電火花線切割機床進刀加工裝置及方法與流程

本發明涉及一種用于電火花線切割機床的進刀加工裝置及方法。

背景技術：

電火花線切割機床通過電極絲往復走絲、工件靠近電極絲以準接觸方式實施放電、腐蝕，來實現對工件的加工；現有的加工裝置及方法為提高加工效率，多采用電極絲以較高速度和較高的放電加工功率進行勻速進刀和恒定能量放電，在二者剛接觸時易斷絲，特別是工件表面較為粗糙及有氧化皮時，由于存在尖端放電現象及導電率不均，導致出現局部放電，能量集中于一點，導致斷絲率更高，需頻繁更換電極絲，嚴重影響加工效率。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有技術存在的上述不足，提供一種電火花線切割機床進刀加工裝置及方法，它即使在較為惡劣的加工條件下，也可大幅降低斷絲率，從而避免頻繁更換電極絲，提高加工效率。

為達到上述目的，本發明的電火花線切割機床進刀加工裝置，包括通過傳動機構置于機身上的工作臺、固定于工作臺上的工件、固設的儲絲筒、絲架、上絲臂和下絲臂、上主導輪和下主導輪及數個中間導輪、繞于儲絲筒及所有導輪上的電極絲，儲絲筒與驅動電機相聯，所述傳動機構包括上滑板、下滑板、x向導軌副和y向導軌副及x向絲桿-螺母副和y向絲桿-螺母副，下滑板與機身及上滑板與下滑板分別通過其中的一組導軌副相連，所述兩絲桿-螺母副的兩絲桿分別設于機身及下滑板上，兩螺母分別設于下滑板和上滑板上，兩絲桿與各自的伺服電機相連，伺服電機均與可編程控制器相連，工件與電極絲分別與高頻電源各自的一極相連；其特征在于還包括一電壓采樣電路，電壓采樣電路的兩輸入端分別通過各自的電極與工件或電極絲相聯，電壓采樣電路的輸出端及高頻電源均與可編程控制器相連；

作為本發明的進一步改進，上主導輪或下主導輪為金屬材質，該導輪作為電壓采樣電路與電極絲相聯的輸入端電極；由于上主導輪或下主導輪更靠近加工段電極絲，通過將該導輪作為輸入端電極，不僅結構更為簡單，并更為準確地測量加工時工件和電極絲之間的實時電壓；

作為本發明的進一步改進，上主導輪或下主導輪為非金屬材質，在該導輪上設有作為電壓采樣電路與電極絲相聯的輸入端電極；該輸入端電極與電極絲接觸，同樣可更為準確地測量加工時工件和電極絲之間的實時電壓；

本發明適用于上述裝置的電火花線切割機床進刀加工方法，其特征在于包括以下步驟：1）走絲：啟動驅動電機及儲絲筒交替正、反轉，實現電極絲的往復走絲：2）快速進刀：可編程控制器按預設的初始轉速控制對應的伺服電機轉動，使得工作臺及工件以速度v1在預設的加工方向上逐漸靠近電極絲，可編程控制器按預設值控制高頻電源加載在工件和電極絲之間的額定電壓及高頻電源輸出的放電加工能量e1,同時電壓采樣電路將測得的工件和電極絲之間的實時電壓反饋給可編程控制器；3）慢速進刀：隨著工作臺及工件以速度v1在預設的加工方向上逐漸靠近電極絲，當電壓采樣電路測得的工件和電極絲之間的實時電壓低于向可編程控制器輸入的電壓預設值時，此電壓預設值低于加載在工件和電極絲之間的額定電壓，可編程控制器調整對應的伺服電機至預設的進刀轉速，使得工作臺及工件以速度v2在預設的加工方向上繼續靠近電極絲，v2<v1；并在此時開始計時；4）工件表層切割：保持工作臺及工件以速度v2繼續移動一段預設的時間t,在此時間段t內電極絲切入工件內；5）深切：時間段t結束后，可編程控制器調整高頻電源輸出的放電加工能量至預設值e2，e2>e1，直至完成本次切割。

本發明通過將進刀過程分為快速進刀和慢速進刀兩個階段，當電壓采樣電路測得的工件和電極絲之間的實時電壓低于向可編程控制器輸入的電壓預設值時，表明二者之間的極間放電較為明顯，二者的距離較近，此時進入慢速進刀，并以較低的放電加工能量e1進入工件表層切割時間段t，在此時間段t內電極絲切入工件內，即使工件表面較為粗糙和存在氧化皮，由于切速及放電加工功率均較小，防止出現嚴重的局部放電，可大幅降低斷絲率，從而避免頻繁更換電極絲，在電極絲切入工件內部后，再提高放電加工能量，從而提高加工效率；

作為本發明的進一步改進，將電壓預設值設為加載在工件和電極絲之間的額定電壓的90%；如測得的工件和電極絲之間的實時電壓低于額定電壓的的90%，說明極間放電已很明顯，表明二者的間距已較近，此時進入慢速進刀確保較長的轉換時間；

綜上所述，本發明即使在較為惡劣的加工條件下，也可大幅降低斷絲率，從而避免頻繁更換電極絲，提高加工效率。

附圖說明

圖1為本發明電火花線切割機床進刀加工裝置實施例的主視圖。

圖2為本發明電火花線切割機床進刀加工裝置的電路框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1、圖2所示，本發明實施例的電火花線切割機床進刀加工裝置，包括通過傳動機構置于機身11上的工作臺12、固定于工作臺12上的工件27、設于機身11上的儲絲筒13、絲架14、設于絲架14上的上絲臂15和下絲臂16、上主導輪17和下主導輪10及數個中間導輪18、繞于儲絲筒13及所有導輪上的電極絲19，儲絲筒13與驅動電機（未示出）相聯，所述傳動機構包括上滑板21、下滑板20、x向導軌副22和y向導軌副23及x向絲桿-螺母副24和y向絲桿-螺母副25，下滑板20與機身11及上滑板21與下滑板20分別通過其中的一組導軌副22或23相連，所述兩絲桿-螺母副24、25的兩絲桿分別設于機身11及下滑板20上，兩螺母分別設于下滑板20和上滑板21上，兩絲桿與各自的伺服電機26相連，伺服電機26均與可編程控制器相連，工件27與電極絲19分別與高頻電源各自的一極相連；上主導輪17為人造寶石材質，可提高耐磨性，一電壓采樣電路的一輸入端通過設于導輪17上的電極8與電極絲19相聯，電極8為硬質合金材質并與電極絲19接觸，電壓采樣電路的另一輸入端通過電極9與工件27相聯，電極9設于工件27距電極絲19的遠端上，電壓采樣電路的輸出端及高頻電源均與可編程控制器相連。

適用于上述裝置的電火花線切割機床進刀加工方法，包括以下步驟：1）走絲：啟動驅動電機及儲絲筒13交替正、反轉，實現電極絲19的往復走絲：2）快速進刀：可編程控制器按預設的初始轉速控制對應的伺服電機26轉動（如工件沿x向接近電極絲，則驅動與x向絲桿-螺母副24相連的伺服電機；如工件沿y向接近電極絲，則驅動與y向絲桿-螺母副25相連的伺服電機；如工件沿斜向接近電極絲，則同時驅動兩伺服電機），使得工作臺12及工件27以速度v1在預設的加工方向上逐漸靠近電極絲19，可編程控制器按預設值控制高頻電源加載在工件27和電極絲17之間的額定電壓及高頻電源輸出的放電加工能量e1,同時電壓采樣電路將測得的工件27和電極絲19之間的實時電壓反饋給可編程控制器；3）慢速進刀：隨著工作臺12及工件27以速度v1在預設的加工方向上逐漸靠近電極絲19，當電壓采樣電路測得的工件27和電極絲19之間的實時電壓低于向可編程控制器輸入的電壓預設值時，此電壓預設值為加載在工件27和電極絲19之間的額定電壓的90%，可編程控制器調整對應的伺服電機26至預設的進刀轉速，使得工作臺12及工件27以速度v2在預設的加工方向上上繼續靠近電極絲19，v2<v1；并在此時開始計時；4）工件表層切割：保持工作臺12及工件27以速度v2繼續移動一段預設的時間t,在此時間段t內電極絲19切入工件27內；5）深切：時間段t結束后，可編程控制器調整高頻電源輸出的放電加工能量至預設值e2，e2>e1，直至完成本次切割。

本發明通過將進刀過程分為快速進刀和慢速進刀兩個階段，當電極絲19與工件27足夠近時，極間被擊穿，形成火花放電，當電壓采樣電路測得的工件27和電極絲19之間的實時電壓低于向可編程控制器輸入的電壓預設值時，表明二者之間的極間放電已很明顯，二者的距離較近，適時采樣電壓電路通過系統壓頻轉換電路形成頻率信號，可編程控制器接受此頻率信號控制工作臺在預設的加工方向上的速度至v2，進入慢速進刀，同時控制放電能量為e1，同時系統開始計時，以較低的放電加工能量e1進入工件表層切割時間段t，在此時間段t內電極絲19切入工件27內，由于v2和e1較小，既降低二者準接觸時的放電能量，即使工件表面較為粗糙和存在氧化皮，由于切速及放電加工功率均較小，防止出現嚴重的局部放電，可大幅降低斷絲率，從而避免頻繁更換電極絲，在電極絲19切入工件27內部后，再提高至較大的放電加工能量e2，從而提高加工效率；時間段t的設置與電壓預設值及進刀轉速的大小有關，可根據經驗調整，充分保證電極絲19在此時間段內切入工件27；時間段t的設置也可以通過可編程控制器計量系統驅動信號輸出脈沖數，以保證切入工件一定長度的距離。

本發明不限于上述實施，如電極8也可設于下主導輪9上，或下主導輪9采用金屬材質，該導輪作為電壓采樣電路與電極絲相聯的輸入端電極；伺服電機也可替換為步進電機。