CN106695516A - 不导电板材线切割加工机 - Google Patents

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Abstract

一种不导电板材线切割加工机，用于不导电板材的切割加工，由供丝机构、导向机构，二维联动工作台组成，用数控装置控制，供丝机构的丝筒上紧密缠绕切割丝，切割丝从丝筒的一端放出，另一端进入，通过导向机构张紧，形成闭环，切割丝是在高强度的金属丝表面涂镀高硬度、高耐磨的碳化硅磨粒，作为切割刀具，丝筒电机带动丝筒周期性正反向转动，切割丝在Z轴方向往复直线运动切削工件，数控装置对Y轴电机和X轴电机联动控制，实现工作台在XY平面内的运动轨迹，结构简单，自动化程度高、生产成本低、加工效率高。

Description

不导电板材线切割加工机
技术领域
本发明涉及一种线切割加工机，尤其是用于非导电材料切削加工的不导电板材线切割加工机。
背景技术
通常线切割是指电火花线切割加工，其基本工作原理是，利用连续移动的电极丝接脉冲电源负极，被切割工件接脉冲电源正极，电极丝对工件脉冲火花放电，蚀除金属，工件随工作台与电极丝相对运动切割成型，:线切割加工具有构造简单、锯口损失小，加工效率高等优点，被广泛应用，但对于不导电材料无法直接用电火花线切割加工。
发明内容
为了用线切割加工方法加工不导电材料，设计了不导电板材线切割加工机，本发明包括供丝机构，导向机构，二维联动工作台，由数控装置控制线切割加工机工作，具有结构简单，自动化程度高、生产成本低、加工效率高的特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：不导电板材线切割加工机包括供丝机构、导向机构，二维联动工作台三部分。
供丝机构由丝筒电机，联轴器，小齿轮，大齿轮，移动螺母，丝杠，丝筒，丝筒轴，滑键组成。丝筒电机为伺服电机，丝筒电机固定在机架上，通过联轴器与丝筒轴固定连接，丝筒轴的另一端用轴承支撑在机架上，小齿轮与丝筒轴固定连接，丝筒轴通过滑键与丝筒连接，丝筒可随丝筒轴转动，同时又能沿滑键相对丝筒轴移动。丝杠两端用轴承支撑在机架上，大齿轮与丝杠固定连接，大齿轮与小齿轮啮合，移动螺母套在丝杠上，可相对丝杠转动的同时沿丝杠轴向移动，移动螺母不能相对机架转动，移动螺母的外表面加工有沟槽，丝筒靠近丝筒电机一端的凸台嵌入移动螺母外表面的沟槽中。切割丝紧密缠绕在丝筒上，从丝筒的一端放出，另一端进入。小齿轮与大齿轮的传动比、丝杠与移动螺母的旋向和导程，保证丝筒每转一转，移动螺母推动丝筒沿滑键轴向相应方向上移动的位移等于切割丝的直径，从而保证丝筒上切割丝放出和进入的位置始终正对导轮导轮I。
导向机构由导轮、导轮、导轮、导轮、导轮、导轮I组成。各导轮通过各自的销轴安装在机架上，各销轴与机架相对固定，各导轮可绕各自的销轴相对转动。导轮、导轮和导轮在同一平面内，导轮和导轮在同一平面内，而且导轮和导轮所在的平面与导轮、导轮和导轮所在的平面垂直，导轮I所在的平面与导轮、导轮和导轮所在的平面平行。
对于热敏感且热加工性能好的板材或薄膜材料，可利用安装在机架上的加热器对切割丝加热，利用高温切割丝加工，效率更高，质量更好。
二维联动工作台由工作台，中间台，台座，Y轴电机，X轴电机组成，Y轴电机和X轴电机采用步进电机，台座固定在机架上，Y轴电机安装在台座上，中间台通过导轨安装在台座上，Y轴电机（11）驱动中间台相对台座沿Y轴方向移动，X轴电机安装在中间台上，工作台通过导轨安装在中间台上，X轴电机驱动工作台相对中间台沿X轴方向移动，数控装置对Y轴电机和X轴电机联动控制，使工作台在XY平面内实现加工要求的运动轨迹。
本发明的工作原理为：切割丝是在高强度的金属丝表面涂镀高硬度、高耐磨的碳化硅磨粒作为切割刀具，切割丝也可用高强度的碳纤维表面固结碳化钛碳化硅磨粒作为切割刀具，实现往复线切割。工件封闭内轮廓切割加工时，需先打孔，切割丝穿过工件孔后张紧在供丝机构和导向机构上。供丝机构的丝筒上紧密缠绕切割丝，切割丝从丝筒的一端放出，另一端进入，并通过导向机构的导轮、导轮、导轮、导轮、导轮、导轮I张紧，形成闭环。工作时，丝筒电机带动丝筒顺时针转动，切割丝从丝筒远离电机端放出，依次通过导轮、导轮、工件、导轮、导轮、导轮、导轮I，进入丝筒，切割丝切削工件，同时，与丝筒轴固定连接的小齿轮带动大齿轮和丝杠转动，使移动螺母相对丝杠轴向移动，移动螺母推动丝筒沿滑键轴向移动，丝筒每转轴向移动的位移等于切割丝的直径，丝筒上切割丝放出和进入的位置始终正对导轮导轮I，保证供丝机构和导向机构工作顺畅。当丝筒顺时针转动走丝到位后, 数控装置发出指令使丝筒电机带动丝筒逆时针转动，切割丝反向运动。反之亦然，所以连续工作过程中，切割丝相对工件在Z轴方向的运动是往复直线运动。
对于木材、塑料、橡胶等不同的材质，不同的板料厚度，要求不同的切削速度，丝筒电机采用伺服电机，具有宽调速范围，可满足走丝速度要求，Y轴电机和X轴电机采用步进电机，控制简单，经济实用，满足X轴和Y轴进给速度要求。工件在XY平面内加工轨迹，由数控装置对Y轴电机和X轴电机联动控制实现。
本发明的特点在于，在高强度的金属丝表面涂镀高硬度、高耐磨的碳化硅磨粒，作为切割刀具，也可用高强度的碳纤维表面固结碳化钛碳化硅磨粒，作为切割刀具，实现往复线切割，用于非导电板材的线切割加工，结构简单，自动化程度高、生产成本低、加工效率高。
附图说明
下面结合附图和实例对发明进一步说明。
图1为本发明的主视图。
图2为本发明的俯视图。
图1、图2中，1.丝筒电机，2.大齿轮，3.导轮，4.机架，5.导轮，6.感应加热器，7.工件，8.工作台，9.中间台，10.台座，11.Y轴电机，12.导轮，13.X轴电机，14.导轮，15.导轮，16.导轮I，17.切割丝，18.丝筒，19.联轴器，20.小齿轮，21.移动螺母，22.丝杠，23.丝筒轴，24.滑键。
具体实施方式
图1、图2中的不导电板材线切割加工机包括供丝机构、导向机构，二维联动工作台三部分。
供丝机构由丝筒电机（1）、联轴器（19）、小齿轮（20）、大齿轮（2）、移动螺母（21）、丝杠（22）、切割丝（17）、丝筒（18）、丝筒轴（23）、滑键（24）组成。丝筒电机（1）为伺服电机，丝筒电机（1）固定在机架（4）上，通过联轴器（19）与丝筒轴（23）固定连接，丝筒轴（23）的另一端用轴承支撑在机架（4）上，小齿轮（20）与丝筒轴（23）固定连接，丝筒轴（23）通过滑键（24）与丝筒（18）连接，丝筒（18）可随丝筒轴（23）转动，同时又能沿滑键（24）相对丝筒轴（23）移动。丝杠（22）两端用轴承支撑在机架（4）上，大齿轮（2）与丝杠（22）固定连接，大齿轮（2）与小齿轮（20）啮合，移动螺母（21）套在丝杠（22）上，可相对丝杠（22）转动的同时沿丝杠（22）轴向移动，其特征是：移动螺母（21）不能相对机架（4）转动，移动螺母（21）的外表面加工有沟槽，丝筒（18）靠近丝筒电机（1）一端的凸台嵌入移动螺母（21）外表面的沟槽中。切割丝（17）紧密缠绕在丝筒（18）上，从丝筒（18）的一端放出，另一端进入。其特征是：小齿轮（20）与大齿轮（2）的传动比、丝杠（22）与移动螺母（21）的旋向和导程，保证丝筒（18）每转一转，移动螺母（21）推动丝筒（18）沿滑键（24）轴向相应方向上移动的位移等于切割丝（17）的直径，从而保证丝筒（18）上切割丝（17）放出和进入的位置始终正对导轮（3）导轮I（16）。
导向机构由导轮（3）、导轮（5）、导轮（12）、导轮（14）、导轮（15）、导轮I（16）组成。各导轮通过各自的销轴安装在机架（4）上，各销轴与机架（4）相对固定，各导轮可绕各自的销轴相对转动。其特征是：导轮（3）、导轮（5）和导轮（12）在同一平面内，导轮（14）和导轮（15）在同一平面内，而且导轮（14）和导轮（15）所在的平面与导轮（3）、导轮（5）和导轮（12）所在的平面垂直，导轮I（16）所在的平面与导轮（3）、导轮（5）和导轮（12）所在的平面平行。
对于热敏感且热加工性能好的板材或薄膜材料，在机架（4）上安装感应加热器（6），对切割丝（17）加热，利用高温切割丝（17）加工，效率更高，质量更好。
二维联动工作台由工作台（8）、中间台（9）、台座（10）、Y轴电机（11）、X轴电机（13）组成，Y轴电机（11）和X轴电机（13）采用步进电机，台座（10）固定在机架（4）上，Y轴电机（11）安装在台座（10）上，中间台（9）通过导轨安装在台座（10）上，Y轴电机（11）驱动中间台（9）相对台座（10）沿Y轴方向移动，X轴电机（13）安装在中间台（9）上，工作台（8）通过导轨安装在中间台（9）上，X轴电机（13）驱动工作台（8）相对中间台（9）沿X轴方向移动，数控装置可对Y轴电机（11）和X轴电机（13）联动控制，使工作台（8）在XY平面内实现加工要求的运动轨迹。
本实施例的工作过程如下：切割丝（17）是在高强度的金属丝表面涂镀高硬度、高耐磨的碳化硅磨粒，作为切割刀具，切割丝（17）也可用高强度的碳纤维表面固结碳化钛碳化硅磨粒作为切割刀具，实现往复线切割。供丝机构的丝筒（18）上紧密缠绕切割丝（17），切割丝（17）从丝筒（18）的一端放出，另一端进入，并通过导向机构的导轮（3）、导轮（5）、导轮（12）、导轮（14）、导轮（15）、导轮I（16）张紧，形成闭环。工作时，丝筒电机（1）带动丝筒（18）顺时针转动，切割丝（17）从丝筒（18）远离电机端放出，依次通过导轮（3）、导轮（5）、工件（7）、导轮（12）、导轮（14）、导轮（15）、导轮I（16），进入丝筒（18），切割丝（17）切削工件（7），同时，与丝筒轴（23）固定连接的小齿轮（20）带动大齿轮（2）和丝杠（22）转动，使移动螺母（21）相对丝杠（22）轴向移动，移动螺母（21）推动丝筒（18）沿滑键（24）轴向移动，丝筒（18）每转轴向移动的位移等于切割丝（17）的直径，丝筒（18）上切割丝（17）放出和进入的位置始终正对导轮（3）导轮I（16），保证供丝机构和导向机构工作顺畅。当丝筒（18）顺时针转动走丝到位后, 控制装置发出指令使丝筒电机（1）带动丝筒（18）逆时针转动，切割丝（17）反向运动。反之亦然，所以连续工作过程中，切割丝（17）相对工件（7）在Z轴方向的运动是往复直线运动。
对于木材、塑料、橡胶等不同的材质，不同的板料厚度，要求不同的切削速度，其特征是：丝筒电机（1）采用伺服电机，具有宽调速范围，可满足走丝速度要求，Y轴电机（11）和X轴电机（13）采用步进电机，工件（7）在XY平面内加工轨迹，由数控装置对Y轴电机（11）和X轴电机（13）联动控制实现，控制简单，经济实用，满足X轴和Y轴进给速度要求。

Claims (6)

1.不导电板材线切割加工机，由丝筒电机（1）、联轴器（19）、小齿轮（20）、大齿轮（2）、移动螺母（21）、丝杠（22）、切割丝（17）、丝筒（18）、丝筒轴（23）、滑键（24）、导轮（3）、导轮（5）、导轮（12）、导轮（14）、导轮（15）、导轮I（16）、工作台（8）、中间台（9）、台座（10）、Y轴电机（11）、X轴电机（13）组成，其特征是：切割丝（17）是在高强度的金属丝表面涂镀高硬度、高耐磨的碳化硅磨粒，作为切割刀具，切割丝（17）也可用高强度的碳纤维表面固结碳化钛碳化硅磨粒作为切割刀具，实现往复线切割。
2.如权利要求1所述的不导电板材线切割加工机，其特征是：小齿轮（20）与大齿轮（2）的传动比，丝杠（22）与移动螺母（21）的旋向和导程，保证丝筒（18）每转一转，移动螺母（21）推动丝筒（18）沿滑键（24）轴向相应方向上移动的位移等于切割丝（17）的直径，从而保证丝筒（18）上切割丝（17）放出和进入的位置始终正对导轮（3）导轮I（16）。
3.如权利要求1或权利要求2所述的不导电板材线切割加工机，其特征是：对于热敏感且热加工性能好的板材或薄膜材料，在机架（4）上安装感应加热器（6），对切割丝（17）加热，利用高温切割丝（17）加工。
4.如权利要求1或权利要求2所述的不导电板材线切割加工机，其特征是：丝筒电机（1）采用伺服电机，具有宽调速范围，可满足走丝速度要求，Y轴电机（11）和X轴电机（13）采用步进电机，工件（7）在XY平面内加工轨迹，由数控装置对Y轴电机（11）和X轴电机（13）联动控制实现。
5.如权利要求1或权利要求2所述的不导电板材线切割加工机，其特征是：导轮（3）、导轮（5）和导轮（12）在同一平面内，导轮（14）和导轮（15）在同一平面内，而且导轮（14）和导轮（15）所在的平面与导轮（3）、导轮（5）和导轮（12）所在的平面垂直，导轮I（16）所在的平面与导轮（3）、导轮（5）和导轮（12）所在的平面平行。
6.如权利要求1或权利要求2所述的不导电板材线切割加工机，其特征是：移动螺母（21）不能相对机架（4）转动，移动螺母（21）的外表面加工有沟槽，丝筒（18）靠近丝筒电机（1）一端的凸台嵌入移动螺母（21）外表面的沟槽中。
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