小型線切割機(jī)床走絲限位裝置的改進(jìn)方案與實(shí)施

趙夫超，吳福貴，許金煌，楊坤，王明杰

（1.安慶職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，安徽 安慶 246003；2.安慶市鼎潤智能裝備制造有限公司，安徽 安慶 246003）

0 引言

小型線切割機(jī)床可加工復(fù)雜截面的型柱、型孔和窄縫等特殊結(jié)構(gòu)的表面，具有加工精度高、自動化程度高、操作方便、成本低和較為安全等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在模具等精密零部件的制造中[1]。

由小型線切割機(jī)床的工作原理得知，機(jī)床在切割零件時，電極絲相對工件作上下往復(fù)運(yùn)動。電極絲的上下往復(fù)運(yùn)動是由電動機(jī)帶動儲絲筒作正反方向旋轉(zhuǎn)完成的。儲絲筒正反轉(zhuǎn)動的同時，還將相對機(jī)床導(dǎo)絲架作水平方向的直線往復(fù)移動。儲絲筒在水平方向直線往復(fù)移動的范圍由限位裝置控制[2-4]。改進(jìn)設(shè)計之前的限位裝置絕大多數(shù)采用如圖1所示的結(jié)構(gòu)，即采用螺釘將限位桿固定在支架上，當(dāng)調(diào)整好限位桿的位置再次鎖緊限位桿時，限位桿會相對支架向機(jī)床蓋板一側(cè)傾斜，從而難以保持限位桿與接近開關(guān)之間的合適距離，若該距離過大，接近開關(guān)檢測不到限位桿，將無法起到限位作用；距離太小，又易撞壞接近開關(guān)，無法控制儲絲筒改變旋轉(zhuǎn)方向，電極絲被拉斷，造成加工中斷，從而增大維修和使用成本，給正常生產(chǎn)或教學(xué)帶來較大不便。

圖1 改造前的限位裝置

在安徽省質(zhì)量工程重點(diǎn)項目“基于工匠精神培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力的實(shí)踐教學(xué)改革研”中，曾以一種小型數(shù)控線切割機(jī)床為例研究其走絲限位裝置使用便捷性的技術(shù)問題，該機(jī)床是模具設(shè)計與制造、數(shù)控技術(shù)等專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)重要的實(shí)訓(xùn)裝備。當(dāng)每次為線切割機(jī)床更換新的電極絲時，均需重新調(diào)整儲絲筒的走絲范圍。走絲范圍的調(diào)整方法是移動走絲限位裝置上的限位桿實(shí)現(xiàn)的，調(diào)整好限位桿位置后必須再次鎖緊限位桿板，在實(shí)際操作中常出現(xiàn)纖維桿位置難以準(zhǔn)確定位和可靠固定，易造成使用不便、效率低下和存在安全隱患等問題。文中分析線切割機(jī)床走絲限位裝置的結(jié)構(gòu)和工作原理，對走絲限位裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計并實(shí)施改造，以更好地服務(wù)于實(shí)踐教學(xué)，進(jìn)而推廣至工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。

1 改進(jìn)設(shè)計

本次改進(jìn)設(shè)計的目的是，設(shè)計一種新型的結(jié)構(gòu)簡單、操作方便和使用成本低的小型線切割機(jī)床的走絲限位裝置并實(shí)施改造過程，使之可有效解決文中提及的現(xiàn)有限位裝置存在的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理而造成的使用不便，以及易撞壞接近開關(guān)的技術(shù)問題，從而可提高線切割機(jī)床的工作穩(wěn)定性和加工效率。

1.1 設(shè)計方案

本次改進(jìn)設(shè)計的一種小型線切割機(jī)床的走絲限位裝置，包括底板、L形限位桿一、L形限位桿二、鎖緊螺釘一、鎖緊螺釘二、導(dǎo)板、墊板和安裝板，裝置上的導(dǎo)板通過螺釘和墊板設(shè)置在底板的下端，裝置上的墊板設(shè)置在底板與導(dǎo)板之間，并靠近導(dǎo)板的兩端；裝置上的底板的上端設(shè)有一對安裝板，裝置上的安裝板的上端設(shè)有安裝孔；裝置上的底板和導(dǎo)板之間設(shè)有L形限位桿一和L形限位桿二，裝置上的L形限位桿一和L形限位桿二的上端分別設(shè)有鎖緊螺釘一和鎖緊螺釘二。

在上述技術(shù)方案中，裝置上的L形限位桿一和L形限位桿二可沿導(dǎo)板相對滑動。

本設(shè)計方案的優(yōu)勢為，L形限位桿一和L形限位桿二后面設(shè)有底板，使用鎖緊螺釘一和鎖緊螺釘二固定L形限位桿一和L形限位桿二時，底板可與L形限位桿一和L形限位桿二接觸，從而確保接近開關(guān)的頭部與L形限位桿一和L形限位桿二下端之間的距離大小一致。這樣可減輕調(diào)整儲絲筒水平移動范圍的工作量，也可降低調(diào)整時難度。

圖2所示為本優(yōu)化設(shè)計的小型線切割機(jī)床的走絲限位裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3所示為優(yōu)化后限位裝置的左視圖；圖4所示為優(yōu)化后限位裝置的剖視圖；圖5所示為L形限位桿的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2 優(yōu)化后的限位裝置結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 優(yōu)化后限位裝置的左視圖

圖4 優(yōu)化后限位裝置的剖視圖

圖5 L 形限位桿結(jié)構(gòu)圖

1.2 結(jié)構(gòu)組成及安裝操作方法

1）結(jié)構(gòu)組成。下面結(jié)合圖1～圖5，對本次改進(jìn)設(shè)計的一種小型線切割機(jī)床的走絲限位裝置結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步說明。

由圖2～圖5可見，改進(jìn)設(shè)計后的線切割機(jī)床走絲限位裝置，包括底板1、L形限位桿一2、L形限位桿二2′、鎖緊螺釘一3、鎖緊螺釘二3′、導(dǎo)板4、墊板5和安裝板6，裝置上的導(dǎo)板4通過連接螺釘7和墊板5設(shè)置在底板1的下端，裝置上的墊板5設(shè)置在底板1與導(dǎo)板4之間，并靠近導(dǎo)板4的兩端；裝置上的底板1的上端設(shè)有一對安裝板6，裝置上的安裝板6的上端設(shè)有安裝孔61；裝置上的底板1和導(dǎo)板4之間設(shè)有L形限位桿一2和L形限位桿二2′，裝置上的L形限位桿一2和L形限位桿二2′的上端分別設(shè)有鎖緊螺釘一3和鎖緊螺釘二3′。

裝置上的L形限位桿一2和L形限位桿二2′可沿導(dǎo)板4相對滑動。

2）安裝操作方法。本改進(jìn)后的走絲限位裝置其操作方法為：首先將螺釘插入安裝孔61內(nèi)，將一對安裝板6固定在與儲絲筒一起移動的支板上，再根據(jù)儲絲筒上電極絲分布的寬度，松開鎖緊螺釘一3和鎖緊螺釘二3′，調(diào)整L形限位桿一2和L形限位桿二2′在導(dǎo)板4上的位置，使L形限位桿一2和L形限位桿二2′的下端分別觸及到接近開關(guān)一8和接近開關(guān)二8′時，儲絲筒上兩端的電極絲還有10～15圈的剩余，最后固定鎖緊螺釘一3和鎖緊螺釘一3′，將L形限位桿一2和L形限位桿二2′固定在底板1上即可。

在優(yōu)化設(shè)計的走絲限位裝操作過程中，底板1可防止固定L形限位桿一2和L形限位桿二2′時，L形限位桿一2和L形限位桿二2′靠向接近開關(guān)一8和接近開關(guān)二8′太近，撞壞接近開關(guān)一8和接近開關(guān)二8′。

2 實(shí)施改造

優(yōu)化設(shè)計的走絲限位裝置，前期由項目組成員教師帶領(lǐng)三名學(xué)生查閱相關(guān)的機(jī)械設(shè)計手冊和機(jī)械工藝手冊等技術(shù)資料后，再進(jìn)行全面的工藝參數(shù)設(shè)計與計算；并指導(dǎo)學(xué)生繪制本裝置所需零件的零件圖及整個裝置的裝配圖；編寫裝置的零件材料清單、制訂底板、L形限位桿一、L形限位桿二、導(dǎo)板和墊板等主要零件的加工工藝規(guī)程文件；最后再指導(dǎo)學(xué)生采購螺釘?shù)葮?biāo)準(zhǔn)件和限位開關(guān)等常用件。

在項目團(tuán)隊成員的帶領(lǐng)下，由師生組建零件加工小組和裝置安裝調(diào)試小組在校內(nèi)工程實(shí)訓(xùn)基地的機(jī)械制造車間，利用現(xiàn)有的實(shí)訓(xùn)設(shè)備加工出部分主要零件，校內(nèi)無法完成的零部件委托校企合作單位完成。為提高學(xué)生參與改造的積極性和實(shí)踐動手能力，以推選的4名優(yōu)秀學(xué)生為主，團(tuán)隊老師指導(dǎo)學(xué)生完成設(shè)計、制造、安裝與調(diào)試等任務(wù)。經(jīng)過前期的精心準(zhǔn)備，該優(yōu)化設(shè)計的走絲限位裝置安裝較為順利，并一次性調(diào)試成功。這為該走絲限位裝置服務(wù)于實(shí)踐課程教學(xué)提供必要條件。實(shí)施改造后的走絲限位裝置如圖6所示。

圖6 改造后的走絲限位裝置

3 結(jié)語

該走絲限位裝置自安裝于線切割機(jī)床應(yīng)用于多門實(shí)踐課程的教學(xué)以來，使用較為可靠、效果優(yōu)良，至今沒有出現(xiàn)因走絲限位裝置調(diào)整不便而易撞壞接近限位開關(guān)的安全事故，從而為順利開展實(shí)踐課程教學(xué)提供了保障，也從一定程度上節(jié)省了教學(xué)成本，鍛煉了師生的創(chuàng)新能力和項目研究能力[5-7]。