[实用新型]机床上电磁张力旋转式电火花线切割装置

说明书

本实用新型属机床上的部件。

目前，自旋式电火花线切割机床突破了传统的工作方式，与快、慢走丝线切割机床的主要区别在于电极丝不但作慢速往复直线公转运动，同时还绕自身轴心线以1500-3000转/分高速旋转，并且可采用横向水平加工方式，从而机床性能和加工机理发生了巨大变化，但现有机床的快速走丝和慢速走丝的电火花线切割装置有以下缺点：1.快速走丝装置是采用钼丝或铜丝做切割电极丝，走丝速度快，每秒8米左右，冷却容易，切割速度快，但精度和光洁度较差，能往复走丝重复利用，但电极丝不旋转，有拉弧现象。2.慢速走丝装置是采用铜丝做切割电极丝，走丝速度慢，每秒0.3米左右，冷却较难，切割工件速度极慢，但精度和光洁度较高，不能往复走丝，只朝一个方向走，用一次即不能再用，所以丝的费用极高，电极丝本身不能旋转，有拉弧现象。

本实用新型的目的在于提供一种机床上电磁张力旋转式电火花线切割装置，它用于改造现有的快速走丝和慢速走丝的线切割机床；它能使快速走丝线切割机床精度和光洁度大为提高，能使慢速走丝线切割机床的速度极大提高，精度和光洁度更加改善。

本实用新型的目的是通过如下途径实现的：特征是：它具有完全相同结构的A部件和B部件，A、B之间用切割电极丝18连接；A部件：切割电极丝18均匀分多层绕在丝筒5上，并且其一端固定在丝筒5上，还通过转动丝筒5上的丝杆架及双向丝杆6装丝；丝筒5装在主轴17的轴承上，该主轴17的一端装有齿轮传动机构3，其主动齿轮联接电机1，电磁张力机构2装在安装座10上；超越离合器7装在丝筒5上；内齿轮8固定在主轴17顶端，且有与内齿轮8相联的小齿轮9，内齿轮12与丝筒5离合，小齿轮11与内齿轮12相联，小齿轮13固定在双向丝杆14上，该双向丝杆14在丝筒5侧，且固定在丝杆架16上，在双向丝杆14上还有滑块15；附件换向器4由外壳内的换向电路构成。

本实用新型与现有的自旋式电火花线切割机床的装置相比，具有三个重大优点：1.采用一对内齿轮机构来实现绕丝和变速，而自旋式装置是采用三对大的外齿轮来实现，因而本装置体积小，重量轻，结构简单。2。由于采用多层绕丝使丝筒上可装上1000米以上的丝，因而单向走丝时间可长达8小时，可彻底消除换向条纹；而自旋式在丝筒上只能绕一层丝，只装得100多米丝，单向走丝时间只有25-60分钟，所以仍有换向条纹。3.放丝时采用超越离合器，使丝筒完全脱离其它机构的干扰，只受电磁力来使丝产生张力，因而放丝更为平稳又能可靠调节电磁力，有效地提高了精度和光洁度，而自旋式采用不完全离合器(棘轮棘爪)来离合丝筒，因而丝筒受到其它部分干扰，丝的张力又由惯性力矩提供，惯性力矩的因素太多而又难于调节，所以放丝难以平衡。

现结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的A部件结构示意图；

图3是本实用新型装在机床上的工作示意图，其中G是被切割的工件；

图4是安装座10的侧视图和其上电磁力产生的原理图。

参照图1、图2，本实用新型分上下两节A和B。A和B结构完全一样，相对而装于机床上，中间一段丝是用于机床切割工件的。被切割的工件固定在机床上的工件台上，本装置是不移动的，工作台走动以实现切割。本装置目的是把1000多米长的切割电极丝18(钼丝)均匀地分多层地绕在丝筒5上，把钼丝一端固定在丝筒5上，由于丝筒5与其它机构是通过超越离合器7联接，故能单向空转，通过转动丝筒5上的齿轮可装丝。上下两节以相同的角速度向同一方向旋转，使中间一段钼丝既能绕自身轴线旋转又能作上、下直线的往复运动，如顺时钟方向旋转运动时，A节放丝，B节收丝，钼丝在旋转的同时向下作直线运动；当逆时钟旋转时，A节收丝，B节放丝，钼丝在旋转的同时向上作直线运动。首先，本装置是如何实现收丝的呢？本装置是使钼丝既高速自身旋转，又要上、下往复运动，所以图2的装置先一定要整体高速旋转，这样钼丝就能实现旋转，旋转的同时要使双向丝杆14上的滑块15与丝筒5产生速差，这就能实现收丝，滑块15和丝筒5之间的速差两种都能实现绕丝，丝筒5超前滑块15，或者丝筒5滞后滑块15，本装置采用的前者来实现收丝。下面具体说明收丝过程：主动轮内齿8由电机1带动旋转时，滑块15双向丝杆14同步运转，带动小齿轮9转动，另一端小齿轮11跟着转动，带动内齿轮12转动，内齿轮12通过超越离合器7带动丝筒5转动。以上过程表示如下：内齿轮8→小齿轮9→小齿轮11→内齿轮12→丝筒5，通过这个过程就能实现高速旋转时，丝筒5稍超前滑块15，实现旋转的同时收丝。现设内齿轮8为49个齿，内齿轮12为46个齿，小齿轮9为16个齿，小齿轮11为15个齿。当内齿轮8转一周同时，小齿轮9转49/16周，同时小齿轮11也转49/16周，则内齿轮12转46/15÷49/16＝736/735周，也就是说内齿轮12比内齿轮8快了(超前)1/735周。这是转一周时丝筒5超前滑块15的数，如果转735周时，则丝筒5就会超前滑块15一周，这就实现了钼丝高速旋转(735转)的同时又缓慢地作直线运动(收丝一周)。这里是任举一组数据说明一下。再有，钼丝又是怎样分层均匀绕在丝筒上的呢？现说明如下：钼丝必须分层均匀绕在丝筒5上，否则1000多米钼丝无法贮在这么小的丝筒5上，如图2，内齿轮12在带动丝筒5的同时，通过内齿轮12外沿的一个齿可带动小齿轮13转动，小齿轮13转动带动双向丝杆14转动，其上的滑块15也就会移动，滑块15上有一引丝导轮牵动钼丝走动，这样实现了，钼丝均匀分布在丝筒5上，又因为双向丝杆14为有双向丝的丝杆，也就是说双向丝杆14朝一个方向转动时，滑块15会在双向丝杆14上往复走动，这样实现了分层绕丝，大大提高了丝筒的贮丝量，轻易地装上1000多米。这就使单向走丝(收丝)可高达8小时。以上过程表示如下：内齿轮12→小齿轮13→双向丝杆14→滑块15的导丝轮→均匀绕丝。可设一组数据具体说明这个过程：设小齿轮13为18个齿，钼丝直径0.2mm，丝杆螺距为4mm，内齿轮12外沿一个齿。这样就可知，内齿轮12转一周时，丝筒5收丝一圈，小齿轮走1/18周，滑块15移动4/18毫米，稍大于钼丝直径0.2毫米，以免堆丝，如此转下去，就能实现均匀分层绕丝。还有，丝筒5是怎样放丝的呢？图2中可看到内齿轮12的一端是通过超越离合器7与丝筒5相接的，当处于放丝状态时，内齿轮12的一端与丝筒5完全脱离，丝筒5的转动力由收丝端通过丝来拉动，由静止拉到一个角速度W1时，F拉力也由大变小，最后只剩下空气阻力f阻和微弱的摩擦力f摩，丝的拉力变小之后为F拉＝f阻+f摩+f启↓，最后f启逐渐变至非常小至零。这时如果随着f启的变小，没有逐渐加大一个力，使丝的张力保持平衡。则丝的张力不稳定，加工状态也就会不稳定，这个力就是电磁力f磁。最后，电磁张力是怎样产生的呢？图2中可见一安装座3，其侧视图和电磁力产生的原理图如图4所示。当丝筒5被钼丝带着旋转时，空心轴也同步转动，其上，永磁铁产生的磁力线被线圈切割产生电流反作用于空心轴，使其产生电磁阻力f磁。当丝筒5加速时f磁变大，可使F拉保持恒定，最终F拉＝f磁↑+f阻+f摩，其中f磁是主要部分，这就是电磁张力产生的过程。另外，电磁张力是可调的，其大小可从电流表A上反应出来，调节PR即可。参照图4，K是个转换开关，因为电磁张力只需放丝端有。参照图3，本实用新型装机床上工作时各部分的动作过程如下：机床由床身、工作台、立柱等组成，本装置A、B两节装在机床的上下位置，中间的钼丝穿过工作台，G为被切割工件。开机前，用B右侧的上丝装置把1000多米长的钼丝装到B节丝筒5上，末端穿过工作台固定到A节的丝筒5上。工作台上装上要切割的工件G。开机后，A、B两节同时朝一个方向转动，B节放丝，A节就收丝，这样钼丝就会绕自身轴线旋转又作向上运动。反过来转则会向下运动。开机后的同时，被切割工件G带正极性电，钼丝带负极性电。被切割工件G由工作台按预设的路线走动，被钼丝切割成所需形状。