專利名稱：提高加工零件表面質(zhì)量的方法和裝置的制作方法
適用于對(duì)表面質(zhì)量要求高的用快速走絲線切割機(jī)床加工的零件，特別適用于該機(jī)床對(duì)各種復(fù)雜形狀的零件的加工。
由于快速走絲線切割機(jī)床在加工過程中，電極絲做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，每往復(fù)一次便形成一對(duì)上下條紋，如

圖1所示加工表面形成的條紋現(xiàn)象，從而降低了被加工零件的表面質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)外尚無解決此問題的辦法。
本發(fā)明提出的方法與裝置，有效地解決了上述問題，保證在生產(chǎn)效率較高的情況下，被加工零件的表面不出現(xiàn)條紋現(xiàn)象。
圖1是被加工零件表面形成的條紋現(xiàn)象，圖2是機(jī)械-繼電器控制裝置，圖2a是機(jī)械部分結(jié)構(gòu)示意圖，圖中1、絲筒，8、一次游動(dòng)碰塊Ⅰ，2、一次電機(jī)，9、二次游動(dòng)碰塊，3、二次電機(jī)，10、機(jī)座，4、二次滑枕， 11、二次行程開關(guān)S2-1，5、一次游動(dòng)碰塊Ⅱ，12、滑板，6、行程開關(guān)S1-1， 13、二次行程開關(guān)S2-2。
7、行程開關(guān)S1-2，圖2b是繼電器控制一次電機(jī)原理圖，圖中J1是繼電器，S1-1，S1-2是一次行程開關(guān)，圖2c是繼電器控制二次電機(jī)原理圖，圖中J2是繼電器，S2-1，S2-2是二次行程開關(guān)，圖3是數(shù)字控制裝置控制原理圖，圖4是定時(shí)電路控制原理圖。
圖5用本發(fā)明加工出的零件表面狀況圖。
本發(fā)明解決問題的方法是大量實(shí)驗(yàn)重復(fù)證實(shí)了以下結(jié)果在加工過程中，單次的加工進(jìn)給量不大于電極絲的半徑時(shí)，加工零件表面不出現(xiàn)條紋現(xiàn)象(即黑白相間的條紋在加工零件上消失)。但在滿足一定生產(chǎn)率的條件下，一般所使用的電極絲的長(zhǎng)度不會(huì)超過30～60米。
在加工過程中，電極絲每次往復(fù)中的往(或復(fù))時(shí)機(jī)床的加工進(jìn)給量叫做單次加工進(jìn)給量。單次加工所需電極絲的長(zhǎng)度L與工件厚度H，生產(chǎn)率γ，進(jìn)給量(不出現(xiàn)條紋時(shí))為R(R是電極絲的半徑)，和電極絲絲速K有關(guān)，加工速度V＝ (γ)/(H) 毫米/分＝ (γ)/(60H) 毫米/秒加工進(jìn)給量為R時(shí)的單次加工時(shí)間t0＝ (R)/(V) 秒t0＝R860 H]]>秒＝ (60RH)/(γ) 秒，單次加工所需電極絲長(zhǎng)度L＝K·t0米＝ (60KHR)/(γ) 米，當(dāng)加工生產(chǎn)率γ＝40毫米2/分，電極絲直徑R等于0.08毫米，電極絲絲速K＝9米/秒，工件厚度為28～56毫米時(shí)，算得單次加工絲長(zhǎng)度L為30～60米，由于反復(fù)使用30～60米這段電極絲，其損耗將十分嚴(yán)重，電極絲的直徑將迅速變小，強(qiáng)度也明顯降低，明顯地影響了加工零件的尺寸精度。
本發(fā)明提出了一種方法在加工中，均勻地、逐次地使用電極絲的全長(zhǎng)，以減少電極絲的損耗，使加工穩(wěn)定可靠，以提高加工零件表面的質(zhì)量。
以全長(zhǎng)為300米的電極絲為例，電極絲每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)為30～40米長(zhǎng)，其參加工作的過程如下(注絲筒正(反)轉(zhuǎn)至簡(jiǎn)寫為正(反)轉(zhuǎn)至)。
從左至右
從右至左
這樣，每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)所使用的電極絲長(zhǎng)度為30M和32M，滿足了加工件表面不產(chǎn)生條紋的要求，而在整個(gè)加工過程中均勻地、逐次地使用了全部電極絲，同時(shí)滿足了減少電極絲損耗的條件。
實(shí)現(xiàn)上述方法的裝置有以下三類1、機(jī)械-繼電器控制裝置由機(jī)械部分，行程開關(guān)，游動(dòng)碰塊及有關(guān)的繼電器電路組成。
1)機(jī)械部分見圖2a由絲筒(1)、一次電機(jī)(2)、二次電機(jī)(3)、二次滑枕(4)、一次游動(dòng)碰塊Ⅱ(5)、行程開關(guān)S1-1(6)及S1-2(7)、一次游動(dòng)碰塊Ⅰ(8)、二次游動(dòng)碰塊(9)、機(jī)座(10)、二次行程開關(guān)S2-1(11)、滑板(12)、二次行程開關(guān)S2-2(13)組成。
游動(dòng)碰塊位置一次機(jī)械控制，控制了每次往復(fù)運(yùn)動(dòng)所使用的電極絲長(zhǎng)度。
游動(dòng)碰塊位置二次機(jī)械控制，由游動(dòng)碰塊與絲筒的相對(duì)位置，決定了絲筒上某部分電極絲處于工作狀態(tài)。通過減速，由二次電機(jī)控制二次滑枕相對(duì)于滑板的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使電極絲均勻地、逐漸地參加工作。由二次游動(dòng)碰塊(9)與二次行程開關(guān)間的距離決定了電極絲參加整個(gè)加工過程的全長(zhǎng)。通過繼電器使電機(jī)換向，全部電極絲循環(huán)往復(fù)地進(jìn)入工作狀態(tài)。
具體動(dòng)作過程如下如圖2a所示一次電機(jī)(2)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)絲筒(1)旋轉(zhuǎn)，通過導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)帶動(dòng)二次滑枕(4)及其上的游動(dòng)碰塊(5)、(8)和滑板(12)相對(duì)于機(jī)座(10)由左向右移動(dòng)，當(dāng)一次游動(dòng)碰塊Ⅰ(8)碰行程開關(guān)S1-2(7)時(shí)，如圖2b所示，繼電器J1吸合，常閉觸點(diǎn)J1-2，J1-3斷開，常開觸點(diǎn)J1-2，J1-3關(guān)閉，一次電機(jī)(2)反轉(zhuǎn)，帶動(dòng)絲筒(1)反轉(zhuǎn)，二次滑枕(4)及其上的游動(dòng)碰塊(5)、(8)和滑板(12)由右向左移動(dòng)，當(dāng)一次游動(dòng)碰塊(5)碰S1-1(6)時(shí)，J1釋放，一次電機(jī)(2)換向，加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)完成一個(gè)往復(fù)，其行程決定了單次參加加工的電極絲的長(zhǎng)度。
由圖2a及圖2c二次電機(jī)(3)旋轉(zhuǎn)通過絲杠螺母機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑枕(4)相對(duì)于滑板(12)由向左向右移動(dòng)，滑枕(4)上的行程開關(guān)(5)、(8)也一起移動(dòng)，使參加工作的電極絲部分地均勻地、逐漸地由左向右轉(zhuǎn)換，到予定的極限長(zhǎng)度時(shí)，二次游動(dòng)碰塊(9)碰二次行程開關(guān)S2-2(13)，繼電器J2吸合，常閉觸點(diǎn)J2-2、J2-3打開，常開觸點(diǎn)J2-2、J2-3關(guān)閉，二次電機(jī)(3)反轉(zhuǎn)，滑枕(4)及其上行程開關(guān)(5)、(8)相對(duì)滑板(12)由右向左移動(dòng)，即每次參加工作的電機(jī)絲也由右向左均勻地轉(zhuǎn)換，當(dāng)二次游動(dòng)碰塊(9)碰行程開關(guān)S2-1(11)時(shí)，電機(jī)(3)反轉(zhuǎn)，全部電極絲參加工作完成了一個(gè)循環(huán)，如此循環(huán)工作。
2、計(jì)算控制裝置利用數(shù)字脈沖技術(shù)，用模數(shù)轉(zhuǎn)換方法把絲筒的旋轉(zhuǎn)量變成數(shù)字量。絲筒旋轉(zhuǎn)一周發(fā)出脈沖1，順時(shí)針為+1，逆時(shí)針為-1，通過一套數(shù)字控制電路，控制走絲長(zhǎng)度。
其原理如下設(shè)全部絲筒上的電極絲為A圈，符合無條紋加工的電極絲圈數(shù)為n圈，如圖3所示，控制狀態(tài)為
(1)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為n圈后反向，1圈相當(dāng)電極絲長(zhǎng)約0.5M，(2)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為n-4圈后又反向，這樣，n圈的加工區(qū)即隨著每次反復(fù)相對(duì)于絲筒位置向左移動(dòng)，當(dāng)n圈電極絲移動(dòng)到左邊極限位置后，控制狀態(tài)即改為①逆時(shí)針旋動(dòng)為n圈后反向，②順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為n-4圈后反向，這樣n圈電極絲隨著每次反復(fù)相對(duì)于絲筒位置向右移動(dòng)，到n圈電極絲移動(dòng)到右邊極限位置后，控制狀態(tài)又改變方向，往復(fù)循環(huán)即可滿足要求。
3、時(shí)間控制裝置由于絲筒電機(jī)轉(zhuǎn)速是恒定的，圖3中n圈的計(jì)數(shù)即可轉(zhuǎn)化為一定的時(shí)間t。
如相應(yīng)于n圈的旋轉(zhuǎn)時(shí)間為t1，(n-4)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)間為t2，采用典型的定時(shí)電路即可滿足要求。
參看圖4通過撥碼盤將時(shí)間輸入單片機(jī)中，其輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)向控制信號(hào)，換向信號(hào)為0時(shí)對(duì)應(yīng)電機(jī)正轉(zhuǎn);換向信號(hào)為1時(shí)對(duì)應(yīng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電機(jī)每換向一次對(duì)應(yīng)撥碼盤撥了一個(gè)數(shù)字，撥碼的數(shù)字對(duì)應(yīng)絲筒旋轉(zhuǎn)的時(shí)間，即對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)無條紋加工的電極絲圈數(shù)，且使反轉(zhuǎn)的時(shí)間小于正轉(zhuǎn)的時(shí)間，則無條紋加工電極絲的圈數(shù)向著對(duì)應(yīng)于正轉(zhuǎn)方向移動(dòng)，直至極限位置，再反向移動(dòng)至另一極限位置，這樣反復(fù)循環(huán)即實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的方法。
三種實(shí)現(xiàn)方案的比較(1)機(jī)械-繼電器控制其機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，電控裝置較簡(jiǎn)單，(2)計(jì)數(shù)控制電控裝置較復(fù)雜，機(jī)械裝置較簡(jiǎn)單，(3)時(shí)間控制電控裝置和機(jī)械裝置均較簡(jiǎn)單。
現(xiàn)在已按照本發(fā)明的裝置加工出了樣品，與普通常規(guī)方法加工出的工件相比較，可明顯看出本發(fā)明的效果是非常好的如圖5所示A部分為普通方法加工的，B部分為本發(fā)明的方法及裝置加工的。
(1)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為n圈后反向，1圈相當(dāng)電極絲長(zhǎng)約0.5M，(2)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)為n-4圈后又反向，這樣，n圈的加工區(qū)即隨著每次反復(fù)相對(duì)于絲筒位置向左移動(dòng)，當(dāng)n圈電極絲移動(dòng)到左邊極限位置后，控制狀態(tài)即改為①逆時(shí)針旋動(dòng)為n圈后反向，②順時(shí)針旋轉(zhuǎn)為n-4圈后反向，這樣n圈電極絲隨著每次反復(fù)相對(duì)于絲筒位置向右移動(dòng)，到n圈電極絲移動(dòng)到右邊極限位置后，控制狀態(tài)又改變方向，往復(fù)循環(huán)即可滿足要求。
3、時(shí)間控制裝置由于絲筒電機(jī)轉(zhuǎn)速是恒定的，圖3中n圈的計(jì)數(shù)即可轉(zhuǎn)化為一定的時(shí)間t。
如相應(yīng)于n圈的旋轉(zhuǎn)時(shí)間為t1，(n-4)圈旋轉(zhuǎn)時(shí)間為t2，采用典型的定時(shí)電路即可滿足要求。
參看圖4通過撥碼盤將時(shí)間輸入單片機(jī)中，其輸出為電機(jī)轉(zhuǎn)向控制信號(hào)，換向信號(hào)為0時(shí)對(duì)應(yīng)電機(jī)正轉(zhuǎn);換向信號(hào)為1時(shí)對(duì)應(yīng)電機(jī)反轉(zhuǎn)，電機(jī)每換向一次對(duì)應(yīng)撥碼盤撥了一個(gè)數(shù)字，撥碼的數(shù)字對(duì)應(yīng)絲筒旋轉(zhuǎn)的時(shí)間，即對(duì)應(yīng)實(shí)現(xiàn)無條紋加工的電極絲圈數(shù)，且使反轉(zhuǎn)的時(shí)間小于正轉(zhuǎn)的時(shí)間，則無條紋加工電極絲的圈數(shù)向著對(duì)應(yīng)于正轉(zhuǎn)方向移動(dòng)，直至極限位置，再反向移動(dòng)至另一極限位置，這樣反復(fù)循環(huán)即實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的方法。
三種實(shí)現(xiàn)方案的比較(1)機(jī)械-繼電器控制其機(jī)械結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，電控裝置較簡(jiǎn)單，(2)計(jì)數(shù)控制電控裝置較復(fù)雜，機(jī)械裝置較簡(jiǎn)單，(3)時(shí)間控制電控裝置和機(jī)械裝置均較簡(jiǎn)單。
現(xiàn)在已按照本發(fā)明的裝置加工出了樣品，與普通常規(guī)方法加工出的工件相比較，可明顯看出本發(fā)明的效果是非常好的如圖5所示A部分為普通方法加工的，B部分為本發(fā)明的方法及裝置加工的。
權(quán)利要求
1.一種提高線切割機(jī)床加工零件表面質(zhì)量的方法，其特征在于，它是一種實(shí)現(xiàn)工件表面無條紋加工的方法，即單次加工進(jìn)給量小于或等于電極絲的半徑，加工時(shí)電極絲的運(yùn)動(dòng)為往復(fù)運(yùn)動(dòng)，且反向走絲長(zhǎng)度小于正向走絲長(zhǎng)度，每次往復(fù)，參加工作的電極絲均勻地向前推移至一端極限位置，然后再反向運(yùn)動(dòng)，且反向走絲長(zhǎng)度大于正向走絲長(zhǎng)度，至另一端極限位置，完成一次大的往復(fù)，如此循環(huán)。
2.實(shí)現(xiàn)無條紋加工的裝置，其特征在于，該裝置有以下幾種(1)機(jī)械一繼電器控制裝置由絲筒〔1〕，一次電機(jī)〔2〕，二次電機(jī)〔3〕，二次滑枕〔4〕，一次游動(dòng)碰塊Ⅱ〔5〕，行程開關(guān)S1-1〔6〕及S1-2〔7〕，一次游動(dòng)碰塊Ⅰ〔8〕，二次游動(dòng)碰塊〔9〕，機(jī)座〔10〕，二次行程開關(guān)S2-1〔11〕，滑板〔12〕，二次行程開關(guān)S2-2〔13〕組成。由一次行程開關(guān)與一次游動(dòng)碰塊的相對(duì)位置決定單次加工的電極絲長(zhǎng)度;由二次行程開關(guān)，二次游動(dòng)碰塊的相對(duì)位置決定了電極絲參加加工的全長(zhǎng)，由一次游動(dòng)碰塊與絲筒的相對(duì)位置，決定了絲筒上相應(yīng)部分的電極絲處于工作狀態(tài)。(2)數(shù)字控制裝置由A/D轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字脈沖及一套數(shù)字控制電路組成。(3)各種典型的定時(shí)電路。
全文摘要
本發(fā)明適用于對(duì)表面質(zhì)量要求高的零件的加工，特別適用于復(fù)雜形狀零件的加工。其方法是使單次加工進(jìn)給量小于電極絲的半徑，且在加工中，正向走絲的長(zhǎng)度大于反向走絲的長(zhǎng)度。致使電極絲的全長(zhǎng)在無條紋加工中均勻地參加工作。實(shí)現(xiàn)本方法的裝置有1、機(jī)械式一繼電器控制裝置，2、數(shù)字控制裝置，3、定時(shí)電路。在滿足生產(chǎn)效率要求下，實(shí)現(xiàn)了無條紋加工，提高了被加工零件表面質(zhì)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。
文檔編號(hào)B23H7/02GK1033357SQ8710145
公開日1989年6月14日 申請(qǐng)日期1987年11月28日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月28日
發(fā)明者劉民復(fù) 申請(qǐng)人:北京電加工機(jī)床廠