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数控电火花线切割机床的布局、基本结构及其功用
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电火花EDM/线切割展厅
慢走丝线切割, 中走丝线切割, 线切割机床, 电火花成型机, 电解机床, ...
本项目对数控电火花线切割机床的布局、基本结构及其功用加以阐述,使学习者对数控电火花线切割机床作进一步了解,为下一步操作打下良好的基础。

项目一 数控电火花线切割机床的基本组成

各种线切割机床的结构大同小异,图 6-3 示出了两种线切割机床的外观,可分为主机、脉冲电源和数控装置三大部分。


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项目二 坐标工作台

坐标工作台用以装夹工件,如图 6-4 所示。下拖板通常与床身固定联接;中拖板置于下拖板之上,可沿横向导轨作 X 坐标方向往复移动;上拖板(工作台)则置于中拖板之上,可沿纵向导轨作 Y 坐标方向往复移动。线切割加工时通过控制系统发出进给信号,控制两个驱动电机带动拖板沿两个坐标方向各自移动,合成各种平面图形曲线 轨迹,进行加工。工作台的移动精度直接影响工件的加工质量,因此各拖板均采用滚珠丝杠传动副和滚动导轨,便于实现精确和微量移动,且运动灵活、平稳。

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与其它数控机床一致,线切割机床的坐标系符合国家标准,以右手直角笛卡儿坐标系为基础,参考电极丝相对静止工件的运动方向来决定:面向机床正面,横向为 X 方向,且丝向右运行为 X+ 方向,向左运行为 X- 方向;纵向为 Y 方向,且丝向外运行为 Y+ 方向,向内运行为 Y- 方向。

项目三 走丝机构

走丝机构使电极丝以一定的速度连续不断进入和离开放电区域,是线切割机床区别于普通机床的主要标志,如图 6-5 、 6-6 所示。

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一、快走丝机构

快走丝机构的电极丝材料一般采用钼丝,细而长的钼丝以一定张力平整地卷绕在储丝筒上,储丝筒通过弹性联轴器与驱动电机相连,作旋转运动,同时沿轴向移动,走丝速度等于储丝筒周边的线速度。为重复使用该段钼丝,储丝筒下方的 走丝溜扳 上置有左、右行程撞块,当储丝筒轴向运动到钼丝供丝端终端时,行程撞块碰到行程开关,立即控制储丝筒反转,使供丝端成为收丝端,钼丝反向移动,如此循环交替运转,实现钼丝的往复运动。在运动过程中,钼丝由丝架支撑,并依靠上、下导轮形成锯弓状。

二、慢走丝机构

慢走丝机构主要包括供丝绕线轴、伺服电机恒张力控制装置、电极丝导向器和电极丝自动卷绕机构。电极丝材料一般采用成卷的黄铜丝,可达数千米长、数十公斤重,预装在供丝绕线轴上,为防止电极丝散乱,轴上装有力矩很小的预张力电机。切割时电极丝的走行路径为:整卷的电极丝由供丝绕线轴送出,经一系列轮组、恒张力控制装置、上部导向器引至工作台处,再经下部导向器和导轮走向自动卷绕机构,被拉丝卷筒和压紧卷筒夹住,靠拉丝卷筒的等速回转使电极丝缓慢移动。在运行过程中,电极丝由丝架支撑,通过电极丝自动卷绕机构中两个卷筒的夹送作用,确保电极丝以一定的速度运行;并依靠伺服电机恒张力控制装置,在一定范围内调整张力,使电极丝保持一定的直线度,稳定地运行。电极丝经放电后就成为废弃物,不再使用,被送到专门的收集器中或被再卷绕至收丝卷筒上回收。

项目四 锥度切割装置

锥度切割装置用于某些有锥度(斜度)的内外表面,在线切割机床上广泛采用,实现的方法也有多种,比较常见的一种结构型式是数控四轴联动锥度切割装置,如图 6-7 所示。它主要依靠上部导向器作 U 、 V 轴驱动,与坐标工作台的 X 、 Y 轴驱动构成数控四轴联动,使电极丝倾斜一定的角度,从而切割工件上各个方向的斜面和加工上下截面形状异形的扭转体,最大切割锥度一般为 ± 15 °~± 30 °。

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图 6-8 所示为四连杆机构锥度切割装置,由 U 、 V 轴电机驱动“ L 2 -L 3 -L 4 - 电极丝”所组成的四连杆机构实现锥度切割。工作液的上、下喷嘴分别设置在连杆 L 7 和 L 5 上,构成了 L 1 -L 3 -L 2 - L 7 和 L 4 -L 3 -L 6 - L 5 两个联动的四连杆机构实现同轴冲液。如果将丝架上、下臂的两个导向器设在四连杆机构的球心 O 1 和 O 2 上,则在进行锥度切割时无加工原理误差。

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在锥度切割时,保持电极丝与上、下部导向器的两个接触点之间的直线距离一定,是获得高精度的重要前提。为此,有的机床具有 Z 轴设置功能以设置这一导向间距。

项目五 工作液循环过滤系统

线切割加工时由于切缝很窄,顺利排除电蚀产物是极为重要的问题,因此工作液循环过滤系统是机床不可缺少的组成部分。其作用是充分地、连续地向放电区域供给清洁的工作液,及时排除其间的电蚀产物,冷却电极丝和工件,以保持脉冲放电过程持续稳定地进行。

一、快走丝工作液循环过滤系统

快走丝线切割时采用的工作液一般是 5 % ~ 15 %浓度的油酸钾皂 乳化液,液压泵抽出储液箱里的工作液,流经上、下供液管 被压送到加工区域,随后经坐标工作台中的回液管流回储液箱,经过滤复原后,继续使用,如图 6-9 所示。

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二、慢走丝工作液循环过滤系统

慢走丝线切割时一般采用去离子水做工作液,即将自来水通过离子交换树脂净化器去除水中的离子后供使用,图 6-10 所示为工作液循环过滤系统原理图。泵 P 2 抽出清液槽里的工作液,流经工作液温度控制装置被压送到加工区域,随后经加工槽中的回流孔及管道流回污液槽;再由泵 P 1 抽出污液槽里的污液,经过滤器过滤后,一部分直接流入清液槽,另一部分通过离子交换树脂净化器后流入清液槽。泵 P 2 抽出的工作液由电阻率控制装置通过测量水的微弱电流值而测定电阻率,利用电磁阀的开关调整通过离子交换树脂净化器的水量,保持恒定的电阻率。

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在用慢走丝电火花线切割机床进行特殊精加工时,也可采用绝缘性能较高的煤油作工作液。

项目六 脉冲电源

一、作用

电火花线切割用的脉冲电源的作用是把工频交流电流转换成一定频率的单向脉冲电流,以供给火花放电间隙所需要的能量来蚀除金属。脉冲电源对线切割加工的生产率、表面质量、加工速度、加工过程的稳定性和电极丝损耗等技术经济指标有很大的影响,应给予足够的重视。

二、分类

电火花线切割加工脉冲电源可按多种方式分类,现就机床上常用的类型做一简单介绍。

晶体管矩形波脉冲电源广泛用于快走丝线切割机床;并联电容式脉冲电源可以实现窄的脉冲宽度和高的峰值电流,且易于控制,已在慢走丝线切割机床上用得很多;高频交流式脉冲电源可以得到微小的单个脉冲放电能量,可用于微细精表面的加工;无电解作用式脉冲电源能使间隙电压的平均值等于零,且加工表面不发生电解腐蚀、无电解变质及阳极氧化层,可控制加工表面硬度不下降,不仅可以提高模具零件寿命,而且可以大幅度削减研磨工作量。

受加工表面粗糙度和电极丝允许承载电流的限制,线切割加工总是采用正极性加工,电源的脉宽较窄,单个脉冲能量、平均电流一般较小。 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (12/23/2007)
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