提高加工零件表面质量的方法和装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN87101457.2

申请日:

1987.11.28

公开号:

CN1033357A

公开日:

1989.06.14

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

|||授权|||审定||||||公开

IPC分类号:

B23H7/26

主分类号:

B23H7/26

申请人:

北京电加工机床厂

发明人:

刘民复

地址:

北京市朝阳区幸福一村55号

优先权:

专利代理机构:

三友专利事务所

代理人:

李强;朱黎光

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内容摘要

本发明适用于对表面质量要求高的零件的加工,特别适用于复杂形状零件的加工。其方法是:使单次加工进给量小于电极丝的半径,且在加工中,正向走丝的长度大于反向走丝的长度。致使电极丝的全长在无条纹加工中均匀地参加工作。实现本方法的装置有:1、机械式一继电器控制装置,2、数字控制装置,3、定时电路。在满足生产效率要求下,实现了无条纹加工,提高了被加工零件表面质量,结构简单,工作可靠。

权利要求书

1: 一种提高线切割机床加工零件表面质量的方法,其特征在于,它是一种实现工件表面无条纹加工的方法,即单次加工进给量小于或等于电极丝的半径,加工时电极丝的运动为往复运动,且反向走丝长度小于正向走丝长度,每次往复,参加工作的电极丝均匀地向前推移至一端极限位置,然后再反向运动,且反向走丝长度大于正向走丝长度,至另一端极限位置,完成一次大的往复,如此循环。
2: 实现无条纹加工的装置,其特征在于,该装置有以下几种: (1)机械一继电器控制装置: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S 1-1 〔6〕及S 1-2 〔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S 2-1 〔11〕,滑板〔12〕,二次行程开关S 2-2 〔13〕组成。由一次行程开关与一次游动碰块的相对位置决定单次加工的电极丝长度;由二次行程开关,二次游动碰块的相对位置决定了电极丝参加加工的全长,由一次游动碰块与丝筒的相对位置,决定了丝筒上相应部分的电极丝处于工作状态。 (2)数字控制装置:由A/D转换装置转换成数字脉冲及一套数字控制电路组成。 (3)各种典型的定时电路。

说明书


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。

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本发明适用于对表面质量要求高的零件的加工,特别适用于复杂形状零件的加工。其方法是:使单次加工进给量小于电极丝的半径,且在加工中,正向走丝的长度大于反向走丝的长度。致使电极丝的全长在无条纹加工中均匀地参加工作。实现本方法的装置有:1、机械式一继电器控制装置,2、数字控制装置,3、定时电路。在满足生产效率要求下,实现了无条纹加工,提高了被加工零件表面质量,结构简单,工作可靠。 。

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