭合机构中，也必定会影响导丝器的闭合精度及可靠性。另外，导丝器开合机构较复杂，制造难度及成本都较高。
3、有鉴于此，本发明提出了一种适用于电火花线切割机床自动穿丝用上导丝机构是解决该技术难点的有效途径。
技术实现思路
1、本发明提供一种自动穿丝电火花线切割机床的上导丝机构，其目的第一是要解决电火花线切割机床中使用的弯曲不易较直并需要反复使用的钼丝顺畅实现自动化上导丝问题，第二是要解决电火花线切割机床上导丝机构对电极丝进行精确定位及可靠性的问题，第三是满足机床在各种穿丝情景下的自动导丝需求。
2、为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自动穿丝电火花线切割机床的上导丝机构，其创新在于：包括导丝管、上定位安装夹头以及下定位夹持结构，定义导丝管在竖直状态下由上部、中间和下部组成。
3、所述导丝管为细长管形结构，其中间设置有轴向贯穿的导丝孔，导丝管上部顶端设有第一预导丝结构，该第一预导丝结构的上部中心开设有上大下小的第一导丝锥孔，下部中心开设有第一预导丝孔，第一预导丝孔的直径大于电极丝直径同时小于所述导丝孔直径。在第一预导丝孔的下部，在导丝管上围绕管轴线均匀间隔开设有一组射流孔。在装配状态下所述第一导丝锥孔、第一预导丝孔、导丝孔三者自上向下依次贯通，且三者同轴布置，其中，第一导丝锥孔作为导丝管的穿丝进入口。
4、所述上定位安装夹头为针对导丝管上部所设的定位连接结构，该上定位安装夹头包括安装座，所述电火花线切割机床具有z轴及z轴拖板，在z轴拖板上设置有与z轴平行运动的w1轴及w1轴拖板，所述安装座固定安装在w1轴拖板上，安装座上设有开口朝下的定位安装内孔，定位安装内孔轴线与所述w1轴平行，在装配状态下导丝管上部固定安装在所述定位安装内孔中。在所述导丝管上部外缘与定位安装内孔之间围绕管轴线方向设有导气沟环，导气沟环构成环状气道，在安装座上设有进气孔，进气孔一端通往压缩气源，另一端与导气沟环连通，所述一组射流孔一端与导气沟环连通，另一端与导丝管上的导丝孔连通，所有射流孔与导丝孔连通处的位置在竖直方向上均低于所述第一预导丝孔位置。
5、所述导丝管下部底端设有导丝咀，导丝咀的中心开设有对电极丝起精密导向作用的精密导丝孔，导丝咀中的精密导丝孔与导丝管下部外圆柱同轴线，且精密导丝孔与导丝管轴向的导丝孔连通。导丝管下部设有出气孔，进气孔、导气沟环、一组射流孔、导丝孔以及出气孔自上而下形成导气通道。
6、所述下定位夹持结构为针对导丝管下部所设的定位夹持结构，下定位夹持结构上设有下定位孔，下定位孔用来对导丝管下部外圆柱面进行定位，下定位孔对导丝管下部外圆柱面的定位中心轴线与所述安装座上的定位安装内孔轴线同轴，下定位夹持结构能够将导丝管下部在下定位孔中自动锁定或释放，在释放状态下导丝管能够在下定位孔中沿轴线方向上下运动，所述下定位夹持结构固定安装在z轴拖板上。
7、上述技术方案中的有关内容解释如下：
8、1.上述方案中，电火花线切割机床是指数控往复走丝电火花线切割机床，俗称“中走丝机床”。
9、2.上述方案中，所述“导丝管为细长管形结构”是指导丝管为小直径、大长度的管形结构，其直径在φ1-φ20mm范围，长度在100-1000mm范围，长经比在5：1-500：1范围。优选的是：直径在φ2-φ8mm范围，长度在100-1000mm范围，长经比在10：1-300：1范围。
10、3.上述方案中，所述导丝管上部顶端设有开口朝上的第一沉孔，该第一沉孔中固定设置第一预导丝片，所述第一导丝锥孔设置在第一预导丝片的上部中心位置，所述第一预导丝孔设置在第一预导丝片的下部中心开位置。
11、4.上述方案中，所述一组射流孔在导丝管上围绕管轴线倾斜布置，射流孔轴线与管轴线的倾斜角为锐角，且射流方向为斜向朝下。
12、5.上述方案中，所述导丝管下部底端设有开口朝下的第二沉孔，所述导丝咀固定设置在第二沉孔中，在导丝咀的上方设置有第二预导丝片，在导丝咀的下方设置有第三预导丝片，其中，所述第二预导丝片位于第二沉孔上部，第二预导丝片的上部中心开设有上大下小的第二导丝锥孔，下部中心开设有第二预导丝孔。所述导丝咀位于第二沉孔中部。所述第三预导丝片位于第二沉孔下部，第三预导丝片的上部中心开设有第三预导丝孔，下部中心开设有上小下大的第三导丝锥孔。所述第二预导丝孔和第三预导丝孔的直径均大于电极丝直径同时小于所述导丝孔直径，精密导丝孔的直径大于电极丝直径同时小于第二预导丝孔和第三预导丝孔的直径。在装配状态下所述第二导丝锥孔、第二预导丝孔、精密导丝孔、第三预导丝孔、第三导丝锥孔五者自上向下依次贯通，且五者同轴布置，其中，导丝咀中的精密导丝孔与导丝管下部外圆柱同轴线，第三导丝锥孔作为导丝管的穿丝伸出口。
13、6.上述方案中，在开口朝下的第二沉孔与第二预导丝片上端面、第二预导丝片圆周侧面之间以及第三预导丝片的上端面至第三预导丝孔之间开设连通的气路沟槽，以此在所述导丝咀的精密导丝孔外围形成避让精密导丝孔阻力的旁路导气通道。
14、7.上述方案中，在所述导丝咀与第三预导丝片之间设置有导气套环，导气套环中心开设有穿丝孔，该穿丝孔使位于上方的精密导丝孔与位于下方和第三预导丝孔上下贯通。
15、在开口朝下的所述第二沉孔的圆周孔壁上或者导丝管上与对应的第二预导丝片和导丝咀之间开设有一组第一导气沟槽或第一导气孔道，一组第一导气沟槽或第一导气孔道围绕管轴线方向均匀间隔布置。在第二沉孔的底部沿径向开设有与第一导气沟槽或第一导气孔道连通的径向导气沟槽。在所述导气套环上端面沿半径方向开设有一组第二导气沟槽或第二导气孔道，一组第二导气沟槽或第二导气孔道沿管轴线圆周方向均匀间隔布置。所述第一导气沟槽或第一导气孔道的一端经径向导气沟槽与第二预导丝片以上的所述导丝孔连通，另一端与第二导气沟槽或第二导气孔道的一端连通，第二导气沟槽或第二导气孔道的另一端与所述导气套环的穿丝孔连通，以此在所述导丝咀的精密导丝孔外围形成避让精密导丝孔阻力的旁路导气通道。
16、8.上述方案中，在所述w1轴拖板上设置有送丝机构，该送丝机构位于导丝管的上方并正对导丝管穿丝进入口布置，在工作状态下w1轴通过w1轴拖板带动上定位安装夹头以及导丝管整体沿w1轴方向数字化直线运动，送丝机构能够将电极丝数字化送入或抽出导丝管。
17、9.上述方案中，所述下定位夹持结构包括连接板，连接板通过一个可调节导丝管垂直度的垂直度调节块与z轴拖板固定连接，使连接板能够随z轴上下数字化运动。
18、所述连接板上针对导丝管固定设置有用来定位导丝管下部的定位座，定位座上设有与导丝管下部外圆柱面配合的具有v形定位面的下定位孔，v形定位面对导丝管下部外圆柱面的定位轴线与所述安装座上的定位安装内孔轴线同轴，连接板上针对v形定位面设置有能够自动化控制的压紧机构，当导丝管下部伸入v形定位面时，在所述压紧机构配合下能够对导丝管下部进行自动夹紧或释放。
19、10.上述方案中，所述压紧机构包括杠杆、锁紧压块、推拉杆和气缸，杠杆转摆支承在连接板上，锁紧压块定位安装在推拉杆的一端，推拉杆的另一端与杠杆的一端活动连接，气缸作用于杠杆的另一端。
20、11.上述方案中，所述压紧机构包括压簧，压簧顶压在杠杆与连接板之间，并作用在释放导丝管下部的方向上，当气缸外伸顶压杠杆时通过杠杆带动推拉杆沿自身轴向正向移动，并推动锁紧压块与v形定位面配合夹紧导丝管下部，当气缸回退时在压簧作用下，带动推拉杆沿自身轴向并拉动锁紧压块反向移动，锁紧压块与v形定位面配合释放导丝管下部。
21、12.上述方案中，所述杠杆在与推拉杆活动连接处设有长形槽，针对长形槽设有销子，推拉杆的另一端通过销子插装在长形槽中。所述推拉杆的一端通过t形槽结构与锁紧压块连接。
22、13.上述方案中，在连接板底部针对下定位孔对导丝管下部外圆柱面定位中心位置固定设置有工作液喷咀，该工作液喷咀由锥形孔和一组喷液孔组成，锥形孔同轴布置在导丝管下方，一组喷液孔围绕管轴线均匀布置在锥形孔的锥面上。在连接板内部针对一组喷液孔设有环形通道，环形通道与一组喷液孔连通。在连接板内部针对环形通道设有工作液通道，工作液通道一端与环形通道连通，另一端通过工作液接头与外部连通。
23、14.上述方案中，在所述环状气道的上部和下部分别设置有o型密封圈，o型密封圈布置在导丝管上部外缘与定位安装内孔之间的结合面处，上下设置的o型密封圈对环状气道进行密封。
24、15.上述方案中，所述导丝管由设在上部的上导丝本体、设在中部的中间管和设在下部的下导丝本体组成，其中：
25、所述上导丝本体由头部和尾部组成，上导丝本体的头部作为所述导丝管上部伸入定位安装内孔中，并与定位安装内孔固定连接，所述第一沉孔、导气沟环、一组射流孔均布置在上导丝本体上，上导丝本体的尾部与所述中间管的上端固定连接。
26、所述下导丝本体由头部和尾部组成，下导丝本体的头部作为所述导丝管下部，所述第二沉孔、一组第一导气沟槽或第一导气孔道均布置在下导丝本体上，下导丝本体的尾部与所述中间管的下端固定连接。
27、16.上述方案中，所述上导丝本体的头部作为所述导丝管上部伸入定位安装内孔后，通过锁定螺钉将上导丝本体锁定在定位安装内孔中。
28、本发明创新点和技术构思是：为了解决电火花线切割机床上导丝机构自动穿丝的稳定性和可靠性以及对电极丝进行精度定位的问题，本发明创新点和技术构思如下：
29、1.本发明采用细长的导丝管，导丝管的外径能够做到≤6mm。适应工件小穿丝孔、大穿丝孔自动穿丝，适应工件外自动穿丝及适应工件上部复杂形状自动穿丝。
30、2.本发明导丝管下部固定设置有精密的导丝咀，导丝咀中的精密导丝孔与导丝管下部外圆柱同轴线。
31、3.本发明导丝管上部定位装夹在上定位安装夹头中，实现了对导丝管上部进行定位装夹、导气以及预导丝等功能。上定位安装夹头固定安装在机床w1轴拖板上，能由w1轴拖板带动上定位安装夹头及导丝管沿轴向运动。
32、4.本发明导丝管上部设置有专门的气辅射流导丝通道，导丝管上部装入上定位安装夹头后，可通过上部设置的斜置射流孔（导气斜孔）将通入的压缩空气导入导丝管的导丝孔中，压缩空气可对机床送丝机构送入的电极丝起辅助送丝作用，使电极丝能顺畅、可靠送进。导丝管的压缩空气还可以起到对导丝孔内部清洁的作用，保证导丝孔通畅。导丝管上部所设的小直径第一预导丝孔（内孔较小）对导入导丝孔的上行气体起阻隔作用，引导气体向下流动。
33、5.本发明导丝管下部设置第一导气沟槽、导气套环及第二导气沟槽巧妙形成了针对精密导丝孔的旁路导气通道，这样可使压缩空气绕过导丝咀中的精密导丝孔，导入精密导丝孔下方的第三预导丝孔并从导丝管下端的导丝孔中喷出，引导送丝。
34、6.本发明针对导丝管下部设置了下定位夹持结构，该下定位夹持结构采用v形定位面与导丝管下部外圆柱面进行配合，能够对导丝管下部进行精密定位、自动夹紧和释放。导丝管下部回缩到精密定位面时，能对导丝管下部外圆柱（即精密的导丝咀）进行精密定位和锁紧，使导丝咀在加工时能精确地对电极丝进行导向。当打开定位夹持结构（锁紧机构）时，导丝管能沿轴向从精密定位面中运动伸出，靠近工件穿丝孔上表面或机床下导丝咀上表面，并且对准工件穿丝孔或下导丝咀中心穿丝孔。
35、由于上述方案的运用，本发明与现有技术相比具有以下优点和效果：
36、1.由于本发明采用了下端部带精密导丝咀（即导丝咀）的细长导丝管，导丝管在机床的相应运动机构的带动下，使得在多种工件状况下导丝管的下端面，能数字化靠近工件的穿丝孔上表面或机床下导丝咀上面表，并与机床送丝机构配合顺利有效地实现自动化数字化导丝送丝。
37、2.由于本发明导丝管内部设置了气辅射流通道，特别是导丝管下部巧妙设置了旁路导气通道，使得在自动穿丝过程中，在机床送丝机构的作用下，通过气辅射流导丝使自动化送丝更为顺畅和可靠。
38、3.由于本发明在导丝管下端固定设置了精密导丝咀（即导丝咀）及在机床轴头下部设置了精密的下定位夹持结构，能够对导丝管下部进行精密定位、自动夹紧和释放，使得导丝管下部回缩到精密的下定位夹持结构时，导丝管下部圆柱即精密导丝咀（即导丝咀）能在精密定位机构中精确定位并自动锁紧，使导丝咀在加工时能精确地对电极丝进行导向，进行有效的高精度切割加工。当自动打开导丝管的下定位夹持结构时，导丝管在机床相应机构的驱动下沿轴向伸出，靠近工件穿丝孔上表面或机床下导丝咀上表面，使导送出的电极丝丝头能靠近并对准工件穿丝孔或下导丝咀中心的穿丝孔，顺利实现电极丝的导送。
39、4.本发明可以利用导丝管导入压缩空气，对导丝通道进行清洁。
40、5.本发明导丝管可分作上、中、下三段制作，上段为夹持、导气、密封段，中段位细长导管段，下段为精密导丝及导气段，上段、下段与中段可采用螺纹或其它方式同轴连接。此方案带来的优点是：第一，通过更换下导丝段，可以便捷更换不同规格的精密导丝咀（即导丝咀），或在精密导丝咀内孔磨损后便捷更换新的精密导丝咀。第二，三段分拆后，可方便对导丝管各部分进行清洗清洁。