專利名稱：往復走絲電火花線切割機床及其加工工件的方法
技術領域：
本發明涉及一種往復走絲電火花線切割機床加工工件的方法， 本發明還涉及運用上述方法的往復走絲電火花線切割機床，屬于電 火花線切割機床技術領域。
(二)
背景技術：
現有技術中，電火花線切割機床包括低速、中速、高速走絲電 火花線切割機三大類。
低速走絲電火花線切割機采用銅絲作電極絲，電極絲為單向運 動，其最大特點是加工精度高，售價高。其中頂級的如瑞士夏米爾 公司的千系列機床、日本三菱電機公司的PA系列超高精度機床、
日本牧野公司的UPJ-2超精密機床等,加工精度在iO. 002 ran以內， 表面粗糙度Ra<0. 2fim,每臺售價一般在200萬元以上。高檔機精 度在±0.003 ran左右，如夏米爾公司的240CC、 440CC機，日本三 菱電機公司的FA-V超高速高性能機等。每臺售價在100萬元以上。 中檔的切割精度可達土O. 005ran, —般在50 80萬元/臺。如瑞士阿 奇公司的XENON、夏米爾公司的380，日本沙迪克公司的AQ系列、 三菱電機公司的FA系列等。
此外，低速走絲電火花線切割機的切割效率高，目前一次切割 的最高效率可達500mro7min，
低速走絲電火花線切割機床一般都具備自動穿絲、錐度切割功能，在中高檔機中還具有浸入式加工功能。
具有上述浸入式加工功能的低速走絲電火花線切割機中，它包 括一個密閉的液箱，電極絲經位于密閉液箱上方的寶石過絲器向下 豎直地從液箱中穿過，經密閉液箱下方的寶石過絲器回到貯絲筒。 固定工件的工作臺置于密閉液箱中的液面下，并位于加工區內。在 經加工工件的電極絲的上、下方，還分別置有兩個對準電極絲割縫 的噴液嘴，上下兩個噴液嘴同時以較大壓力等壓力地對準電極絲割 縫噴液，以實現排屑、冷卻功能。
具有上述浸入式加工功能的低速走絲電火花線切割機，其不足
在于1 、走絲速度慢，大約為0.1m/s,這增大了排屑難度，無 法加工500ram以上厚度的工件。在加工時，由于割縫小，冷卻液不 易進入割縫中部，同時，由于低速走絲電火花線切割機的走絲速度 慢(0.1m/s),割縫中部產生的金屬屑也難以被電極絲帶出，這些 均導致了割縫中部排屑困難，這直接影晌了光潔度；2 、密閉液箱 的密封難，電極絲從上臂頂端的上主導輪豎直地穿入液箱，最后從 液箱中豎直地穿出回到下臂頂端的上下主導輪,這給密封提出了很 大的難題，其成本高；3、難以加工大厚度的工件，現有技術中， 500i鵬以上厚度的工件無法加工。
在中速、高速走絲電火花線切割機床中，常采用鉬絲作電極絲， 其價格低、加工精度不寓。它與低速走絲電火花線切割機有很大的 差異。其電極絲為往復運動。往復走絲電火花線切割機的切割效率
與低速走絲電火花線切割機也相距甚大，高速走絲電火花線切割機的切割效率一直徘徊在60—80ran7rain。
現有的往復走絲電火花線切割機床，包括機座、運絲機構、線 架、工作臺、工作液系統、機床電器、數控系統及高頻電源幾大部 分，其中，
運絲機構通常包括運絲拖板導軌副、傳動組件、運絲電機、聯 軸器、同步帶傳動機構、運絲上下拖板、固定安裝于運絲上拖板的 貯絲筒、行程開關，R!!絲筒在運絲電機驅動下做旋轉運動，同時做 水平往復直線運動，實現排絲、放絲；
線架包括固定在機座上的立柱及與立柱相連接的水平的上臂、 水平的下臂及若干導輪；
繞于fe絲筒上的電極絲從貯絲筒引出后，經若千過渡導輪、上、 下主導輪在水平的上臂、下臂頂端一側的上、下主導輪間(加工區) 閉合形成環路；
工作臺包括下拖板、上拖板、拖板電機、工作臺拖板導軌副、 傳動組件，工作臺在拖板電機的驅動下可實現X、 Y向十字型運動，
工件置于該工作臺面上，其待加工部位恰位于加工區。
為保證電極絲在線切割時能及時有效的冷卻，同時，能及時盡 量地帶走切割下的材料，現有各種的往復走絲電火花線切割機床還 包括工作液系統。它的作用主要是絕緣、消電離、排屑、冷卻等。 對快速走絲機床，因走絲速度快，能自動排除短路現象，廣泛采用 介電強度較低的乳化油水溶液。對慢速走絲機床，則大多采用去離 子水。工作液的循環與過濾裝置一般由電動機、工作液泵、液箱、過濾器、管道和流量控制閥、噴液嘴等組成，該結構中，噴液嘴安 裝于加工區，其開口方向對準加工區內的加工件及電極絲，通過噴 液嘴對加工區內的加工件及電極絲進行噴淋。
能否很好地排屑、冷卻對線切割機床的加工速度、光潔度關系 甚大。為此，現有技術中提出了眾多噴淋冷卻結構，典型的如名為
"大錐度線切割機床的電極絲冷卻裝置"的99225475. 2號中國專 利，該專利公開了一種大錐度線切割機床的電極絲冷卻裝置，該裝 置在上轉軸和下轉軸上位子電極絲的前后均設有兩個對準電極絲 的噴液嘴；所述上轉軸和下轉軸上位于電極絲的左右也均設有該裝 置，不管電極絲工作段如何傾斜，能夠保證冷卻液始終噴在電極絲 上，確保對電極絲進行有效的冷卻作用。
現有技術中眾多噴淋冷卻結構和裝置，從實踐結果看，均不完 美，或多或少存在著排屑效果差、冷卻不充分、及時，這直接影晌 了加工精度，而且影響了電極絲的壽命，甚至造成斷絲。其原因如 下
由于加工的縫隙小(約0. 2nm),同時，放電通道內產生，0000°G 以上的高溫，乳化液將分解生成大量的含碳高分子化合物并與金屬 蝕除產物反應生成膠體狀或顆粒狀物質，它們粘附在割縫內，這些 蝕除產物在靠近上下兩個噴液嘴處尚容易排出，在遠離上下兩個噴 液嘴的割縫中部，冷卻液壓力變小，蝕除產物難以排出。大約只有 50X的蝕除產物能被及時排出。尤其是在加工大厚度的工件時，割 縫中部排屑極其困難，現有技術中，1200mm以上厚度的工件無法加工。同時較厚工件的割縫中部的冷卻也不及時，直接影響了光潔 度。
2、 若放電過程中產生的加工屑不能被及時排屑， 一旦有加工 屑搭橋而成，或兩極上相對突出的尖點偶相遇而形成的微短路狀態 具有較大的接觸電阻。由于電極絲運動，這種微短路很容易被拉開 形成電弧放電。故此時脈沖電源輸入到加工間隙的能量密度遠大于 正常加工時，使得電極絲的黏著部位產生脈沖能量集中釋放，這不 僅嚴重影響了加工精度，而且導致電極絲產生裂紋，甚至可能造成 斷絲。
3、 此外，現有技術中眾多噴淋冷卻結^I和裝置中，若噴水的 方向不準確也易斷絲。因為噴水方向不準，上下噴水壓力不當，工 作液就無法噴入切割縫，電極絲不能夠冷卻，使得電極絲局部溫度 突然升高，引起燒絲。
現有往復走絲電火花線切割機床加工工件的方法有待于改進。 現有的往復走絲電火花線切割機床有待于改進。
發明內容-本發明旨在提供
一種排屑效果好、冷卻效果好的往復走絲電火花線切割機床加 工工件的方法。
本發明的技術解決方案如下
往復走絲電火花線切割機床加工工件的方法，由運絲機構中的 運絲電機驅動貯絲筒做旋轉運動，實現排絲、放絲，繞于貯絲筒上的電極絲從貯絲筒引出后，經若干過渡導輪、在線架的兩個平行的 臂的頂端的兩個主導輪間閉合形成環路，并在兩個臂主導輪間的加 工區對工件進行電火花線切割加工， 其特征在于
它還包括一個上端留有開口的液箱，工作臺位于液箱中的液面 下，所述線架的兩個臂從上方開口處伸入液箱中，經過兩個主導輪 之間的電極絲浸入液箱中的液面下對工件進行電火花線切割加工。
上述方法中，由于線架的兩個平行的臂為豎直狀態，兩個平行 的臂的中下段浸入液箱中的液面下對工件進行電火花線切割加工。
本發明上述方法中，將加工區置于液箱中的液面下并在液箱中 的液面下對工件進行電火花線切割加工，由于往復走絲電火花線切
割機床的走絲速度較快(一般可達到11 m/s)，工作液能從已加工 的縫隙中浸入、帶入割縫中部的，從而使整個加工區充滿工作液， 割縫內產生的蝕除產物在高速移動(移動速度為低速走絲電火花線 切割機的110倍)的鉬絲帶動下，很容易被從縫隙中帶出，排屑效 果好，約有90X的蝕除產物能被及時排出。因而，加工光潔度好、 加工效率高。同時由于冷卻及時，對于600mm以下的工件加工效率 提高20%,對于1000nrn以上較厚的工件的加工效率提高1(XMfc，尤
其是解決了長期以來因割縫小、冷卻液不易進入而導致的大厚度 (如1200imi以上)的工件無法加工的難題。不管工件有多厚，冷 卻液都能從已加工過的縫隙(約0.2mn)中滲入到割縫中部的加工 處，后在高速移動的鉬絲帶動下，加工產生的微細的金屬屑被從縫隙中帶出。同時，該方法克服了現有具有浸入式加工功能的低速走 絲電火花線切割機的液箱密封難的問通。此外，本發明上述方法還 不易燒絲斷絲。
本發明還在于提供一種應用上述加工方法的排屑效果好、冷卻 效果好的往復走絲電火花線切割機床。 本發明的技術解決方案如下
往復走絲電火花線切割機床，包括機座、運絲機構、線架、工 作臺、工作液系統、機床電器、數控系統及高頻電源幾大部分，其 中，
運絲機構包括運絲電機、同步帶傳動機構、fc絲筒、運絲導軌
副、傳動組件、行程開關，je絲筒在運絲電機驅動下做旋轉運動，
實現排絲、放絲；
線架包括枏平行的兩個臂，兩個臂頂端各安裝一個主導輪
繞于貯絲筒上的電極絲從貯絲筒引出后，經若干過渡導輪、兩 個主導輪在兩個臂頂端的兩個主導輪間閉合形成環路；
待加工工件置子該工作臺面上，其待加工部位恰位于兩個臂頂 端主導輪間的加工區；
其特征在于
所述工作液系統包括一個上端留有開口的液箱，所述液箱位于 加工區，工作臺位于液箱內的液面下，所述線架的兩個臂從上方開 口處伸入液箱中，兩個臂頂端的兩個主導輪之間的電極絲位于液箱 中的液面下。上述結構中，加工區位于液箱中的液面下，排屑效果好、光潔 度好、冷卻及時，不易燒絲斷絲。尤其解決了加工大厚度工件的難題。
進一步的技術解決方案為.-
所述與立柱相連接的相平行的兩個臂均為豎直狀態，安裝于兩
個臂頂端的兩個主導輪位于同一水平面上；它們同時浸于液箱中的 液面下。
上述結構更為筒單，同時克服了現有低速走絲電火花線切割機 浸入式加工密封難的問題。
上述結構中，所述工作液系統，還包括一個過濾式循環裝置， 該過濾式裝置包括循環泵、過濾器。通過循環泵強制冷卻液通過濾 器，對冷卻液進行循環過濾。
這有助于保證冷卻液的質量從而保證了線切割加工質量的穩 定性。
要實現上述目的，既可以在液箱中置有一過濾器，通過液壓泵 強制工作液通過過濾器，也可另置一內裝有過濾器的過濾箱，通過 循環泵、連接管強制工作液進入過濾箱并通過過濾器。
考慮到部分大厚度工件的體積較大，又一技術解決方案為 采用單立柱通過傳動組件及導軌副置子機座上，切割機構為懸 臂式，它通過傳動組件及導軌副連接于立柱倒面，并位于機座的一 鑭，內置有工作臺的液箱固定，并位于切割機構下方、機座的一倆， 這樣，液箱的寬度不受限制，其尺寸可做得很大。(四)
以下將結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明 附圖1為本發明實施例中切割機構部分基本結構的示意圖。 附圖2為圖1的左視圖。
附圖3為本發明第一個實施例的結構示意圖。 附圖4為圖3的左視圖。
附圖5為本發明第二個實施例的結構示意圖。
附圖6為圖5的左視圖。
附圖7為本發明第三個實施例的結構示意圖。
附圖8為圖7的左視圖。
附圖9為本發明第四個實施例的結構示意圖。
附圖10為圖9的左視圖。
附圖"為本發明第五個實施例的結構示意圖。
附圖12為圖11的左視圖。
具體實施方式
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參見附圖t、 2,本發明下列實施例中，切割機構部分的基本 結構由運絲和線架兩部分組成。具體地說，運絲部分由機架109、 通過左軸承座104右軸承座107安裝于機架上水平安置的電機 108、水平安置的!&絲筒105、裝有導輪106的排絲架112、大同歩 輪110、同歩帶113、小同歩輪114、過渡導輪103組成，電機108 通過同步帶"3帶動酌絲筒105做旋轉運動，同時，帶動排絲架沿 導向裝置往復直線運動，實現排絲、放絲。線架部分包括相平行的兩個臂1"，兩個臂均為豎直狀態，它們的頂端各安裝一個主導輪
102。繞于貯絲筒上的電極絲101從貯絲筒兩邊分別引出后，經排 絲架上的導輪106再經過渡導輪103、主導輪102閉合形成環路。 參見附圖3、 4,本發明第一個實施例往復走絲電火花線切割 機床為工作臺固定型。包括機座、運絲機構、線架、工作臺、工作 液系統、機床電器、數控系統及高頻電源幾大部分，其中，運絲和 線架兩部分同樣采用上述結構。立柱202通過傳動組件絲桿副209 及水平安裝于機座203上的由導軌208、滾珠207組成的導軌副安 裝于機座203上。當Y軸電機工作時，通過傳動組件209驅動立柱 202沿水平導軌副作Y向運動。切割機構部分201通過傳動組件絲 桿副及豎直安裝于立柱202倆面的導軌副與立柱202相連接。當Z 軸電機工作時，通過傳動組件驅動切割機構201沿立柱202作Z 向運動。
上端敞口的工作臺液槽205位于切割機構部分201下方，、工 作臺206位于工作臺液槽205中液面下。上述線架部分的兩個臂均 為豎直狀態，從上方伸入液槽205中，安裝于兩個臂頂端的兩個主 導輪位于同一水平面上，它們同時浸于工作臺液箱中的液面下。待 加工工件置于該工作臺面上，恰位于兩個臂頂端主導輪閎的加工 區。工作液系統包括工作液泵212、過濾器211、連接管道210。 過濾液箱204位于工作臺液槽205—倒，其內裝有過濾器211。通 過工作液泵2t 2強制經連接管從工作臺液槽205中抽取的冷卻液通 過濾器211，對冷卻液進行循環過濾，并將過濾過的冷卻液送入工作臺液槽205中。
上述結構應用了本發明方法，即經過兩個主導輪之間的電極絲 浸入液箱中的液面下對工件進行電火花線切割加工的方法。由于加 工區位于液箱中的液面下，而走絲速度較快，割縫內產生的蝕除產 物在高速移動的鉬絲帶動下，很容易被從縫隙中帶出，排屑效果好， 光潔度好。同時，工作液能從已加工的縫隙中浸入割縫中部，整個 加工區充滿工作液，因而冷卻及時，不易燒絲斷絲。尤其是能加工 大厚度工件。同時結構筒單，解決了浸入式低速走絲電火花線切割 機中密封難的問題。
參見附圖5、 6,本發明第二個實施例為工作臺移動型線切割 機床，與第一個實施例不同的是，立柱與機座為一體結構，呈L 狀，切割機構301通過傳動組件及導軌副309連接于L狀的垂直 邊(即立柱302的一倆)，并可完成Z向運動，內置有工作臺305 的液箱通過傳動組件及導軌副310連接于L狀的橫邊(即機座306) 上，并可完成Y向運動，隔板308將液箱隔成加工液箱304和過濾 液箱303,過濾液箱內裝有過濾器307和工作液泵311 。
參見附圖7、 8，本發明第三個實施例為雙立柱龍門式工作臺 移動型線切割^IJS，立柱幼2為雙立柱龍門式，通過傳動組件及導 軌副置于機座404上，并可完成X向運動，切割機構401通過傳動 組件及導軌副連接于龍門式立柱402—倒，并可完成Z向運動，液 箱403固定置于機座404上，切割機構部分的兩個臂均為豎直狀態, 安裝于兩個臂頂端的兩個主導輪位于同一水平面上，它們同時浸于液箱403中的液面下。待加工工件置于液箱403內的工作臺面上， 恰位于兩個臂頂端主導輪間的加工區。過濾液箱405置于一倒。
參見附圖9、 10,本發明第四個實施例為雙立柱龍門式工作臺 移動型線切割機床，同樣采用龍門式立柱502,切割機構501同樣 通過傳動組件及導軌副連接于龍門式立柱502 —倆，可Z向運動， 與上一實施例不同的是，龍門式立柱502固定置于機座505上，內 置有工作臺504的液箱503通過傳動組件及導軌副置于機座505 上并可X向運動，過濾液箱506置于一倆。
參見附圖11、 12,本發明第五個實施例為單立柱切割機構懸 臂式線切割機床，其立柱602通過傳動組件及導軌副置于機座605 上，可X向運動，切割機構601通過傳動組件及導軌副610連接于 立柱倆面，并位于機座605的一倆，可Z向運動，內置有工作臺 610的液箱固定，并位于切割機構的下方、mj^605的一倆，液箱 同樣帶有過濾式循環裝置。通過隔板608將液箱分隔為加工液箱 603和過濾液箱604,過濾液箱內裝有循環泵609、過濾器607，通
過循環泵強制經連接管從加工液箱中抽取的冷卻液通過濾器，對冷 卻液進行循環過濾，并將過濾過的冷卻液送入加工液箱。
上述實施例2、 3、 4、 5中，可X、 Y、 Z向運動均采用如實施 例t的電機通過傳動組件及導軌副驅動的結構，為簡潔起見，就不 一一贅述了。這對本領域普通技術人員而言，已能再現出。
本發明五個實施例均為較佳的實施例，它們以不同的結構形 式、以不同的運動形式，同樣實現了在液面下加工的目的。采用加工區位于液箱中的液面下，電極絲豎直地從液箱中穿過的結構也能 有好的排屑效果，它也能達到冷卻及時，不易燒絲斷絲的技術效果, 當然，它不如上述實施例結構簡單。同時，在本發明的發明構思下， 本發明還有多種實施形式，這對本領域技術人員而言，毋需付出創 造性勞動即可再現出，在此就不詳述了。采用上述等同替代方案當 然落入了本發明的保護范圍。
權利要求
1、往復走絲電火花線切割機床加工工件的方法，由運絲機構中的運絲電機驅動貯絲筒做旋轉運動，實現排絲、放絲，繞于貯絲筒上的電極絲從貯絲筒引出后，經若干過渡導輪、在線架的兩個平行的臂的頂端的兩個主導輪間閉合形成環路，并在兩個臂主導輪間的加工區對工件進行電火花線切割加工，其特征在于它還包括一個上端留有開口的液箱，工作臺位于液箱中的液面下，所述線架的兩個臂從上方開口處伸入液箱中，經過兩個主導輪之間的電極絲浸入液箱中的液面下對工件進行電火花線切割加工。
2、 根據權利要求1所述的往復走絲電火花線切割機床加工工 件的方法，其特征在于所述線架的兩個平行的臂為豎直狀態，兩 個平行的臂的中下段浸入液箱中的液面下對工件進行電火花線切 割加工。
3、 一種往復走絲電火花線切割機床，包括機座、運絲機構、線架、工作臺、工作液系統、機床電器、數控系統及高頻電源幾大 部分，其中，運絲機構包括運絲電機、同步帶傳動機構、貯絲筒、運絲導軌 副、傳動組件、行程開關，貯絲筒在運絲電機驅動下做旋轉運動，實現排絲、放絲;線架包括兩個臂，兩個臂頂端各安裝一個主導輪； 繞于貯絲筒上的電極絲從貯絲筒引出后，經若干過渡導輪、兩個主導輪在兩個臂頂端的兩個主導 ^間閉合形成環路；待加工工件置于該工作臺面上，其待加工部位恰位干兩個臂頂端主導輪間的加工區； 其特征在于所述工作液系統包括一個上端留有開口的液箱，所述液箱位于 加工區，工作臺位于液箱內的液面下，所述線架的兩個臂從上方開 口處伸入液箱中，兩個臂頂端的兩個主導輪之間的電極絲位于液箱 中的液面下。
4、 根據權利要求3所述的往復走絲電火花線切割機床，其特 征在于-所述與立柱相連接的相平行的兩個臂均為豎直狀態，安裝于兩 個臂頂端的兩個主導輪位于同一水平面上；它們同時浸于液箱中的 液面下。
5、 根據權利要求4所述的往復走絲電火花線切割機床，其特征在子所述工作液系統中還包括一個過濾式循環裝置。
6、 根據權利要求5所述的往復走絲電火花線切割機床，其特 征在于所述線架通過傳動組件及豎直安裝子立柱上的導軌副與立柱相連接，z軸電機工作時通過傳動組件驅動切割機構，沿立柱作z向運動，上述立柱則通過傳動組件及水平安裝于機座上的水平導軌副安裝于機座上，Y軸電機工作時通過傳動組件驅動立柱沿水平導軌副作Y向運動，所述工作液系統包括一個位置固定的液箱，所 述工作臺固定位于液箱中液面下。
7、 根據權利要求3所述的往復走絲電火花線切割機床，其特 征在于.*所述立柱與機座為一體結構，呈L狀，切割機構通過傳動組件 及導軌副連接于L狀的垂直邊的一倆，通過電機、與之相連的傳動 組件及導軌副驅動切割機構沿立柱作Z向運動，內置有工作臺的液 箱通過傳動組件及導軌副連接于L狀的橫邊上，通過電機、與之相 連的傳動組件及導軌副驅動液箱沿L狀的水平邊作Y向運動。
8、 根據權利要求3所述的往復走絲電火花線切割機床，其特 征在于所述立柱為雙立柱龍門式，通過傳動組件及導軌副置于機 座上，通過電機、與之相連的傳動組件及導軌副驅動立柱作X向運 動，液箱固定置于機座上，切割機構通過傳動組件及導軌副連接于 龍門式立柱一倆，通過電機、與之相連的傳動組件及導軌副驅動切 割機構作Z向運動。
9、 根據權利要求3所述的往復走絲電火花線切割機床,其特 征在于所述立柱為龍門式雙立柱，切割機構通過傳動組件及導軌 副連接于龍門式立柱一糖，通過電機、與之枏連的傳動組件及導軌 副驅動切割機構作Z向運動，龍門式立柱固定置于機座上，液箱通過導軌副置子工作臺上，通過電機、與之相連的傳動組件及導軌副 驅動工作臺作X向運動。
全文摘要
本發明涉及一種往復走絲電火花線切割機床加工工件的方法，其特征在于它還包括一個上端留有開口的液箱，工作臺位于液箱中的液面下，所述線架的兩個臂從上方開口處伸入液箱中，經過兩個主導輪之間的電極絲浸入液箱中的液面下對工件進行電火花線切割加工。本發明方法排屑效果好、冷卻效果好，尤其是解決了長期以來無法加工大厚度工件的難題。同時，該方法克服了液箱密封難的問題。本發明還涉及一種應用上述加工方法的排屑效果好的往復走絲電火花線切割機床。
文檔編號B23H7/08GK101428364SQ20071019340
公開日2009年5月13日 申請日期2007年11月11日 優先權日2007年11月11日
發明者王炎秋, 蔣扣喜 申請人:江蘇三星機械制造有限公司