[实用新型]高低双速走丝精密电火花线切割机床

说明书

本实用新型属于放电加工设备，尤其是涉及到电火花线切割机床中的走丝机构。

目前的电火花线切割机床分两类：一类是高速走丝线切割机床，采用往复循环运行、重复使用的金属丝(通常为钼丝)作为工具电极，走丝速度为300～600m/min。由于走丝速度快且往复运行，机床及电极丝的振动较大，且存在电极丝损耗的问题(即起割点与终割点的电极丝直径不一样)，因此加工精度较低(误差大于±0.015mm，表面粗糙度为Ra≤2.5μm)，但其成本较低(售价为人民币10万元/台左右)。另一类为低速走丝线切割机床，采用单向运行、一次使用的金属丝(通常为黄铜丝)作为工具电极，走丝速度为1～10m/min。由于无电极丝损耗、振动小，且采用精密的走丝机构及电源、控制系统等，可以达到较高加工精度(误差为+0.005mm，表面粗糙度为Ra＜0.5μm)，但其成本很高(售价为人民币100万元/台以上)。

本实用新型的目的在于提供一种加工精度较高但成本较低的电火花线切割机床。

本实用新型的解决方案如下：其走丝机构由高速走丝和低速走丝两套系统有机组合而成，走丝机构中包括放丝轮、储丝筒、恒张力装置、过轮、上导轮、限位器、下导轮、滑轮、卷丝滚轮、压紧滚轮、集丝桶等部件，其中恒张力装置、过轮、上导轮、限位器、下导轮等主要部件为两套系统的共用部件，即高速电极丝经过储丝筒、恒张力装置、过轮、上导轮、限位器、下导轮形成封闭回路，低速电极丝经过放丝轮、恒张力装置、过轮、上导轮、限位器、下导轮、滑轮、卷丝滚轮及压紧滚轮、集丝桶形成开放回路。

为有效地避免高速电极丝和低速电极丝在运行过程中互相干扰，上述共用部件均采用双槽结构。

附图1.机床及走丝机构布置示意图。

附图2.高速电极丝切割工件示意图。

附图3.低速电极丝切割工件示意图。

附图4.双槽结构示意图(以导轮为例)。

附图5.导轮及限位器布置示意图。

本实用新型的设计思想是将高速走丝及低速走丝两者有机地组合在一起，以充分发挥两者的各自优点、克服各自的不足。高速电极丝8从储丝筒9出发，经过恒张力装置5、过轮4、上导轮3、限位器2、下导轮1再回到储丝筒上，形成往复运行的封闭回路；低速电极丝6则从放丝轮7出发，同样经过前述的恒张力装置5、过轮4、上导轮3、限位器2、下导轮1，然后经过滑轮10、卷丝滚轮12及压紧滚轮11到达集丝桶13，形成单向运行的开放回路。即高速电极丝和低速电极丝同时经过共用的恒张力装置、过轮、上导轮、限位器及下导轮等主要部件，形成高、低速走丝组合的独特走丝机构(见附图1)。当需要高速走丝系统运行时，通过其驱动电机带动储丝筒转动，从而带动高速电极丝运动；当需要低速走丝系统运行时，通过其驱动电机带动卷丝滚轮转动，从而带动低速电极丝运动。在对工件进行加工时，先接通高速走丝系统的电源，利用高速电极丝对工件进行第一道粗加工工序，即直接切割工件以得到所需的轮廓(见附图2)，此时虽然精度较低但加工速度高，且能切割一定厚度的工件；然后再接通低速走丝系统的电源，利用低速电极丝对工件进行后续精细加工工序(可以多次加工)，以提高加工精度和改善表面粗糙度。由于这时的精细加工是在“敞开”状态下进行的(与现有的低速走丝机床直接切割工件轮廓并同时达到高精度的方式不同)，即只对工件的表面进行小余量的切割(见附图3)，因此只需采用小能量、低线速(＜1m/min)即可达到较高的加工精度。

为避免两套走丝系统中的电极丝在工作过程中互相干扰，本实用新型结构中所涉及到的共用部件均采用双槽结构(见附图4)，即高速电极丝和低速电极丝在共用部件(尤其是上、下导轮及限位器)上各自经过一个槽、互不干扰。由于双槽的加工尺寸a、b是设定的，因此电极丝(尤其是低速电极丝)在空间的位置也是确定的，在加工工件时可通过数控系统给定补偿量。

综上所述，本实用新型采用了两套走丝系统，先利用高速电极丝对工件进行第一道粗加工，再利用低速电极丝对工件进行后续精细加工，且精细加工过程中的切割方式与以往不同，因此它对机床的整体精度及电源、控制、冷却等系统的要求都较低，在整机设计上基本可沿用现有的高速走丝机床，使得成本大大降低(售价为人民币20万元/台左右)，而加工精度(误差及表面粗糙度等)却能接近或达到现有的低速走丝机床的效果。

在实施过程中，以现有的高速走丝机床为基础，床身、工作台、上、下线臂、立柱、横梁等均不变，只是在走丝机构中增加了低速走丝系统所需的放丝轮、滑轮、卷丝滚轮、压紧滚轮、集丝桶等部件。走丝机构中的恒张力装置安装在立柱上，过轮固定在上线臂的里端，上、下导轮及限位器分别安装在上、下线臂的外端，储丝筒及其驱动电机安装在电源控制台上，放丝轮装于机床上部的横梁上，滑轮、卷丝滚轮及其驱动电机、压紧滚轮等则安装在电源控制台旁的轮架上，集丝桶置于轮架的下方。为了提高电极丝的定位稳定性，恒张力装置采用重锤式结构，上导轮采用双轮结构，限位器采用宝石限位棒并给予一定的预压量C(见附图5)。另外，对加工过程的控制方式可采用半闭环控制或经济型闭环控制(例如用光栅尺检测进给量)以进一步提高加工精度。