一种往复走丝线切割机制造技术

本申请提供一种往复走丝线切割机，属于线切割装置技术领域。包括丝筒机构、恒张力机构、Z轴升降机构、工作液槽和工作台，工作台位于工作液槽中，待处理工件安装于工作台上，待处理工件下方安装第四导轮，工作台配置有光栅尺，光栅尺通过总线与USB转总线模块连接，USB转总线模块连接通过USB线与操作台连接，操作台设置脉冲方向使能，光栅尺、总线、USB转总线模块、USB线、操作台、驱动电机、工作台形成光栅尺闭环单元，操作台与丝筒电机、高频电源、升降杆连接。将本申请应用于工件的线切割，可实现纯水加工，具有切割面光洁度高、加工效率高、切割丝损耗少、环保节能、成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种往复走丝线切割机
本申请涉及一种往复走丝线切割机，属于线切割装置

技术介绍
加工件切割常用的设备为走丝设备，走丝设备一般由以下四部分构成：1.机床主体：床身、丝架、走丝机构、X-Y数控工作台；2.工作液系统：常见有乳化液和水基工作液；3.高频电源：产生高频矩形脉冲，脉冲信号的幅值、脉冲宽度可以根据不同工作状况调节；4.数控和伺服系统。线切割机经过不断的优化改进和长期实践发展，实现了多次切割工艺的广泛应用，目前市场上通用的国产机器，都是基于人工试验现场尝试确定后的加工工艺数据库来控制加工精度，机器的整个加工过程是静态的，采样给进速度的调整是根据电压信号反馈来实现，切割丝和工件的间隙大、电压高，则进给速度快，反之则进给速度慢，因此控制系统无法预测放电情况的趋向性，发生不稳定放电和短路的概率较高；同时，大部分的加工件不会是一块平板、同一材质，加工过程中的切割厚度是个变量，会存在阶梯突变、缓慢渐变等各种工况，对同一加工件中的不同材质、不同厚度的放电要求，也无法实现自动调节，故预设工件厚度的丝切割机床的控制系统存在先天缺陷，会影响加工件精度和切割面光洁度，需要二次或多次加工，效率低下。常规的往复线切割机器控制系统，加工采样进给速度的调整，是根据电压信号反馈来实现的，切割丝和工件的间隙大、电压高，则进给速度快；反之，则进给速度慢。这种模式有个很大的缺点，就是控制系统不知道真实的放电情况的趋向性，发生不稳定的放电和短路的概率相对较高。常规线切割的工作介质多采用乳化液（一般采用含有机械油5%左右的乳化液），但这种工作介质在10000℃以上的高温下将分解生成大量的高分子化合物，并与金属蚀除产物在放电通道中反应生成胶体状或颗粒状物质，切割完毕的试件表面会覆盖有蚀除产物，这些物质将粘附在切缝内，并主要在切缝出口部位堆积，严重影响电蚀产物的排除，并使新鲜的工作介质进入切缝十分困难，直接影响正常放电的延续，或是在混有大量胶体物质的间隙内进行的放电甚至产生电弧放电，工件和电极丝表面得不到及时冷却，绝缘状态不正常，造成正常放电比例降低，切割速度降低，工件表面烧伤，换向条纹严重并使得加工质量恶化，同时损伤电极丝，严重时引起烧丝。而常规水基工作介质一般采用合成水溶性配方，导电率较高，切割过程中具有较强的电解作用，虽然切割出的工件表面十分均匀，但工件表面因为电解作用将导致色泽较暗；水基工作液因没有油性成分，挥发后，其切割的蚀除产物就粘接在工作台上和导轮周围，清理困难，严重时甚至会将导轮抱死，一旦运丝后电极丝与导轮将产生滑动摩擦，导致导轮精度丧失而报废；必须严格控制稀释比例，否则极易锈蚀机床和工件；挥发性较强，同时由于组分的问题，一般在切割过程中都会散发出一些异味。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种往复走丝线切割机，该切割机不有高精度的工作台移动来与之对应，还配套设置有智能化的自适应采样控制系统（即光栅尺闭环系统，Wire-CAXA）、高性能的纳秒级高频电源，以具有多重切割工艺自适应能力的控制系统来替代机器操作人员的加工经验，尤其对拥有不同材质、不同厚度的综合加工件，能够一次加工成型、经济高效。具体地，本申请是通过以下方案实现的：一种往复走丝线切割机，包括丝筒机构、恒张力机构、Z轴升降机构、工作液槽和工作台，丝筒机构，包括丝筒、主动齿轮、联动齿轮、传动齿轮、丝筒转轴、纵向移动支架、机床床身，纵向移动支架通过导轨活动安装于机床床身上，丝筒通过丝筒转轴安装于纵向移动支架上，并由丝筒电机驱动其运动（转动和左右移动），切割丝移动速度为8-15m/s（优选为11m/s），丝筒由丝筒电机驱动正反向转动，以实现切割丝的循环切割，丝筒由丝筒电机驱动正反向转动，以实现切割丝的循环切割，恒张力机构，包括第一导轮、上张力辊、下张力辊、第二导轮、张力架，第一导轮、第二导轮固定于张力架上，上张力辊、下张力辊则活动安装于张力架上，以实现不同张力要求下相对张力架的移动，与传统弹簧调控切割丝表面张力相比，恒张力机构可实现切割丝表面张力恒定，以切割丝保持紧固不松散、顺畅转动为准，Z轴升降机构包括升降杆、第三导轮、导丝嘴，第三导轮位于升降杆上方，第三导轮配合设置有导电块，导电块与高频电源连接，导丝嘴安装于第三导轮下方，升降杆由气缸或电机等驱动器驱动其沿Z轴方向（即高度方向）伸缩，继而带动导丝嘴高度改变，导丝嘴连接水源，并由高压泵供水，纯水压力为10-20公斤，并根据加工工件高度进行调整，在引导切割丝的同时，配合切割喷出高压细水柱，及时高效的清除切割残渣等污渍，工作台位于工作液槽中，待处理工件安装于工作台上，待处理工件下方安装第四导轮，工作台配置有光栅尺，光栅尺通过总线与USB转总线模块连接，USB转总线模块连接通过USB线与操作台连接，操作台设置脉冲方向使能，以根据光栅尺信号启动工作台的驱动电机，改变工作台的移动状态。光栅尺、总线、USB转总线模块、USB线、操作台、驱动电机、工作台形成光栅尺闭环单元。脉冲方向使能作为触发信号，是保证电路或者器件正常工作的开关信号，并通过这个信号打开或关闭电路中的驱动电机，操作台与丝筒电机、高频电源、升降杆连接，根据光栅尺的信号，分别控制丝筒转速与前后移动、导电块放电状况、第三导轮高度，以适应不同工件状态和工作台位置需求。本装置主要由丝筒机构、恒张力机构、Z轴升降机构、工作台以及光栅尺闭环系统构成，光栅尺闭环系统的负载为光栅尺，光栅尺监测和定位工作台的移动精度，再将光栅尺的信号反馈到控制驱动系统（丝筒、导电块、Z轴升降机构等的驱动系统）的实时闭环回路，在光栅尺、操作台、各驱动系统之间建立高效的信息沟通，配合切割丝在丝筒→第一导轮→上张力辊→第三导轮→导丝嘴→第四导轮→下张力辊→第二导轮→丝筒形成的闭合走线回路，以及导电块的高频放电和导丝嘴的高压细水柱冲洗，不仅提高了加工速度、减少切割丝的损耗，还避免了工件表面的烧伤和积屑，减小放电凹坑的尺寸，有效改善切割面的表面光洁度，实现工作介质由乳化液替换为纯水，切割过程不会出现断丝和环保现象。这样一台设备成本可控制在15-20万附近，成本降低70-80%。进一步的，作为优选：所述第一导轮底部与丝筒顶部水平，上张力辊顶部与第三导轮顶部水平，第三导轮、导丝嘴均位于第四导轮正上方，第四导轮底部与下张力辊底部水平，切割丝在丝筒、第一导轮、上张力辊、第三导轮、导丝嘴、第四导轮、下张力辊、第二导轮形成闭合回路，丝筒与第一导轮之间的切割丝为水平状态，上张力辊与第三导轮之间的切割丝为水平状态，第三导轮、导丝嘴与第四导轮之间的切割丝为竖直状态，第四导轮与下张力辊之间的切割丝为水平状态。所述张力架上固定有上紧丝机构、下紧丝机构，上紧丝机构、下紧丝机构分别配置有滑杆，上张力辊、下张力辊通过滑杆分别与上紧丝机构、下紧丝机构连接。上张力辊沿滑杆移动，实现上张力辊相对张力架的移动，以改变切割丝的张力；下张力辊沿滑杆移动，实现下张力辊相对张力架的移动，以改变切割丝的张力。...

【技术保护点】
1.一种往复走丝线切割机，其特征在于：包括丝筒机构、恒张力机构、Z轴升降机构、工作液槽和工作台，/n丝筒机构，包括丝筒、纵向移动支架、机床床身，纵向移动支架通过导轨活动安装于机床床身上，丝筒通过丝筒转轴安装于纵向移动支架上，并由丝筒电机驱动其运动，/n恒张力机构，包括第一导轮、上张力辊、下张力辊、第二导轮、张力架，第一导轮、第二导轮固定于张力架上，上张力辊、下张力辊则活动安装于张力架上，以实现不同张力要求下相对张力架的移动，/nZ轴升降机构包括升降杆、第三导轮、导丝嘴，第三导轮位于升降杆上方，并配合设置有导电块，导电块与高频电源连接，导丝嘴安装于升降杆底部，升降杆上下移动，带动导丝嘴高度改变，导丝嘴连接水源，并由高压泵供水，/n工作台位于工作液槽中，待处理工件安装于工作台上，待处理工件下方安装第四导轮，/n工作台配置有光栅尺，光栅尺通过总线与USB转总线模块连接，USB转总线模块连接通过USB线与操作台连接，操作台设置脉冲方向使能，光栅尺、总线、USB转总线模块、USB线、操作台、驱动电机、工作台形成光栅尺闭环单元，/n操作台与丝筒电机、高频电源、升降杆连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种往复走丝线切割机，其特征在于：包括丝筒机构、恒张力机构、Z轴升降机构、工作液槽和工作台，
丝筒机构，包括丝筒、纵向移动支架、机床床身，纵向移动支架通过导轨活动安装于机床床身上，丝筒通过丝筒转轴安装于纵向移动支架上，并由丝筒电机驱动其运动，
恒张力机构，包括第一导轮、上张力辊、下张力辊、第二导轮、张力架，第一导轮、第二导轮固定于张力架上，上张力辊、下张力辊则活动安装于张力架上，以实现不同张力要求下相对张力架的移动，
Z轴升降机构包括升降杆、第三导轮、导丝嘴，第三导轮位于升降杆上方，并配合设置有导电块，导电块与高频电源连接，导丝嘴安装于升降杆底部，升降杆上下移动，带动导丝嘴高度改变，导丝嘴连接水源，并由高压泵供水，
工作台位于工作液槽中，待处理工件安装于工作台上，待处理工件下方安装第四导轮，
工作台配置有光栅尺，光栅尺通过总线与USB转总线模块连接，USB转总线模块连接通过USB线与操作台连接，操作台设置脉冲方向使能，光栅尺、总线、USB转总线模块、USB线、操作台、驱动电机、工作台形成光栅尺闭环单元，
操作台与丝筒电机、高频电源、升降杆连接。


2.根据权利要求1所述的一种往复走丝线切割机，其特征在于：所述第一导轮底部与丝筒顶部水平，上张力辊顶部与第三导轮顶部水平，第三导轮、导丝嘴均位于第四导轮正上方，第四导轮底部与下张力辊底部水平。


3.根据权利要求1所述的一种往复走丝线切割机，其特征在于：所述张力架上固定有上紧丝机构、下紧丝机构，上紧丝机构、下...

【专利技术属性】
技术研发人员：金达，潘伯郁，张志成，
申请(专利权)人：浙江万能精机有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33