适用于对表面质量要求高的用快速走丝线切割机床加工的零件,特别适用于该机床对各种复杂形状的零件的加工。 由于快速走丝线切割机床在加工过程中,电极丝做往复运动,每往复一次便形成一对上下条纹,如图1所示加工表面形成的条纹现象,从而降低了被加工零件的表面质量。目前国内外尚无解决此问题的办法。
本发明提出的方法与装置,有效地解决了上述问题,保证在生产效率较高的情况下,被加工零件的表面不出现条纹现象。
图1是被加工零件表面形成的条纹现象,
图2是机械-继电器控制装置,
图2a是机械部分结构示意图,
图中:1、丝筒, 8、一次游动碰块Ⅰ,
2、一次电机, 9、二次游动碰块,
3、二次电机, 10、机座,
4、二次滑枕, 11、二次行程开关S2-1,
5、一次游动碰块Ⅱ, 12、滑板,
6、行程开关S1-1, 13、二次行程开关S2-2。
7、行程开关S1-2,
图2b是继电器控制一次电机原理图,
图中:J1是继电器,S1-1,S1-2是一次行程开关,
图2c是继电器控制二次电机原理图,
图中:J2是继电器,S2-1,S2-2是二次行程开关,
图3是数字控制装置控制原理图,
图4是定时电路控制原理图。
图5用本发明加工出的零件表面状况图。
本发明解决问题的方法是:大量实验重复证实了以下结果:在加工过程中,单次的加工进给量不大于电极丝的半径时,加工零件表面不出现条纹现象(即黑白相间地条纹在加工零件上消失)。但在满足一定生产率的条件下,一般所使用的电极丝的长度不会超过30~60米。
在加工过程中,电极丝每次往复中的往(或复)时机床的加工进给量叫做单次加工进给量。单次加工所需电极丝的长度L与工件厚度H,生产率γ,进给量(不出现条纹时)为R(R是电极丝的半径),和电极丝丝速K有关,
加工速度V= (γ)/(H) 毫米/分= (γ)/(60H) 毫米/秒
加工进给量为R时的单次加工时间t0= (R)/(V) 秒
t0=
R860 H]]>
秒= (60RH)/(γ) 秒,
单次加工所需电极丝长度L=K·t0米= (60KHR)/(γ) 米,
当加工生产率γ=40毫米2/分,电极丝直径R等于0.08毫米,电极丝丝速K=9米/秒,工件厚度为28~56毫米时,
算得单次加工丝长度L为30~60米,
由于反复使用30~60米这段电极丝,其损耗将十分严重,电极丝的直径将迅速变小,强度也明显降低,明显地影响了加工零件的尺寸精度。
本发明提出了一种方法:在加工中,均匀地、逐次地使用电极丝的全长,以减少电极丝的损耗,使加工稳定可靠,以提高加工零件表面的质量。
以全长为300米的电极丝为例,电极丝每次往复运动为30~40米长,其参加工作的过程如下:(注:丝筒正(反)转至简写为正(反)转至)。
从左至右:
从右至左:
这样,每次往复运动所使用的电极丝长度为30M和32M,满足了加工件表面不产生条纹的要求,而在整个加工过程中均匀地、逐次地使用了全部电极丝,同时满足了减少电极丝损耗的条件。
实现上述方法的装置有以下三类:
1、机械-继电器控制装置:
由机械部分,行程开关,游动碰块及有关的继电器电路组成。
1)机械部分:见图2a:
由丝筒(1)、一次电机(2)、二次电机(3)、二次滑枕(4)、一次游动碰块Ⅱ(5)、行程开关S1-1(6)及S1-2(7)、一次游动碰块Ⅰ(8)、二次游动碰块(9)、机座(10)、二次行程开关S2-1(11)、滑板(12)、二次行程开关S2-2(13)组成。
游动碰块位置一次机械控制,控制了每次往复运动所使用的电极丝长度。
游动碰块位置二次机械控制,由游动碰块与丝筒的相对位置,决定了丝筒上某部分电极丝处于工作状态。通过减速,由二次电机控制二次滑枕相对于滑板的相对运动,使电极丝均匀地、逐渐地参加工作。由二次游动碰块(9)与二次行程开关间的距离决定了电极丝参加整个加工过程的全长。通过继电器使电机换向,全部电极丝循环往复地进入工作状态。
具体动作过程如下:
如图2a所示:
一次电机(2)旋转,带动丝筒(1)旋转,通过导轨机构带动二次滑枕(4)及其上的游动碰块(5)、(8)和滑板(12)相对于机座(10)由左向右移动,当一次游动碰块Ⅰ(8)碰行程开关S1-2(7)时,如图2b所示,继电器J1吸合,常闭触点J1-2,J1-3断开,常开触点J1-2,J1-3关闭,一次电机(2)反转,带动丝筒(1)反转,二次滑枕(4)及其上的游动碰块(5)、(8)和滑板(12)由右向左移动,当一次游动碰块(5)碰S1-1(6)时,J1释放,一次电机(2)换向,加工进给运动完成一个往复,其行程决定了单次参加加工的电极丝的长度。
由图2a及图2c:二次电机(3)旋转通过丝杠螺母机构带动滑枕(4)相对于滑板(12)由向左向右移动,滑枕(4)上的行程开关(5)、(8)也一起移动,使参加工作的电极丝部分地均匀地、逐渐地由左向右转换,到予定的极限长度时,二次游动碰块(9)碰二次行程开关S2-2(13),继电器J2吸合,常闭触点J2-2、J2-3打开,常开触点J2-2、J2-3关闭,二次电机(3)反转,滑枕(4)及其上行程开关(5)、(8)相对滑板(12)由右向左移动,即每次参加工作的电机丝也由右向左均匀地转换,当二次游动碰块(9)碰行程开关S2-1(11)时,电机(3)反转,全部电极丝参加工作完成了一个循环,如此循环工作。
2、计算控制装置:利用数字脉冲技术,用模数转换方法把丝筒的旋转量变成数字量。丝筒旋转一周发出脉冲1,顺时针为+1,逆时针为-1,通过一套数字控制电路,控制走丝长度。
其原理如下:
设:全部丝筒上的电极丝为A圈,符合无条纹加工的电极丝圈数为n圈,如图3所示,控制状态为:
(1)顺时针旋转为n圈后反向,1圈相当电极丝长约0.5M,
(2)逆时针旋转为n-4圈后又反向,这样,n圈的加工区即随着每次反复相对于丝筒位置向左移动,当n圈电极丝移动到左边极限位置后,控制状态即改为:
①逆时针旋动为n圈后反向,
②顺时针旋转为n-4圈后反向,
这样n圈电极丝随着每次反复相对于丝筒位置向右移动,到n圈电极丝移动到右边极限位置后,控制状态又改变方向,往复循环即可满足要求。
3、时间控制装置:
由于丝筒电机转速是恒定的,图3中n圈的计数即可转化为一定的时间t。
如相应于n圈的旋转时间为t1,(n-4)圈旋转时间为t2,采用典型的定时电路即可满足要求。
参看图4:
通过拨码盘将时间输入单片机中,其输出为电机转向控制信号,换向信号为0时对应电机正转;换向信号为1时对应电机反转,电机每换向一次对应拨码盘拨了一个数字,拨码的数字对应丝筒旋转的时间,即对应实现无条纹加工的电极丝圈数,且使反转的时间小于正转的时间,则无条纹加工电极丝的圈数向着对应于正转方向移动,直至极限位置,再反向移动至另一极限位置,这样反复循环即实现了本发明的方法。
三种实现方案的比较:
(1)机械-继电器控制:其机械结构较复杂,电控装置较简单,
(2)计数控制:电控装置较复杂,机械装置较简单,
(3)时间控制:电控装置和机械装置均较简单。
现在已按照本发明的装置加工出了样品,与普通常规方法加工出的工件相比较,可明显看出本发明的效果是非常好的如图5所示:A部分为普通方法加工的,B部分为本发明的方法及装置加工的。
(1)顺时针旋转为n圈后反向,1圈相当电极丝长约0.5M,
(2)逆时针旋转为n-4圈后又反向,这样,n圈的加工区即随着每次反复相对于丝筒位置向左移动,当n圈电极丝移动到左边极限位置后,控制状态即改为:
①逆时针旋动为n圈后反向,
②顺时针旋转为n-4圈后反向,
这样n圈电极丝随着每次反复相对于丝筒位置向右移动,到n圈电极丝移动到右边极限位置后,控制状态又改变方向,往复循环即可满足要求。
3、时间控制装置:
由于丝筒电机转速是恒定的,图3中n圈的计数即可转化为一定的时间t。
如相应于n圈的旋转时间为t1,(n-4)圈旋转时间为t2,采用典型的定时电路即可满足要求。
参看图4:
通过拨码盘将时间输入单片机中,其输出为电机转向控制信号,换向信号为0时对应电机正转;换向信号为1时对应电机反转,电机每换向一次对应拨码盘拨了一个数字,拨码的数字对应丝筒旋转的时间,即对应实现无条纹加工的电极丝圈数,且使反转的时间小于正转的时间,则无条纹加工电极丝的圈数向着对应于正转方向移动,直至极限位置,再反向移动至另一极限位置,这样反复循环即实现了本发明的方法。
三种实现方案的比较:
(1)机械-继电器控制:其机械结构较复杂,电控装置较简单,
(2)计数控制:电控装置较复杂,机械装置较简单,
(3)时间控制:电控装置和机械装置均较简单。
现在已按照本发明的装置加工出了样品,与普通常规方法加工出的工件相比较,可明显看出本发明的效果是非常好的如图5所示:A部分为普通方法加工的,B部分为本发明的方法及装置加工的。