- 數(shù)控電火花線切割加工實(shí)用技術(shù)
- 王朝琴 王小榮編著
- 7493字
- 2020-05-19 15:51:28
1.1.3 線切割機(jī)床的組成
電火花線切割機(jī)床主要由3大部分組成,分別是機(jī)床主體、脈沖電源和控制器。如圖1-4(a)為高速走絲線切割機(jī)床,圖1-4(b)為低速走絲線切割機(jī)床。
圖1-4 電火花線切割機(jī)床
1.1.3.1 機(jī)床主體
機(jī)床主體是電火花線切割機(jī)床的主要部分,由X、Y坐標(biāo)工作臺、儲絲走絲機(jī)構(gòu)、絲架、導(dǎo)輪、床身和工作液循環(huán)系統(tǒng)組成。
(1)X、Y坐標(biāo)工作臺
工作臺起裝夾工件的作用,主要由上下托板、導(dǎo)軌、絲杠傳動副和齒輪副4部分組成。控制器控制步進(jìn)電機(jī)將動力通過齒輪變速機(jī)構(gòu)傳遞給絲杠螺母副,再由絲杠螺母副控制托板作X、Y方向運(yùn)動,從而獲得指定的工作加工軌跡。
① 托板 托板主要由下托板、中托板、上托板(工作臺)組成。通常下托板與床身固定連接;中托板置于下托板之上,運(yùn)動方向?yàn)樽鴺?biāo)Y方向;上托板置于中托板之上,運(yùn)動方向?yàn)樽鴺?biāo)X方向。其中上、中托板一端呈懸臂形式,以放置步進(jìn)電動機(jī)。
為在減輕質(zhì)量的條件下,增加托板的結(jié)合面,提高工作臺的剛度和強(qiáng)度,應(yīng)使上托板在全行程中不伸出中托板,中托板不伸出下托板。這種結(jié)構(gòu)使坐標(biāo)工作臺所占面積較大,通常電機(jī)置于托板下面,增加了維修的難度。
② 導(dǎo)軌 坐標(biāo)工作臺的縱、橫托板是沿著導(dǎo)軌往復(fù)移動的。因此,對導(dǎo)軌的精度、剛度和耐磨性有較高的要求。此外,導(dǎo)軌應(yīng)使托板運(yùn)動靈活、平穩(wěn)。
線切割機(jī)床常選用滾動導(dǎo)軌。因?yàn)闈L動導(dǎo)軌可以減少導(dǎo)軌間的摩擦阻力,便于工作臺實(shí)現(xiàn)精確和微量移動,且潤滑方法簡單。缺點(diǎn)是接觸面之間不易保持油膜,抗振能力較差。滾動導(dǎo)軌有滾珠導(dǎo)軌、滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌等幾種形式。在滾珠導(dǎo)軌中,滾珠與導(dǎo)軌是點(diǎn)接觸,承載能力不能過大。在滾柱導(dǎo)軌和滾針導(dǎo)軌中,滾動體與導(dǎo)軌是線接觸,因此有較大承載能力。為了保證導(dǎo)軌精度,各滾動體的直徑誤差一般不應(yīng)大于0.001mm。
在線切割機(jī)床中,常用的滾動導(dǎo)軌有以下兩種。
a.力封式滾動導(dǎo)軌 力封式是借助運(yùn)動件的重力將導(dǎo)軌副封閉而實(shí)現(xiàn)給定運(yùn)動的結(jié)構(gòu)形式。圖1-5是力封式滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡圖,承導(dǎo)件有兩根V形導(dǎo)軌。運(yùn)動件上兩根與承導(dǎo)件相對應(yīng)的導(dǎo)軌中,一根是V形導(dǎo)軌,另一根是平導(dǎo)軌。這種結(jié)構(gòu)具有較好的工藝性,制造、裝配、調(diào)整都比較方便;同時(shí),導(dǎo)軌與滾珠的接觸面也較大,受力較均勻,潤滑條件較好(因V形面朝上,易于儲油)。缺點(diǎn)是托板可能在外力作用下,向上抬起,并因此破壞傳動。當(dāng)搬運(yùn)具有這種導(dǎo)軌形式的機(jī)床時(shí),必須將移動件夾緊在床身上。對于滾柱、滾針導(dǎo)軌,也常采用上述組合方式,因此在大、中型線切割機(jī)床中得到廣泛使用。
圖1-5 力封式滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡圖
b.自封式滾動導(dǎo)軌 圖1-6是自封式滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡圖。自封式是指由承導(dǎo)件保證運(yùn)動件按給定要求運(yùn)動的結(jié)構(gòu)形式。其優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動受外力影響,防塵條件好。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,每個(gè)V形槽兩側(cè)面受力不均,工藝性比較差。
此外,還有“角尺”型滾珠尋軌、弧型導(dǎo)軌等組合結(jié)構(gòu)。
圖1-6 自封式滾動導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡圖
在大、中型線切割機(jī)床上,也有用導(dǎo)向?qū)к壓统休d導(dǎo)軌的。導(dǎo)向?qū)к壟渲迷谇懈罴庸^(qū)域內(nèi),兩側(cè)有承載導(dǎo)軌。導(dǎo)向?qū)к壟c承載導(dǎo)軌皆為精密滾針導(dǎo)軌,有預(yù)應(yīng)力的滾針鑲嵌在淬硬、磨光的鋼條上。這種結(jié)構(gòu)的導(dǎo)軌精度高、剛度好、承載支點(diǎn)跨距大;同時(shí)熱變形對稱、直線性好、橫向剪切力不變。
工作臺導(dǎo)軌一般采用鑲件式。由于滾珠、滾柱和滾針與導(dǎo)軌是點(diǎn)接觸或線接觸。導(dǎo)軌單位面積上承受的壓力很大,同時(shí)滾珠、滾柱和滾針硬度較高,所以導(dǎo)軌應(yīng)有較高的硬度。為了保證運(yùn)動件運(yùn)動的靈活性和準(zhǔn)確性,導(dǎo)軌的表面粗糙度Ra值應(yīng)在0.8μm以下,工作面的平面度應(yīng)為0.005/400mm。導(dǎo)軌的材料一般采用合金工具鋼(如CrWMn、GCr15等)。為了最大限度地消除導(dǎo)軌在使用中的變形,導(dǎo)軌應(yīng)進(jìn)行冰冷處理和低溫時(shí)效。
③ 絲杠傳動副 絲杠傳動副的作用是將傳動電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橥邪宓闹本€運(yùn)動。要使絲杠副傳動精確,絲杠與螺母就必須精確,一般應(yīng)保證6級或高于6級的精度。
絲杠副的傳動齒形一般分三角普通螺紋、梯形螺紋和圓弧形螺紋三種。三角普通螺紋和梯形螺紋結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、精度易于保證。因此,在中、小型線切割機(jī)床的絲杠傳動副中得到廣泛應(yīng)用。這種絲杠副傳動為滑動摩擦,傳動效率較高。大、中型線切割機(jī)床常采用圓弧形螺紋滾珠絲杠;滾珠絲杠傳動副目前廣泛用于線切割機(jī)床坐標(biāo)工作臺托板的運(yùn)動傳動結(jié)構(gòu)中,滾珠絲杠傳動副能夠有效地消除絲杠與螺母間的配合間隙,可使托板的往復(fù)運(yùn)動靈活、精確。
絲杠和螺母之間不應(yīng)有傳動間隙,以防止轉(zhuǎn)動方向改變時(shí)出現(xiàn)空程現(xiàn)象,造成加工誤差。所以,一方面要保證絲杠和螺母齒形與螺距等方面的加工精度;另一方面要消除絲杠和螺母間的配合間隙,通常有以下兩種方法。
a.軸向調(diào)節(jié)法 利用雙螺母、彈簧消除絲杠副傳動間隙的方法是簡便易行的(圖1-7)。當(dāng)絲杠正轉(zhuǎn)時(shí),帶動螺母1和托板一起移動;當(dāng)絲杠反轉(zhuǎn)時(shí),則推動副螺母3,通過彈簧2和螺母1,使托板反向移動。裝配和調(diào)整時(shí),彈簧的壓縮狀態(tài)要適當(dāng)。彈力過大,會增加絲杠對螺母和副螺母之間的摩擦力,影響傳動的靈活性和使用壽命;彈力過小,在副螺母受絲杠推動時(shí),彈簧推動不了托板,不能起到消除間隙的作用。
圖1-7 雙螺母彈簧消除間隙的結(jié)構(gòu)
1—螺母;2—彈簧;3—副螺母
b.徑向調(diào)節(jié)法 圖1-8為徑向絲杠副間隙的結(jié)構(gòu)。螺母一端的外表面呈圓錐形,沿徑向銑出三個(gè)凸槽,頸部壁厚較薄,以保證螺母在徑向收縮時(shí)帶有彈性。圓錐底部處的外圓柱面上有螺紋,用帶有錐孔的調(diào)整螺母與之配合,使螺母三爪徑向壓向或離開絲杠,消除螺母的徑向和軸向間隙。
圖1-8 徑向絲杠副間隙的結(jié)構(gòu)
④ 齒輪副 步進(jìn)電動機(jī)與絲杠間的傳動通常采用齒輪副來實(shí)現(xiàn)。由于齒側(cè)間隙、軸和軸承之間的間隙及傳動鏈中的彈性變形的影響,當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)主軸上的主動齒輪改變轉(zhuǎn)動方向時(shí),會出現(xiàn)傳動空程。為了減少和消除齒輪傳動空程,應(yīng)當(dāng)采取以下措施:
a.采用盡量少的齒輪減速級數(shù),力求從結(jié)構(gòu)上減少齒輪傳動精度的誤差。
b.采用齒輪副中心距可調(diào)整結(jié)構(gòu),通過改變步進(jìn)電機(jī)的固定位置來實(shí)現(xiàn)。
c.將被動齒輪或介輪沿軸向剖分為雙輪的形式。裝配時(shí)應(yīng)保證兩輪齒廓分別與主動輪齒廓的兩側(cè)面接觸,當(dāng)步進(jìn)電動機(jī)變換旋轉(zhuǎn)方向時(shí),絲杠能迅速得到相應(yīng)反應(yīng)。
步進(jìn)電動機(jī)的安裝位置有兩種:一種是置于托板的一側(cè)端部;另一種是固定在可移動托板的下面,齒輪傳動副也固定在托板下面的相應(yīng)位置上。步進(jìn)電動機(jī)的固定位置對托板的結(jié)構(gòu)方式有著很大的影響。
(2)儲絲走絲機(jī)構(gòu)
高速走絲機(jī)構(gòu)主要用來帶動電極絲按一定線速度移動,并將電極絲整齊地排在儲絲筒上。
① 對高速走絲機(jī)構(gòu)的要求
a.高速走絲機(jī)構(gòu)的儲絲筒轉(zhuǎn)動時(shí),還要進(jìn)行相應(yīng)的軸向移動,以保證電極絲在儲絲筒上整齊排繞。
b.儲絲筒的徑向跳動和軸向竄動量要小。
c.儲絲筒能正反向旋轉(zhuǎn),電極絲的走絲速度在7~10m/s內(nèi)無級或有級可調(diào),或恒速運(yùn)轉(zhuǎn)。
d.走絲機(jī)構(gòu)最好與床身相互絕緣。
e.傳動齒輪副、絲杠副應(yīng)具備潤滑措施。
② 高速走絲機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn) 高速走絲機(jī)構(gòu)由儲絲筒組合件、上下托板、齒輪副、絲杠副、換向裝置和絕緣件等部分組成。
儲絲筒組合件主要結(jié)構(gòu)如圖1-9所示,儲絲筒1由電動機(jī)2通過簡單型彈性圓柱銷聯(lián)軸器3帶動,以1450r/min的轉(zhuǎn)速正反向轉(zhuǎn)動。儲絲筒另一端通過三對齒輪減速后帶動絲杠4。儲絲筒、電動機(jī)、齒輪都安裝在兩個(gè)支架5及6上。支架及絲杠則安裝在托板7上,螺母9裝在底座8上,托板在底座上來回移動。螺母具有消除間隙的副螺母及彈簧,齒輪及絲杠螺距的搭配使?jié)L筒每旋轉(zhuǎn)一周托板移動0.20mm。所以,該儲筒適用于f0.19mm以下的鉬絲。
圖1-9 儲絲筒組合件
1—儲絲筒;2—電動機(jī);3—聯(lián)軸器;4—絲杠;5,6—支架;7—托板;8—底座;9—螺母
儲絲筒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)應(yīng)平穩(wěn),無不正常振動。滾筒外圓振擺應(yīng)小于0.03mm,反向間隙應(yīng)小于0.05mm,軸向竄動應(yīng)徹底消除。
高頻電源的負(fù)端通過炭刷送到儲絲筒軸的尾部,然后傳到鉬絲上。炭刷應(yīng)保持良好接觸,防止機(jī)油或其他臟物進(jìn)入接觸區(qū)。
儲絲筒本身作高速正反向轉(zhuǎn)動,電動機(jī)、滾筒及絲杠的軸承應(yīng)定期拆洗并加潤滑脂,換油期限可根據(jù)使用情況具體決定。其余中間軸、齒輪、燕尾導(dǎo)軌及絲杠、螺母等每班應(yīng)注潤滑油一次。隨機(jī)附有搖手把一只,可插入滾筒尾部的齒輪槽中搖動儲絲筒,以便繞絲。
a.儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件 儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件主要由儲絲筒、聯(lián)軸器和軸承座組成。
·儲絲筒。儲絲筒是電極絲穩(wěn)定移動和整齊排繞的關(guān)鍵部件之一,一般用45鋼制造。為減小轉(zhuǎn)動慣量,筒壁應(yīng)盡量薄,按機(jī)床規(guī)格不同,選用范圍為1.5~5mm。為進(jìn)一步降低轉(zhuǎn)動慣量,也可選用鋁鎂合金材料制造。儲絲筒壁厚要均勻,工作表面要有較好的表面粗糙度,一般Ra為0.8μm。為保證絲筒組合件動態(tài)平衡,應(yīng)嚴(yán)格控制內(nèi)孔、外圓對支承部分的同軸度。
儲絲筒與主軸裝配后的徑向跳動量不大于0.01mm。一般裝配后,以軸的兩端為中心孔定位,重磨儲絲筒外圓與軸承配合的軸徑。
·聯(lián)軸器。走絲機(jī)構(gòu)中運(yùn)動組合件的電動機(jī)軸與儲絲筒中心軸,一般不采用整體的長軸,而是利用聯(lián)軸器將二者連在一起。由于儲絲筒運(yùn)行時(shí)頻繁換向,聯(lián)軸器瞬間受到正反剪切力很大,因此多用彈性聯(lián)軸器和摩擦錐式聯(lián)軸器。
彈性聯(lián)軸器:彈性聯(lián)軸器結(jié)構(gòu)簡單,慣性力矩小,換向較平穩(wěn),無金屬撞擊聲,可減小對儲絲筒中心軸的沖擊。彈性材料采用橡膠、塑料或皮革。這種聯(lián)軸器的優(yōu)點(diǎn)是允許電動機(jī)軸與儲絲筒軸稍有不同心和不平行(如最大不同心允許為0.2~0.5mm,最大不平行為1°),缺點(diǎn)是由它連接的兩根軸在傳遞扭矩時(shí)會有相對轉(zhuǎn)動。
摩擦錐式聯(lián)軸器:摩擦錐式聯(lián)軸器可帶動轉(zhuǎn)動慣量較大的大、中型機(jī)床儲絲筒旋轉(zhuǎn)組合件。此種聯(lián)軸器可傳遞較大的轉(zhuǎn)矩,同時(shí)在傳動負(fù)荷超載時(shí),摩擦面之間的滑動還可起到過載保護(hù)作用。因?yàn)殄F形摩擦面會對電動機(jī)和儲絲筒產(chǎn)生軸向力,所以在電機(jī)主軸的滾動支承中,應(yīng)選用向心止推軸承和單列圓錐滾子軸承。另外,還要正確選用彈簧規(guī)格。彈力過小,摩擦面打滑,使傳動不穩(wěn)定或摩擦面過熱燒傷;彈力過大,會增大軸向力,影響中心軸的正常轉(zhuǎn)動。
b.上下托板 走絲機(jī)構(gòu)的上下托板多采用下面兩種滑動導(dǎo)軌。
·燕尾型導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊,調(diào)整方便。旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿帶動塞鐵,可改變導(dǎo)軌副的配合間隙。但該結(jié)構(gòu)制造和檢驗(yàn)比較復(fù)雜,剛性較差,傳動中摩擦損失也較大。
·三角、矩形組合式導(dǎo)軌。圖1-10為三角、矩形組合式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)。導(dǎo)軌的配合間隙由螺釘和墊片組成的調(diào)整環(huán)來調(diào)節(jié)。
圖1-10 三角、矩形組合式導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)
由于儲絲筒走絲機(jī)構(gòu)的上托板一邊裝有運(yùn)絲電動機(jī),儲絲筒軸向兩邊負(fù)荷差較大。為保證上托板能平穩(wěn)地往復(fù)移動,應(yīng)把下托板設(shè)計(jì)得較長以使走絲機(jī)構(gòu)工作時(shí),上托板部分可始終不滑出下托板,從而保持托板的剛度、機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定性及運(yùn)動精度。
c.齒輪副與絲杠副 走絲機(jī)構(gòu)上托板的傳動鏈?zhǔn)怯?~3級減速齒輪副和1級絲杠副組成的。它使儲絲筒在轉(zhuǎn)動的同時(shí),作相應(yīng)的軸向位移,保證電極絲整齊地排繞在儲絲筒上。在大、中型線切割機(jī)床中,走絲機(jī)構(gòu)常常通過配換齒輪改變儲絲筒的排絲筒的排絲距離,以適應(yīng)排繞不同直徑電極絲的要求。絲杠副一般采用軸向調(diào)節(jié)法來消除螺紋配合間隙。為防止走絲電動機(jī)換向裝置失靈,導(dǎo)致絲杠副和齒輪副損壞,在齒輪副中,可選用尼龍齒輪代替部分金屬齒輪。這不但可在電動機(jī)換向裝置失靈時(shí),由于尼龍齒輪先損壞,保護(hù)絲杠副與走絲電動機(jī),還可減少振動和噪聲。
d.絕緣、潤滑方式
·走絲機(jī)構(gòu)的絕緣一般采用絕緣墊圈和絕緣墊塊,方法簡單易行。在一些機(jī)床中,也有用絕緣材料制成連接儲絲筒和軸的定位板實(shí)現(xiàn)儲絲筒與床身絕緣的。這種方法的缺點(diǎn)是,儲絲筒組合件裝卸時(shí)精度易改變。
·潤滑方式有人工潤滑和自動潤滑兩種。人工潤滑是操作者用油壺和油槍周期地向相應(yīng)運(yùn)動副加油的潤滑方式;自動潤滑為采用燈芯潤滑、油池潤滑或油泵供油的集中潤滑系統(tǒng)。采取潤滑措施,能減少齒輪副、絲杠副、導(dǎo)軌副和滾動軸承等運(yùn)動件的磨損,保持傳動精度;同時(shí)能減少摩擦面之間的摩擦阻力及其引起的能量損失。此外,還有潤滑接觸面和防銹的作用。
(3)絲架、導(dǎo)輪部件的結(jié)構(gòu)
絲架與走絲機(jī)構(gòu)組成了電極絲的運(yùn)動系統(tǒng)。絲架的主要功用是在電極絲按給定線速度運(yùn)動時(shí),對電極絲起支撐作用,并隨電極絲工作部分與工作臺平面保持一定的幾何角度。
對絲架的要求是:
·具有足夠的剛度和強(qiáng)度。在電極絲運(yùn)動(特別是高速走絲)時(shí)不應(yīng)出現(xiàn)振動和變形。
·絲架的導(dǎo)輪有較高的運(yùn)動精度,徑向偏擺和軸向竄動不超過5μm。
·導(dǎo)輪與絲架本體、絲架與床身之間有良好的絕緣性能。
·導(dǎo)輪運(yùn)動組合件有密封措施,可防止帶有大量放電產(chǎn)物和雜質(zhì)的工作液進(jìn)入導(dǎo)輪軸承。
·絲架不但能保證電極絲垂直于工作臺平面,在具有錐度切割功能的機(jī)床上,還具備能使電極絲按給定要求保持與工作臺平面呈一定角度的功能。
絲架按功能可分為固定式、升降式和偏移式三種類型。按結(jié)構(gòu)可分為懸臂式和龍門式兩種類型。
① 絲架本體結(jié)構(gòu) 目前,中、小型線切割機(jī)床的絲架本體常采用單柱支撐、雙臂懸梁式結(jié)構(gòu)。由于支撐電極絲的導(dǎo)輪位于懸臂的端部,同時(shí)電極絲保持一定張力,因此應(yīng)加強(qiáng)絲架本體的剛度和強(qiáng)度,可使絲架的上下懸臂在電極絲運(yùn)動時(shí)不至振動和變形。
為了進(jìn)一步提高剛度和強(qiáng)度,在上下懸臂間增加加強(qiáng)筋的結(jié)構(gòu)。大型線切割機(jī)床的絲架本體有的采用龍門結(jié)構(gòu)。這時(shí),工作臺托板只沿一個(gè)坐標(biāo)方向運(yùn)動,另一個(gè)坐標(biāo)方向的運(yùn)動通過架在橫梁上的絲架托板來實(shí)現(xiàn)。
此外,針對不同厚度的工件,還可采用絲臂張開高度可調(diào)的分離式結(jié)構(gòu)(圖1-11)。活動上臂在導(dǎo)軌上滑動,上下移動的距離由絲杠副調(diào)節(jié)。松開固定螺釘時(shí),旋轉(zhuǎn)絲杠帶動固定于上臂體的絲母,使上臂移動。調(diào)整完畢后,擰緊固定螺釘,上臂位置便固定下來;為了適應(yīng)絲架絲臂張開高度的變化,在絲架上下部分應(yīng)增設(shè)副導(dǎo)輪(圖1-12)。
圖1-11 可調(diào)式絲架本體結(jié)構(gòu)示意圖
圖1-12 可移動絲臂走絲示意圖
② 導(dǎo)輪部件結(jié)構(gòu)
a.對導(dǎo)輪運(yùn)動組合件的要求
·導(dǎo)輪V形槽面應(yīng)有較高的精度。V形槽底的圓弧半徑必須小于選用的電極絲半徑,保證電極絲在導(dǎo)輪槽內(nèi)運(yùn)動時(shí)不產(chǎn)生軸向移動。
·在滿足一定強(qiáng)度要求下,應(yīng)盡量減輕導(dǎo)輪質(zhì)量,以減少電極絲換向時(shí)電極絲與導(dǎo)輪間的滑動摩擦。導(dǎo)輪槽工作面應(yīng)有足夠的硬度,以提高其耐磨性。
·導(dǎo)輪裝配后轉(zhuǎn)動應(yīng)輕便靈活,盡量減少軸向竄動和徑向跳動。
·進(jìn)行有效的密封,以保證軸承的正常工作條件。
b.導(dǎo)輪運(yùn)動組合件的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)輪運(yùn)動組合件結(jié)構(gòu)主要有三種;懸臂支承結(jié)構(gòu)、雙支承結(jié)構(gòu)和雙軸尖支承結(jié)構(gòu)。
懸臂支承結(jié)構(gòu)簡單,上絲方便。但因懸臂支承,張緊的電極絲運(yùn)動的穩(wěn)定性較差,難于維持較高的運(yùn)動精度,同時(shí)也影響導(dǎo)輪和軸承的使用壽命。
雙支承結(jié)構(gòu)為導(dǎo)輪居中,兩端用軸承支承,結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,上絲較麻煩。但此結(jié)構(gòu)的運(yùn)動穩(wěn)定性較好,剛度較高,不易發(fā)生變形及跳動。
雙軸尖支承結(jié)構(gòu)。導(dǎo)輪兩端加工成30°的錐形軸尖,硬度在60HRC以上。軸承由紅寶石或錫磷古銅制成。該結(jié)構(gòu)易于保證導(dǎo)輪運(yùn)動組合件的同軸度,導(dǎo)輪軸向竄動和徑向跳動量可控制在較小的范圍內(nèi)。缺點(diǎn)是軸尖運(yùn)動副摩擦力大,易于發(fā)熱和磨損。為補(bǔ)償軸尖運(yùn)動副的磨損,利用彈簧的作用力使運(yùn)動副良好接觸。
此外,導(dǎo)輪支承有的還采用滑動支承結(jié)構(gòu)。
c.導(dǎo)輪的材料 為了保證導(dǎo)輪軸徑與導(dǎo)向槽的同軸度,一般采用整體結(jié)構(gòu)。導(dǎo)輪要求用硬度高、耐磨性好的材料制成(如GCr15、W18Cr4V),也可選用硬質(zhì)合金或陶瓷材料制造導(dǎo)輪的鑲件來增強(qiáng)導(dǎo)輪V形工作面的耐磨性和耐蝕性。
d.導(dǎo)輪組合件的裝配 導(dǎo)輪組合件裝配的關(guān)鍵是消除滾動軸承中的間隙,避免滾動體與套環(huán)工作表面在負(fù)荷作用下產(chǎn)生彈性變形,以及由此引起的軸向竄動和徑向跳動。因此,常用對軸承施加預(yù)負(fù)荷的方法來解決。通常是在兩個(gè)支承軸承的外環(huán)間放置一定厚度的定位環(huán)來獲得軸承的預(yù)負(fù)荷。預(yù)加負(fù)荷必須適當(dāng)選擇,若軸承受預(yù)加負(fù)荷過大,在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)會產(chǎn)生急劇磨損。同時(shí),軸承必須消洗得很潔凈,并在顯微鏡下檢查滾道內(nèi)是否有金屬粉末、碳化物等。軸承經(jīng)清洗、干燥后,填以高速潤滑脂,起潤滑和密封作用。
③ 電極絲保持器 保持器主要是對電極絲往復(fù)運(yùn)動起限位作用,以提高位置精度。當(dāng)保持器用于保證電極絲順序排繞時(shí),一般置于上、下絲臂靠近儲絲筒的一端(圖1-13),使上、下保持器左右相對偏移。保持器的定位圓柱面應(yīng)從相應(yīng)中心位置對稱地左右調(diào)節(jié),使電極絲走向與導(dǎo)輪V形槽夾角盡量小,有利于導(dǎo)輪的正常使用。圖1-14的V形寶石架用于保持電極絲運(yùn)動的位置精度時(shí),不應(yīng)對電極絲產(chǎn)生較大的壓力。圓柱式保持器可以用硬質(zhì)合金和紅寶石、藍(lán)寶石制成。目前使用的有圓弧形、V形、#形等方式。
圖1-13 硬質(zhì)合金保持器
1—儲絲筒;2—鉬絲;3—硬質(zhì)合金塊
圖1-14 V形寶石架
1—保持器架;2—V形寶石保持器
(4)工作液系統(tǒng)
在電火花線切割加工過程中,需要穩(wěn)定地供給有一定絕緣性能的工作介質(zhì)——工作液,以冷卻電極絲和工件,排除電蝕產(chǎn)物等,這樣才能保證放電持續(xù)進(jìn)行。一般線切割機(jī)床的工作液系統(tǒng)包括:工作液箱、工作液泵、流量控制閥、進(jìn)液管、回液管及過濾網(wǎng)罩等,如圖1-15所示。
圖1-15 線切割機(jī)床工作液系統(tǒng)
1—過濾網(wǎng);2—回液管;3—工作臺;4—下絲臂進(jìn)液管;5—上絲臂進(jìn)液管;6—流量控制閥;7—進(jìn)液管;8—工作液泵;9—工作液箱
工作液過濾裝置:工作液的質(zhì)量及清潔程度在某種意義上對線切割工作起著很大的作用,如圖1-16所示,用過的工作液經(jīng)管道流到漏斗5,再經(jīng)過磁鋼2、泡沫塑料3、紗布1流入水池中。這時(shí)基本上已將電腐蝕物過濾掉,再流經(jīng)二塊隔墻4、銅網(wǎng)布6、磁鋼2,工作液得到過濾復(fù)原。此種過濾裝置不需要特殊設(shè)備,方法簡單,可靠實(shí)用,設(shè)備費(fèi)用低。
圖1-16 工作液過濾網(wǎng)
1—紗布;2—磁鋼;3—泡沫塑料;4—隔墻;5—漏斗;6—銅網(wǎng)布;7—工作液泵
此外,必須注意水箱內(nèi)不能涂漆,要鍍鋅處理。工作液的黏度要小一些,否則泡沫塑料會堵塞,水泵的進(jìn)水口要裝銅絲網(wǎng)。
坐標(biāo)工作臺的回水系統(tǒng)裝有射流吸水裝置,如圖1-17所示。在進(jìn)水管中裝一個(gè)分流,流進(jìn)回水管,使回水管具有一定的流速,造成負(fù)壓,臺面的工作液在大氣壓下暢通流入管而不外溢。
圖1-17 射流吸水裝置示意圖
1.1.3.2 脈沖電源
電火花線切割脈沖電源又稱高頻電源,是電火花線切割機(jī)床的重要組成部分,主要由主振電路、脈寬調(diào)節(jié)電路、間隔調(diào)節(jié)電路、功率放大電路和整流電源5部分組成,如圖1-18所示。
圖1-18 線切割脈沖電源組成示意圖
為了滿足電火花線切割加工條件和加工工藝要求,電火花線切割機(jī)床所采用的脈沖電源應(yīng)滿足以下要求:
① 脈沖電源的峰值電流不能太大,一般控制在10~25A,且易于調(diào)節(jié)。
② 脈沖寬度能夠調(diào)窄,實(shí)際加工時(shí)脈沖寬度控制在0.5~0.64μs。
③ 脈沖重復(fù)頻率能夠調(diào)高,一般控制在5~500kHz。
④ 脈沖電源應(yīng)具有對電極絲損耗小的性能,這也是衡量脈沖電源好壞的重要參數(shù)之一。正常情況下,電極絲切割10000mm2面積后,其損耗小于0.001mm。
⑤ 脈沖電源能輸出單向脈沖。
⑥ 脈沖電源輸出的脈沖波形在前沿和后沿應(yīng)陡些。
⑦ 脈沖參數(shù)能在較寬的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。
1.1.3.3 控制器
電火花線切割控制器是電火花線切割機(jī)床的重要組成部分,它控制著X、Y方向工作臺的運(yùn)動及錐度切割裝置的U、V坐標(biāo)的移動,并合成工作切割軌跡,目前大部分控制器都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制或微機(jī)控制。
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