专利名称：多功能电火花线电极切割机床的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电加工机床，具体地说，是一种既可以高速或低速走丝，又具有多种机械加工功能的电火花线电极切割机床。
现有电火花线电极切割机床(以下简称线切割机床)，按电极丝的运动线速度可以分为高速走丝(2－10米／秒)和低速走丝(0.02－0.1米／秒)两种，我国普遍采用前者，而国外流行的是后者。两种运行方式各有优缺点。在同种规格脉冲电源供能时，高速走丝线切割的加工生产率比低速走丝高得多，但是，由于电极丝高速运动时有抖动，重复使用的电极丝有损耗变化，使高速走丝线切割的加工精度和光洁度比低速走丝低，并且进一步提高加工精度比较困难，所以，高速走丝只适用于加工量大面广的中等精度的模具和零件。低速走丝线切割为了获得较高的加工生产率，不得不加大脉冲电源的供能功率，结果使工件表面粗糙度增大，电极丝断丝几率增加，因而又不得不采用多次切割修光和自动穿丝等技术措施，以保证获得稳定的高精度和表面质量，致使低速走丝线切割加工的成本比高速走丝高5－10倍，从而也限制了应用范围的扩大。
现有的线切割机床电极丝的运行方式只能是高速走丝或低速走丝之一种，因此不能兼有高生产率和高精度高表面质量。现有线切割机床没有Z轴(垂直方向)移动机构及其数字控制装置，也没有配用附件完成多种机械加工(如磨、钻、铣、刻)的功能。
现有线切割机床的纵横工作台和排丝运动机构，大都采用叠加式V型和平型滚动导轨或滑动导轨，抗扭转力矩能力差，滑动导轨启动力矩大，若购用直线滚动导轨副标准件，又使机床的成本大为增加，并且安装调试也很费事。卷丝机构中，电机与卷丝筒轴之间有联轴节，高速走丝时由于电机频繁换向，联轴节容易松动、磨损，随之加重了电极丝抖动和断丝现象。
在高速走丝线切割机床中，导轨组件是影响加工质量的关键部件之一。现有技术的导轮组件，由于转速高、换向频繁，带有电蚀金属微粒的工作液流过导轮轴承引起轴承磨损，致使电极丝抖动加剧，难以保证获得高精度加工质量。又，大多数高速走丝线切割机床没有电极丝自动张紧机构，个别的安装了平行重锤式张力机构(见《电加工》杂志，1989年第5期第45页)，其缺点是惯性较大，不灵敏。
现有高速走丝线切割机床的总体布局，也有需要改进之处，如脉冲电源置于机床本体之外，联结电极丝和工件的馈线长、阻抗大，不利于采用高频窄脉冲电源完成高精度线切割加工。
本实用新型的目的是改进线切割机床的总体布局和几个重要部件，提供一种总体性能优良，兼具高速走丝切割和低速走丝修光两种运行方式，设有Z轴移动数控加工头，可以进行磨削、钻孔、铣、刻多种机械加工的电火花线电极切割机床。
本实用新型线切割机床的主要部分包括床身、线架立柱、纵横工作台、线架及导轮机构、电极丝卷丝、走丝(排丝)及张紧机构、导轮的油雾润滑系统、垂直(Z轴)运动部件及多功能夹具、工作液循环净化系统、脉冲电源、编程及控制柜、机床电气系统等组成。
为实现本实用新型的目的，本线切割机床的部件为多层空间叠加布局，多功能组合。具体地说，床身之上，线架立柱是R形中空的，以其左侧底面固定安装在床身左侧，该线架立柱上层横臂“口”字形空间中安放脉冲电源，线架立柱的中层空间安装低速走丝卷丝机构和电极丝平行张力器，在该低速走丝卷丝机构之下是高速走丝卷丝机构；R形线架立柱上层横臂的右侧面，安装有Z轴移动部件，在该Z轴移动部件的下部安装上线架臂及多功能夹具，上导轮组件安装在上线架臂中；安装工件的纵横移动工作台，装在Z轴移动部件下方的床身台面之上；线架立柱的主柱下部有一安装面，下线架臂的一端(左端)安装在该安装面上，下线架臂的另一端(右端)与上线架臂平行地向工作台伸出并且在工作台台面之上，电极丝悬臂张力器和下导轮组件分别安装在下线架臂的左端和右端；油雾润滑系统和工作液循环净化系统设置在床身内部空间中，并各自用管道引出到床身之上，油雾润滑系统通过管道与上下导轮组件联通并提供油雾状润滑工质，工作液循环净化系统通过敷设在上下线架臂中的管道向电极丝供液；机床电气系统也装在床身之内，而运动操作面板装在床身上便于操作的位置，与机床主体相分离的编程及控制柜，与床身中的电气系统用电线电缆和接插件联接，装在R形线架中的脉冲电源用电缆线与电极丝、工件和机床电气系统联结。
以下进一步说明几个重要部件的技术特征。
本实用新型线切割机床的纵横移动工作台采用直线圆柱滚动导轨副，两对圆柱导轨(即上导轨和下导轨)作为承导件，它们在空间互相垂直交叉，每根导轨至少穿过两只直线运动球轴承；下导轨的两端及中部用三块固定板固定在床身的上表面，套在下导轨上的球轴承用一对下轴承座固定在中拖板的底面上，上导轨用三块有相应固定孔的上固定板固定在工作台台面的下表面，上导轨每根套装一对直线运动球轴承，该对球轴承用一对上轴承座固定在中拖板的上平面上。
本实用新型线切割机床中，卷丝机构中驱动卷丝筒运动的电机为盘式电机，该盘式电机与卷丝筒共用一根轴(称为共用轴)，卷丝筒装在该共用轴的中段，电机的转子装在共用轴的一端，共用轴的另一端是斜齿圆柱齿轮挂轮机构，该挂轮机构的输出端与排丝组件的螺杆相联结，排丝组件中采用直线圆柱滚动导轨副代替常规的燕尾槽型滑动导轨，该导轨副中的圆柱导轨固定在底座上，直线运动球轴承套装在圆柱导轨上，并且安装该球轴承的轴承座与卷丝筒和电机的安装座联成整体。
本实用新型线切割机床中，上下导轮组件的特点是在其端盖上设有进气咀，该进气咀与油雾润滑系统相联，油雾润滑系统由管接头、油雾器、减压阀、过滤器、及压缩空气源组成。上导轮组件和下导轮组件是在导轮轴承座中安装导轮、轴承和隔套，导轮轴承座用螺母装在上下线架臂上。
在R形线架立柱中部，用支板固定的低速走丝卷丝机构由低速驱动电机、可逆电机、收丝盘和放丝盘组成，收丝盘和放丝盘通过紧固件和轴套，分别与低速电机和可逆电机的轴直接联结。
本实用新型所说的多功能夹具由夹具座体和带手柄的锁紧螺栓组成，夹具座体上有一工具安装孔，该孔的一侧开有弹性缝，工具安装孔中可以安装多种加工工具或附件，并用带手柄螺栓夹紧，夹具座体用紧固螺栓固定在上线架臂的右侧，该上线架臂装在Z轴移动部件的下端，可以随该部件作Z轴方向的上下垂直运动。
以下附图表示了本实用新型的一个实施例。
图1本实用新型多功能线切割机床的总体布置示意图，其中1床身2R形线架立柱3脉冲电源4纵横移动工作台5Z轴移动部件6工件7上线架臂8下线架臂9快速卷丝机构10上导轮组件11下导轮组件12低速卷丝机构13电极丝14电极丝悬臂张力器
15电极丝平行张力器16编程及控制柜17机床电气系统18工作液循环净化系统19油雾润滑系统20多功能夹具21多功能加工工具或附件图2纵横工作台结构视
图1床身4纵横移动工作台(台面)101上固定板102中拖板103直线运动球轴承104下轴承座105下固定板106圆柱导轨107螺杆座108螺母109螺杆110手柄112直线滚动球轴承113圆柱导轨114上轴承座图3导轮组件及其油雾润滑系统视
图161压缩空气源162过滤器163减压阀164油雾器165管接头166端盖167进气咀168螺母169螺母170导轨轴承座171导轮172轴承173隔套174隔套7(或8)上(或下)线架臂图4低速卷丝机构视
图150支板151驱动电动机152可逆电机153轴套154紧固件155收丝盘156放丝盘
以下结合附图详细说明本实用新型的内容及其实施例。
图1为按本发明构思设计的多功能线切割机床，采用多层空间叠加布局，其主要组成部件有床身1，R形线架立柱2，脉冲电源3，纵横移动工作台4，Z轴移动部件5，上线架臂7，下线架臂8，快速走丝卷丝机构9，上导轮组件10，下导轮组件11，低速走丝卷丝机构12，电极丝悬臂张力器14，电极丝平行张力器15，编程及控制柜16，机床电气系统17，工作液循环净化系统18，油雾润滑系统19，多功能夹具20，以及多功能加工工具或附件21等。
整体铸造的R形线架立柱2以其左侧立柱的底面固定在床身1的左侧，该线架立柱2是中空的，在其上层横臂空间中，安放脉冲电源3，中层空间(即立柱中段)，安装低速走丝卷丝机构12和电极丝平行张力器15，在低速走丝卷丝机构12之下的立柱空间中，安装快速走丝卷丝机构9，线架立柱2的右侧面，安装Z轴移动部件5，在Z轴移动部件5的下部固定着上线架臂7和多功能夹具20，上导轮组件10安装在上线架臂7上，安装工件6的纵横移动工作台4装在床身1的顶面上，并且位于上线架臂和下线架臂的下方，线架立柱2的下部有一安装面，下线架臂8的左端装在该安装面上，并使下线架臂8的底面位于工作台4表面之上，电极丝悬臂张力器14装在下线架臂8的左端，下导轮组件11装在下线架臂8的右端，工件6位于上导轮组件10和下导轮组件11之间，以电极丝13实现对工件6的切割。工作液循环净化系统18的主要部份装在床身1箱体之内，并通过管道经上下线架臂7和8向电极丝13供液；油雾润滑系统19也装在床身1的箱体之中，通过管道给上、下导轮组件10和11提供雾状润滑工质。分立的编程控制柜16通过电线与装在床身1中的电气系统17相联，装在线架立柱2上层的脉冲电源3用电线与电极丝13，工件6及机床电气系统17接通。
如图2所示，本实用新型线切割机床的纵横移动工作台4的移动导轨采用圆柱直线滚动导轨副，其中一对圆柱导轨106作为横向导轨，这两根圆柱导轨106各自至少穿过两个直线运动球轴承103，两根圆柱导轨106互相平行，其两端及中间用三块固定板105固定在床身1的上表面，直线运动球轴承103用一对下轴承座104固定在中拖板102的底面上；一对圆柱导轨113作为纵向导轨，二者互相平行且与前述横向导轨空间垂直交叉，用三块有相应固定孔的上固定板101固定在工作台台面4的下表面，这两根纵向圆柱导轨113各自至少套装一对直线运动球轴承112，直线运动球轴承112用一对上轴承座114固定在中拖板102的上平面上。
图3所示本实用新型的低速走丝机构12装在支板150上，该支板150固定在R形线架立柱2的立柱的中部，低速驱动电机151和可逆电机152装在支板150上，收丝盘156和放丝盘155分别装在驱动电机151和可逆电机152的轴上，图3中编号153为轴套，154为螺钉。
图4所示本实用新型上导轮组件10和下导轮组件11，其详细结构是在导轮轴承座170中安装导轮171、轴承172、隔套173和174，导轮轴承座170用螺母168和169装在上线架臂7或下线架臂8上，导轮组件的端盖166上设有进气咀167，进气咀167通过柔性管道(图中未画出)与油雾润滑系统19相连，油雾润滑系统19由顺序联结的管接头165、油雾器164、减压阀163、过滤器162和压缩空气源161组成。
在快速走丝卷丝机构中，驱动电动机的转子与卷丝筒共用一根轴，电动机与卷丝筒之间没有联轴节，作往复直线运动的排丝机构中采用圆柱直线滚动导轨副，此外，走丝卷丝机构中的挂轮组，采用斜齿圆柱齿轮，整个运动机构运行轻便平稳。
本实用新型的多功能夹具座体20装在上线架臂7的右侧，上线架臂7装在Z轴移动部件5的下端，夹具座体20中有侧向开有弹性缝的工具安装孔，用其装夹多功能加工附件21，用带手柄螺栓22将加工附件21夹紧，夹具座体20可随Z轴移动部件5在垂直方向运动。
与现有技术的快速走丝和低速走丝两种类型的电火花线电极切割机床相比，本实用新型线切割机床具有下列优点(1)功能多，由于增加了低速走丝功能，可以对工件进行修光，安装了完成磨、铣、钻、刻机械加工的多功能附件，便于在工件(模具)一次安装定位后，完成复杂的多工序加工，节省辅助工时，提高加工精度，降低加工成本。
(2)机床部件多层空间立体布置，结构紧凑，运动机构运行轻快平稳，脉冲电源馈线短，有利于采用高频窄脉冲电源完成高精度加工。
(3)快速走丝卷丝机构中，电动机与卷丝筒同轴，没有结构复杂的联轴节，根除了因电机频繁换向运行造成联轴节磨损松动，以及电极丝抖动和断丝现象。
(4)有灵敏的电极丝张紧机构，导轮组件精度高，由于对导轮施行压力油雾喷射润滑，避免了金属微粒对导轮轴承的磨损，保证了电极丝运行平稳，导轮组件寿命长。
(5)纵横运动工作台和快速走丝卷丝机构中，采用圆柱直线滚动导轨副，传动平稳轻快，成本低，加工安装方便。
本实用新型线切割机床可以按功能多少差别配装成多种型号，简单的型式可以是只具有快速走丝线切割功能，也可以是兼具有快速走丝切割和低速走丝修光两种功能；完善的型式则是还配装有Z轴移动部件和多功能夹具，既可以完成线切割又可以完成修光，还可以完成一些机械加工。多功能夹具及多功能加工附件由用户视其需要而选配。
权利要求1.多功能电火花线电极切割机床(简称线切割机床)，其主要组成部件或组件包括床身，线架立柱，装夹并移动工件的纵横移动工作台，走丝卷丝机构、上线架臂和下线架臂、上导轮组件和下导轮组件，脉冲电源，装在床身内的工作液循环净化系统和机床电气系统，分立的编程和控制柜，其特征是采用多层空间叠加布局，线架立柱为中空R形，以其左侧底面固定安装在床身左侧，该线架立柱上层横臂“口”字形空间中安放脉冲电源；线架立柱的中层空间安装低速走丝卷丝机构和电极丝平行张力器，在低速走丝卷丝机构之下是快速走丝卷丝机构；R形线架立柱上层横臂的右侧面，安装有Z轴移动部件，在该Z轴移动部件的下部，安装上线架臂及多功能夹具，上导轮组件安装在上线架臂中；安装工件的纵横移动工作台，装在Z轴移动部件下方的床身台面之上；线架立柱的立柱下部有一安装面，下线架臂的一端(左端)安装在该安装面上，下线架臂的另一端(右端)与上线架臂平行地向工作台伸出，并且在工作台台面之上；电极丝悬臂张力器和下导轮组件分别安装在下线架臂的左端和右端；装在床身内部空间中的油雾润滑系统通过管道与上下导轮组件联通。
2.如权利要求1所述的线切割机床，其特征是纵横移动工作台采用直线圆柱滚动导轨副，两对圆柱导轨(即上导轨和下导轨)作为承导件，在空间互相垂直交叉，每根导轨至少穿过两只直线运动球轴承，下导轨的两端及中部用三块固定板固定在床身的上表面，套在下导轨上的球轴承用一对下轴承座固定在中拖板的底面上，上导轨用三块有相应固定孔的上固定板固定在工作台台面的下表面，每根上导轨套装一对直线运动球轴承，该对球轴承用一对上轴承座固定在中拖板的上平面上。
3.如权利要求1或2所述的线切割机床，其特征是上导轮组件和下导轮组件装在导轮轴承座中，在其端盖上有进气咀，该进气咀与油雾润滑系统相联，油雾润滑系统由管接头、油雾器、减压阀、过滤器及压缩空气源组成。
4.如权利要求1或2或3所述的线切割机床，其特征是线架立柱中部用支板固定的低速走丝卷丝机构，由低速驱动电机、可逆电机、收丝盘和放丝盘组成，收丝盘和放丝盘通过紧固件和轴套，分别与低速电机和可逆电机的轴直接联结。
5.如权利要求1或2或3所述的线切割机床，其特征是多功能夹具由夹具座体和带手柄的锁紧螺栓组成，夹具座体上有一工具安装孔，该孔的一侧开有弹性缝。
专利摘要一种电火花线电极切割机床，采用多层叠加布局和多功能组合，具有高速走丝切割和低速走丝修光两种运行方式以及磨钻、铣、刻多种机械加工功能，驱动电机和卷丝筒共用一根轴，二者间没有联轴节，设计了电极丝张紧机构，对导轮施行压力油雾喷射润滑，纵横工作台和走丝机构中采用直线圆柱滚动导轨，整个机床成为多功能加工中心，电极丝运行平稳，可以在一次安装定位后，完成复杂模具或零件的多工序高精度加工。
文档编号B23H7/02GK2178579SQ93243389
公开日1994年10月5日 申请日期1993年11月3日 优先权日1993年11月3日
发明者肖功布, 朱怀义, 刘春煊, 翟立东, 杨志侠 申请人:中国科学院电工研究所