专利名称：线切割机大锥度丝架u向摆动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种涉及电火花数控线切割机床的大锥度丝架U向摆动装置。
近二十多年来，国外电火花加工中慢速走丝线切割机床的发展极为迅速。目前该线切割加工技术上处于领先地位的要算瑞士AGIE和CharmilleS两家公司，他们生产的线切割机床产品，其最大加工锥度为±30°。而日本的三菱、Japax为主的十多个线切割机床厂家的线切割机床产品，其最大加工锥度尚处于±14°左右。由于国外慢速走丝切割机床的锥度丝架一直为了追求加工中高度可调节，一般都使线架的上臂做成升降式，如瑞士AGIE的线切割机床上首先采用了套筒式连杆机构的可调高度的线架结构，则使其上、下导向器通过机械连杆来作任意转动，这样使其最大加工锥度达到±30°。但这种结构十分复杂，机床的造价极高，而国外的其他的一些厂家在线切割机床的锥度线架架的结构上均有些相似。
而我国独自创造的电火花高速走丝线切割机床以实用、价廉而著称于世。就锥度加工方面讲目前国内尚未能超过15°，但国内的高速走丝线切割机床的锥度装置一般存在着加工精度不高和使用不太可靠等缺点中国专利局在1989年12月6日公告的申请号89201820.8的“快走丝电火花切割机超大锥度丝架”的专利文献中，介绍了一种大锥度丝架，这是上、下导轮作成连杆机构、进给系统采用角度微进给机构。但这种结构的U向倾斜角增加后，线架的实际加工厚度是按倾斜角的余弦函数值在减小。如极丝在U、V向都一齐倾斜到±60时，则丝架的实际加工厚度只剩了线架跨度的原设计值的t。这样，确使其实用范围缩小了。
本线切割机床大锥度丝架U、V向摆动装置解决工业上常用的0～±60°范围内空间任意斜度加工的问题，可实现直母线组成的可变锥度的上下异型面和扭曲型面的加工。这样就解决了成型模具，电火花加工的电极和特殊形状的试验模型及样件的加工问题，如在机床的坐标工作台上配置两旋转轴的转盘，更能实现空间任意斜度的加工。
本线切割机床大锥度丝架实际上是以线切割机床的大锥度线架和走丝装置两个部件相互结合为一体的一种新型装置，当该大锥度丝架作U、V摆动时，就使极丝作U、V向倾斜，从而进行大锥度的切割加工。
本线切割机床大锥度丝架U向摆动装置能使极丝在U向实现0～±60°内任意度数的倾斜。从结构上讲极丝倾斜至±60°，再继续作倾斜的话，其上、下横臂中有一横臂伸出量会特别大，这样会使伸出横臂的刚度严重地不够，从而使丝架不能进行加工。如果要使极丝倾斜达到±90°的话，势必要线架的一横臂非伸至无穷远处不可。再说，现有的线切割机的高频电源的功率也限制了极丝切割工件的厚度，目前还不能超出700m厚，这些足以说明线切割机床U向摆动到±60°就达到极限位置了。
本实用新型的目的在于对现有的锥度线架U向摆动装置的结构作了改进。以便使线切割机床能可靠地进行大锥度加工，同时提高了加工精度。
本实用新型的以上目的是通过改进锥度丝架的结构达到的。在该锥度线架U向摆动装置上采用齿轮组与行星齿轮减速机构相接合的齿式传动链，同样还设计了凸轮机构来补偿极丝偏移量，用来消除锥度丝架U向摆动中的理论误差，这样就保证了锥度线切割加工中能实现精密级进给，从而达到本实用新型的目的了。
该大锥度丝架U向摆动装置由托座组件、拖板组件和上、下摆动横臂组件所组成。托座组件和拖板组件通过V型导轨的滚珠来连接。而上、下摆动横臂组件既以滚珠和滚柱装入托座组件的V型导轨和平导轨之间，又通过齿条跟拖板组件的大齿轮相啮合。
托座组件由托座、V型导轨、挂架、平导轨、V型导轨、底板、面板、衬套、销轴和轴承组成。
拖板组件由拖板、V型导轨、滚珠、拉簧、步进电机、小齿轮、轮、中间齿轮、行星减速机构、芯轴、轴承、大齿轮和凸轮组成。
上、下摆动横臂组件由上、下摆动横臂、上、下齿条、上、下线轮座和线轮组成。
而拖板组件中的行星减速机构由行星机架、上、下行星齿轮、转轴、静止中心齿轮、输出中心齿轮和滑垫组成。
该大锥度丝架U向摆动装置的传动过程由步进电机芯轴上小齿轮带动中间齿轮，由于行星机构固定在中间齿轮上，行星机构则随同中间齿轮旋转。而使行星机构上的行星齿轮围绕在静止中心齿轮上滚动。从而实现行星齿轮的公转和自转运动。由于啮合齿轮的齿数差的关系。使输出中心齿轮的速比1＝1450～750范围内作减速传动。由行星机构上的输出中心齿轮带动大齿轮一齐旋转后。使得上、下齿条作出左、右移动，并带动了上、下伸缩横臂、上、下线轮座和线轮同作左、右摆动，致使极丝进行U向倾斜。
当极丝倾斜后，凸轮补偿机构起着补偿倾斜极丝对线架摆动轴交点的偏移量的作用。该机构由拖板组件上的拖板、V型导轨、凸轮和托座组件上的托座、V导轨、滚珠、拉簧、销轴及其上装配的滚动轴承所组成。该机构由拖板上齿式传动链中的大齿轮带动凸轮旋转。由于凸轮的升程来推动托座销轴上滚动轴承，则就使拖板相对于托座沿V型导轨作左、右移动，因凸轮固定在大齿轮上，凸轮的转角即是大齿轮的转角，由于大齿轮和上、下齿条相啮合。则上、下齿条中线与固定在上、下伸缩横臂前端的线轮轴线各位于上、下水平面内。因此，凸轮的转角亦即极丝在U向的倾斜角。
极丝倾斜后所产生摆动轴交点的偏移量 ＝ (d)/2 ( 1/(cosα) －1)，式中 －极丝的倾斜角、d－线轮的工作直径。按照上式公式，极丝倾斜角变化后会得出相应的偏移量 。为抵销该偏移量起见，现采用负 值来绘制曲线。凸轮曲面就是按该曲线制造的。其凸轮升程的变动量用来控制拖板沿导轨方向运动的位移量，这一位移量就补偿了极丝倾斜后引起对线架摆动轴交点的偏移量，这样，就消除了线架在U向的摆动上所存在的理论误差。
本实用新型的伏点在于线架U向摆动的传动链上采用精密级齿轮和凸轮补偿机构。致使其传动刚度好、进给精准、灵敏高，此外，用了行星减速机构，能使减速比大，结构紧凑，整个装置制造和装配过程简便，使用可靠。
本实用新型
如下图1是本实用新型大锥度丝架U向摆动原理图。
图2是本实用新型大锥度丝架U向摆动正视图。
图3是本实用新型大锥度丝架U向摆动剖视图。
图4是本实用新型大锥度丝架上托座组件的装配图。
图5是本实用新型大锥度丝架上拖板组件装配图。
图6是本实用新型大锥度丝架U向摆动凸轮补偿机构示意图。
图2和图3描述了本实用新型线切割机床大锥度丝架U向摆动装置。该装置由托座组件、拖板组件和上、下摆动横臂组件所组成。
托座组件由托座(22)、V型导轨(23a)、(23b)、挂架(20a)、(20b)、平导轨(17a)、(17b)、V型导轨(16a)、(16b)、底板(21a)、(21b)、面板(28)、衬套(29)、销轴(30)和轴承组成。
拖板组件由拖板(24)、V型导轨(25a)、(25b)、滚珠、拉簧(26a)、(26b)、步进电机(1)、小齿轮(2)、中间齿轮(3)、行星减速机构、芯轴(27)、轴承、大齿轮(13)和凸轮(12)组成。
上、下摆动横臂组件由上、下摆动横臂(18)、(19)、上下线轮座(31)、(32)和线轮(33)、(34)组成。
行星减速机构由行星架(4)、上、下行星齿轮(5)、(7)、转轴(6)、(8)、静止中心齿轮(9)、输出中心齿轮(10)和滑垫(11)组成。
托座组件和拖板组连结方式由托座(22)上V型导轨(23a)、(23b)装在拖板(24)上的V型导轨(25a)(25b)的滚珠上。並在导轨(23a)与(25a)上固定上拉簧(26a)。在导轨(23b)与(25b)上同样也固定上拉簧(26b)。致使凸轮(12)压于销轴(30)轴承上。
由于拖板(24)上的凸轮(12)旋转后所产生的凸轮升程变动量推动拖板(24)沿导轨方向进行位移。该位移量抵销极丝倾斜后引起的对线架摆动轴交点的偏移量。
而上、下摆动横臂组件既以其上的滚珠装和滚柱装于托座组件V型导轨(16a)、(16b)和平导轨(17a)、(17b)之中。又通过其上的上、下齿条(14)、(15)与拖板组件的大齿轮(13)相啮合。
电机(1)用螺钉固定在拖板(24)上、小齿轮(2)固定于电机(1)的芯轴上。中间齿轮(3)与小齿轮(2)相啮合。中间齿轮(3)空套在静止中心齿轮(9)的轴颈上。作为径向定位。行星减速机构用螺钉固定在中间齿轮(3)的端面上。行星机构中的行星齿轮(5)、(7)都与中心齿轮(9)、(10)相啮合。行星齿轮(5)、(7)由转轴(6)、(8)连接在行星机座(4)上。静止中心齿轮(9)用平键装入拖板(24)的孔中。不转动。输出中心齿轮(10)的端面用滑垫(11)与静止中心齿齿轮的端面连接。从而减轻两齿轮端面处的磨损。中心齿轮(9)和(10)都空套在芯轴(27)上。以作径向定位。大齿轮(13)用平键固定在输出中心齿轮(10)上。而凸轮(12)再用平键固定在大齿轮(13)上。芯轴(27)的一端装于静止中心齿轮(9)的内孔中。以作定位。而另一端则以滚动轴承装入面板(28)的衬套(29)的横向长槽中。以作支承。
平导轨(17a)、(17b)和V型导轨(16a)、(16b)用螺钉固定于挂架(20a)、(20b)上面板(28)用螺钉固定在平导轨(17a)和(17b)上。衬套(29)固在于面板(28)孔中。挂架(20a)、(20b)用螺钉固定在托座(22)上。V型导轨(23a)、(23b)用螺钉固定于托架(22)上。V型导轨(25a)、(25b)用螺钉固定于拖板(24)上。销轴(30)也固定于托架(22)孔中。轴承固定于销轴(30)上。底板(21a)、(21b)用螺钉固定于挂架(20a)、(20b)上。
上、下齿条(14)、(15)用螺钉固定于上、下摆动横臂(18)、(19)上，上、下线轮座(31)、(32)用螺钉固定于上、下摆动横臂(18)、(19)的前端。线轮(33)、(34)装于上、下线轮座(31)、(32)上。
该大锥度丝架U向摆动装置的传动过程由步进电机(1)上的小齿轮(2)来带动中间齿轮(3)、行星机构则随中间齿轮(3)一同旋转，从而使其上的行星齿轮(5)、(7)围绕静止中心齿轮(9)作公转和自转运动。由于啮合齿轮的齿数差的关系，使得输出中心齿轮(10)得到速比i＝1450～750范围内的减速传动。由于输出中心齿轮(10)带动大齿轮(13)一同旋转后，使上、下齿条(14)、(15)作左、右移动。並带动上、下伸缩横臂(18)、(19)、上、下线轮座(31)、(32)和线轮(33)、(34)同作出左、右摆动，致使极丝进行左、右倾斜。
由图6所示，该线切割机床丝架U向摆动装置正常的直壁加工时，极丝在线架的上、下线轮(33)、(34)之间为垂直的状况。上、下伸缩横臂(18)、(19)伸出距离相等(即图6中用点划线表示的位置)，要使极丝进行U向倾斜的话。其上、下横臂(18)、(19)就得作出伸缩，当极丝倾斜±60°时，其极极丝对摆动轴交点为P′点上。则线架的传动键既带动了上横臂(18)伸至最长位置，又带动下横臂(19)而缩至最短位置(即图6中点划线所示的上、下横臂(18)、(19)的伸缩位置)。由于该传动键上齿轮同时带动凸轮(12)作旋转。该凸轮(12)从B点旋转至B′点，这时凸轮(12)的凸轮升程逐渐缩小。从而使得极丝对线架摆动轴的交点从P′点、逐渐移至P点，即恢复到极丝在垂直状况与线架摆动轴的交点P上，所以，该补偿量抵销了极丝倾斜后对摆动轴交点的偏移量所产生的理论误差。
权利要求1.一种由托座组件、拖板组件和上、下摆动横臂组件组成的线切割大锥度丝架U向的摆动装置，其特征在于托座组件由托座(22)、V型导轨(23a)、(23b)、挂架(20a)、(20b)、平导轨(17a)、(17a)、V型导轨(16a)、(16b)、底板(21a)、(21b)、面板(28)、衬套(29)销轴(30)和轴承组成；拖板组件由拖板(24)、V型导轨(25a)、(25b)、滚珠、拉簧(26a)、(26b)、步进电机(1)、小齿轮(2)、中间齿轮(3)、行星减速机构、芯轴(27)、轴承、大齿轮(13)和凸轮(12)组成；上、下摆动横臂组件由上、下摆动模臂(18)、(19)、上、下齿条(14)、(15)、上、下线轮座(31)、(32)和线轮(33)、(34)组成；拖板组件中的行星减速机构由行星机架(4)、上、下行星齿轮(5)、(7)转轴(6)、(8)、中心齿轮(9)、(10)和滑垫(11)组成；电机(1)用螺钉固定在拖板(24)上、小齿轮(2)固定于电机(1)的芯轴上，中间齿轮(3)与小齿轮(2)相啮合，中间齿轮(3)空套在静止中心齿轮(9)上，行星减速机构由螺钉固定在齿轮(3)上、行星减速机构中的行星齿轮(5)、(7)与中心齿轮(9)、(10)相啮合连接，行星齿轮(5)、(7)通过转轴(6)、(8)装在行星座(4)上、中心齿轮(9)固定在拖板(24)的孔中，不转动；中心齿轮(9)与(10)之间配有滑垫(11)，中心齿轮(9)、(10)一同空套在芯轴(27)上，大齿轮(13)固定在输出中心齿轮(10)上，凸轮(12)固定在大齿轮(13)上，齿条(14)、(15)用螺钉固定在上、下横臂(18)、(19)上，而平导轨(17a)、(17b)和V型导轨(16a)、(16b)用螺钉固定于挂架(20a)、(20b)上，线轮座(31)、(32)用螺钉固定于(18)、(19)的前端，线轮(33)、(34)装于线轮座(31)、(32)上，挂架(20a)、(20b)通过螺钉固定在托座(22)上，销轴(30)亦固定于托座(22)上，轴承固定于销轴(30)上。底板(21a)、(21b)通过螺钉固定在挂架(20a)、(20b)上，面板(28)通过螺钉固定在平导轨(17a)、(17b)上，衬套(29)固定装于面板(28)的孔中。
2.根据权利要求1的线切割机大锥度线架U向摆动装置，其特征在于所属的托座(22)由其上的V型导轨(23a)、(23b)装于拖板(24)的V型导轨(25a)、(25b)的滚珠上。V型导轨(23a)、(25a)和(23b)、(25b)之间各装有拉簧(26a)、(26b)。凸轮(12)压于销轴(30)的轴承上。
3.根据权利要求1的线切割机大锥度丝架U向摆动装置，其特征在于所属的芯轴(27)的一端装入中心齿轮(9)的孔中，其另一端用滚动轴承装于面板(28)的衬套(29)的横向长槽内。
4.根据权利要求1的线切割机大锥度丝架U向摆动装置，其特征在于所属的上、下齿条(14)、(15)的中线各位于上、下线轮(33)、(34)轴线的上、下水平面中。
5.根据权利要求1的线切割机大锥度丝架U向摆动装置，其特征在于所属的上、下摆动横臂(18)、(19)上的齿条(14)、(15)与大齿轮(13)相啮合。上、下摆动横臂(18)、(19)经滚珠和滚柱装于平导轨(17a)、V型导轨(16a)和V型导轨(16b)、平导轨(17b)之中。
专利摘要本实用新型为线切割机大锥度丝架U向摆装置，由电机(1)、小齿轮(2)、中间齿轮(3)、行星齿轮(5)、(7)、中心齿轮(9)、(10)、凸轮(12)、大齿轮(13)、上、下齿条(14)、(15)、上、下摆动横臂(18)、(19)、拖板(24)、托座(22)、芯轴(27)、销轴(30)等组成。具有传动刚度好，精度高的优点。
文档编号B23H7/02GK2094408SQ9021990
公开日1992年1月29日 申请日期1990年11月7日 优先权日1990年11月7日
发明者张茂龙 申请人:张茂龙