一种新型二轴联动金刚石线锯切机的研究

[摘 要]压线导轮装置的设计，克服原有金刚石线锯切割设备功能单一缺点，可以进行平面二维曲线连续的切割，从而解决纤维金属层板疲劳裂纹扩展试件的裂纹预制问题，保证产品质量，使其适应性更为广泛。

中图分类号：TG333.2+2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）15-0003-01

目前，金刚石线锯切割设备多数只满足于对材料单方向切割的作用，而对于非导体材料在某些特定场合的应用，要求进行平面二维曲线连续的切割，现有的单方向切割设备一般只安装一对固定导向轮，尺寸单一，不能实现二方向联动切割，这就产生了局限性，不能适合多种类型材料对平面图形的使用要求。其主要原因是没有设计压线导轮装置。该项目针对航空用新材料而设计的新型纤维金属层板的加工方法，改进设计这种新型二轴联动金刚石线锯切机，克服现有技术中原有设备功能单一缺点，可以进行平面二维曲线连续的切割，从而解决纤维金属层板疲劳裂纹扩展试件的裂纹预制问题，保证产品质量。

1 二轴联动金刚石线锯切机技术方案

压线导轮装置受控于数控装置，其执行元件是伺服电机，工件的上方与下方对称布置着一对压线导轮装置。这种设计是根据线丝受力变形而制，因为线丝在锯切工件的时候会产生变形，传统设备单方向切削目的只是为了切断成形，而新型设备需要完成平面图形，所以必须考虑线丝受力变形对工件的影响，一方面，伺服电机受控可以保证，压线移动导轮转角至某一位置时与金刚石线丝产生的受力，平衡工件与金刚石线丝产生的受力，两受力方向相反，线丝挠度变形量最小。同时，压线导轮装置上下对称布置有利于受力平衡，工件两方向压线导轮的中心距离可以根据需要通过导板和导轮支架进行调整，所以在锯切的过程中，工件的二轴辅助联动与压线移动导轮的转动是相互协调控制。

2 二轴联动金刚石线锯切机工作原理

如图1、图2和图3所示。在工件6上能够加工出平面二维图形，其原理是通过金刚石线丝15在工件6上产生锯切作用，金刚石线丝15的上下往复运动形成切削的主运动，此运动不受控于数控装置1，工件6在工作台5上产生平面二轴运动是辅助运动，数控装置1通过位置控制2、速度控制3和机电接口10相互协调，对预设图形信息进行计算处理，分别对工作台电机4和伺服电机9进行分配控制。

数控装置1是整个设备的控制核心，数控装置1与机电接口10、位置控制2和速度控制3通过数据线相联接，机械驱动装置主要由工作台5和工作台电机4通过丝杠相连，工件6与工件台5通过专用夹具16联接，此外，小带轮18的内孔与伺服电机9的输出轴利用锁紧螺钉紧固联接，同步盘8与导板20通过螺栓联接，小带轮18与同步盘8通过同步带19相连，导轮支架22与导板20滑动联接，形成燕尾槽间隙配合，通过锁紧螺钉21锁紧固定，销轴23加工成阶梯型并有螺纹结构，压线移动导轮7内孔安装有轴承，销轴23与轴承配合联接通过螺母固定在导轮支架22上面，另外，此设备的运丝装置主要由卷丝筒14与金刚石线丝15组成，金刚石线丝通过螺旋缠绕方式排布在卷丝筒14的外径表面，金刚石线丝15的一端通过自动张紧装置13、后固定导轮12、前固定导轮11和压线移动导轮7最终又缠绕在卷丝筒14的外径表面，形成封闭缠绕，自动张紧装置13中，定位架24、导向器30通过螺栓固定在设备上，导向杆26与弹簧25联接，压轮27中心安装在导向杆26上，位置调节装置29固定在定位架24上，通过改变位置调节装置29的长度，从而改变弹簧25的张紧力，实现对线丝的张紧作用。

控制卷丝筒14实现正反转运动，金刚石线丝15缠绕在卷丝筒14外径上面，沿后固定导轮12、前固定导轮11和压线移动导轮7形成的封闭缠绕可以实现直线往复运动，工件6能够在工件台5上实现两方向的直线运动，同步盘8、导板20、导轮支架22和压线移动导轮7都以金刚石线丝15为中心实现回转运动，根据需要可以松开锁紧螺钉21，改变上下两对称压线移动导轮的中心距离。通过金刚石线丝15在工件6上产生锯切作用，金刚石线丝15的上下往复运动形成切削的主运动，此运动不受控于数控装置1，工件6在工作台5上产生平面二轴运动是辅助运动，数控装置1通过位置控制2、速度控制3和机电接口10相互协调，对预设图形信息进行计算处理，分别对工作台电机4和伺服电机9进行分配控制。

3 结论

新型二轴联动金刚石线锯切机利用原有电火花线切割设备平台，通过对驱动装置、控制单元、张紧机构和可变导轮机构进行改进设计，将金刚石线丝作为切削工具，通过直线往复运动与复合材料、非导电材料产生切磨削，从而满足了零件生产的加工要求，在生产效率和经济性上都有很大提高。