專利名稱：設(shè)計成用于切割在火花腐蝕加工機上使用過的線的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切割裝置，具體涉及用于火花腐蝕加工機的切割裝置。
背景技術(shù)：
背景
使用線(wire)作為電極而用于切割導(dǎo)電部件的火花腐蝕加工機， 現(xiàn)在被廣泛地使用。通常所使用的線由銅、鋅、鋼等的合金形成，并 具有O.l至0.3mm的直徑。新線的供給存儲在能夠包含幾千米的線的 線架上。線從線架上解繞展開的速度可以從幾cm/s到50cm/s。線被 引導(dǎo)至加工區(qū)域(machining region),在此加工區(qū)域經(jīng)受工藝過程，該 工藝過程使得線不再適合于進一步的使用此線只能用于加工一次。 在通過線進行火花腐蝕的幾種加工機的情況中，同一線可重復(fù)使用幾 次用于加工；但是，本發(fā)明不涉及這些類型的加工機。在本發(fā)明的框 架內(nèi)，已通過加工區(qū)域的線成為了廢料而必須被處理，以使得它能夠 被循環(huán)使用。 一種已知的方法包含將它用任何給定的切割工具切碎為 幾厘米的段，用于限制它的堆積和能夠?qū)U料傳輸至具有有限容積的 容器內(nèi)。
解決的問題
很多裝置已被用于切碎使用過的線。它們中的大多數(shù)包括移動的 機械部件，此移動的機械部件包括受到磨損的刃口。這些常常是由特殊的和昂貴的材料制成的部件需要被定期更換。此外，切割裝置產(chǎn)生 重復(fù)的沖擊，這可能使得線在加工區(qū)域振動。這需要開發(fā)和維護較為 復(fù)雜的、昂貴的和易損壞的機械組件。本發(fā)明提供了一種更為經(jīng)濟的、
更為簡單的和更可靠的解決方案。 現(xiàn)有技術(shù)的描述
專利文件JP 61293727描述了用于切碎使用過的線的裝置，其采 用電流使線熔化。線在兩個滑輪中間被牽引，這兩個滑輪夾緊線。這 兩個滑輪中的一個由絕緣材料制成，另一個在其外圍包括導(dǎo)電部分。 電流在導(dǎo)電部分和布置于上游的固定的接觸部之間的正則區(qū)間流動。 后者不提供與線的可靠的接觸。另一個缺點是機械裝置較為復(fù)雜。它 包括若干受到磨損的移動部件。進一步地，系統(tǒng)持續(xù)地使用熔斷效應(yīng)， 這導(dǎo)致了整個裝置發(fā)熱。
在專利文件JP 4193422中，發(fā)現(xiàn)利用線圈產(chǎn)生的感應(yīng)來熔化線的 原理，在此線圈中，線不產(chǎn)生任何接觸。由電源所提供的高頻交流電 流在線圈中間歇地流動。這一解決方案的缺點是，此高頻源是較為昂 貴的元件，因為它也要在非常小的直徑的線中感應(yīng)產(chǎn)生強渦流。
專利文件US 5,523，538提到在本發(fā)明的某些實施例中的元件。該 元件是長管，并且被設(shè)計成用于將使用過的線運出加工區(qū)域；強的壓 縮空氣流被注入到此管上游，以便推動線。在管的出口，線被切割裝 置回收并被其切割為小段。在這里，機構(gòu)過于復(fù)雜，并且切割工具的 缺點是其必須被定期更換。
專利文件EP 1634668描述了用于高端加工機的線切碎系統(tǒng)。其 進行了特別的預(yù)防，以保證切割裝置不在加工區(qū)域中與線的正常解繞 展開相干擾。圖7a和7b顯示了一種變型，在其處理通道的出口，線 被壓縮空氣流所偏轉(zhuǎn)，被噴嘴25所傳送，并且被推向刀片15,16。此 示例顯示了必須提供可選的低成本的用于入門水平的加工機的解決 方案，這通過本發(fā)明而實現(xiàn)了。

發(fā)明內(nèi)容
在一個優(yōu)選實施例中，本發(fā)明使用了管，更一般地說是給定長度 的窄通道，用于將使用過的線從加工區(qū)域移出。線在此通道中的前進 由例如來自加工區(qū)域的強的壓縮空氣流、高壓水流來保證，或一般地 說，由所述管道中受推動的足夠高速的介電流體來保證。本發(fā)明利用 了所述通道內(nèi)的流體流的性質(zhì)。眾所周知，在低的流率下，組成流體 的各層彼此相對地滑動而不會在通道內(nèi)混合。此流被稱為層流。
當高于一定的流率時，流體的各層的前進出現(xiàn)了不穩(wěn)定性。由摩 擦引起的現(xiàn)象與流相干擾。形成流體的各組粒子不再以平行于通道壁 的常規(guī)方式移動。橫向運動以隨機的方式發(fā)生。在流體中出現(xiàn)的混亂 被歸類于術(shù)語"紊流"。
根據(jù)雷諾方程，V〉3000'"/p'D,當V已知為大于此值時，紊流態(tài) 發(fā)生，其中V為通道中流體的平均速度，Ti為流體的動態(tài)粘度，p為 流體的密度，D為通道的直徑。
在紊流中，線周圍的流體來推動的線的前進也如流體本身一樣隨 機地一黃向運動。線以不確定的方式前進并與通道的側(cè)面相接觸。它足 夠在所述通道內(nèi)部或在所述通道的出口附近形成至少一個電接觸部， 用于使線偶爾會獲得與所述接觸部相同的電勢。如果在通道內(nèi)部或外 部形成至少一個另外的接觸部，并且在此兩個接觸部之間有源的連 接，則在線中可以有電流的流動。
此電流的流可以簡單地用于探測處理通道的特定區(qū)域中的線的 存在。然而，上述的現(xiàn)象也可以有利地用于切碎線，因為線可能因兩 個原因而被切斷由電流加熱線所產(chǎn)生的"熔斷效應(yīng)"，和/或在線與其 中 一個接觸部之間能夠引起的放電的腐蝕效應(yīng)。
—個簡單的實驗說明，熔斷效應(yīng)優(yōu)選地是使用小于20伏的電壓 源。當熔斷效應(yīng)占優(yōu)時，線的段可達到過長的長度，&十廢料在回收 容器中的均勻分布不利。線的溫度必須升高到使得它能夠熔化。為了實現(xiàn)這一目的，兩個電接觸部必須很好地建立一段足夠長的時間。流 體的紊流不能保證建立熔化線所需要的良好接觸。在這樣的環(huán)境下， 接觸主要以瞬時的方式建立，這解釋了在回收容器中線的過長段的存 在。
通過提高電源的電壓至50伏以上，可以引起腐蝕效應(yīng)。瞬時的 接觸足夠引^i文電，并伴隨有空氣中的尖裂紋。根據(jù)線的移動速度和 兩接觸部之間的距離，線被切碎為不同長度的段。所得到的段的長度 不是恒定的，而是遵循一個隨機分布律。這非但不是一個缺點，相反 地，這一現(xiàn)象允許回收容器內(nèi)廢料的更均勻的分布。
但是，在持續(xù)的操作中，腐蝕效應(yīng)伴隨有帶噪聲的濺射，這將對 工作在旁邊的人造成不適和問題。因此，該裝置應(yīng)裝入隔音的箱中。
此外，使用電壓高于20伏的電源需要采取預(yù)防措施，以防止人 員觸電。如果一個或其它的接觸部位于線的傳輸管道外，則此危險上 升。由于這一原因，優(yōu)選將所有的接觸部安裝在由絕緣材料制成的管 道內(nèi)。
在長持續(xù)時間的測試中，能觀察到金屬氧化物的沉積物出現(xiàn)在接 觸部周圍和接觸部上。因此，優(yōu)選使用金屬氧化物不會附著在其上的 材料，從而可以用小刷子進行定期的清理。特別是，關(guān)于接觸部材料， 經(jīng)驗表明，使用硬石墨或銅-石墨優(yōu)于使用金屬，例如銅或黃銅。
以下將借助于示例性的實施例和附圖來解釋本發(fā)明。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的，用于將使用過的線從加工區(qū) 域的出口移至廢料回收容器的裝置的示意圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的，用于處理使用過的線而電切 割位于管出口的線的裝置的詳圖。
圖3顯示了圖2中的裝置的一種變型，其設(shè)計用于提高線和電流 /電壓源的兩極的接觸的概率。在這最后的圖中，為了簡潔，使用過的線和處理管的出口都沒有示出。
具體實施例方式
圖1顯示了本發(fā)明的第一實施例的示例。來自加工區(qū)域的使用過
的線1被兩個旋轉(zhuǎn)的金屬圓柱2所俘獲，此兩金屬圓柱夾住此線并驅(qū) 動其向下。在圓柱2的出口，線立即-波加工成哨子形狀的漏斗狀的部 件3所傳送，其中，部件3在哨子形狀處被引入至圓柱2之間。在漏 斗3的底部，線通過收斂部4，并在其出口處受到方向向下的強的壓 縮空氣流的作用。此壓縮空氣流由外部管5供應(yīng)，管5由箭頭示意性 地示出?？諝饬魍ㄟ^環(huán)形管道6而被分布于線的周圍，環(huán)形管道6出 來之后形成一系列的噴射器7。噴射器7將壓縮空氣噴射入朝向底部 展開的第二漏斗8的狹窄上部。在空氣流的影響下，線向下方9前進， 并進入由絕緣材料制成的軟管10，軟管10以無漏損的方式11連接到 漏斗8上。圖1中由標號3,4,6,7和8所示的部件僅形成了裝置的一個 示例性實施例，該裝置允許高壓流體注入管道，并設(shè)計成用于傳輸線。 根據(jù)回收容器12的所需要的位置，軟管IO可以是任何給定的長度。 管10的末端13設(shè)有金屬接頭(nipple)14，金屬接頭14以無漏損的方 式15調(diào)整適配于該管10上，并包括出口 16,在本示例中，此出口的 內(nèi)徑等于管13的內(nèi)徑，以這樣的方式來避免包括任何易于捕捉到線 的不規(guī)則性。在另一個變型的實施例中，接頭14可以設(shè)計帶有更窄 的內(nèi)徑和無不規(guī)則性的內(nèi)部形狀，目的是提高與線接觸的概率。金屬 接頭14電連接到電壓源17的其中一極上，電壓源17的另一極連接 到由銅-石墨制成的電刷接觸部18上，電刷接觸部18摩擦接觸其中一 個圓柱2，該圓柱2設(shè)計成用于驅(qū)動該裝置上游的線。電壓源17能夠 傳輸足夠高的電流以熔化線，或者傳輸足夠高的電壓以引起線和接頭 14之間的放電。它可以是簡單的功率調(diào)節(jié)的交流電源，并與電網(wǎng)之間 電隔離(gal貓ically isolated )。已到達處理管13出口的線19受到從 出口 16離開的流體的渦流和旋渦的作用。高壓流體的流率必須保持
8在足夠高的值，使得流體流通過接頭14時能夠獲得紊流態(tài)。但是，
如果在處理通道13內(nèi)的流體的流率不夠高，則可以在出口 16的下游 或周圍設(shè)置輔助的流體噴射噴嘴，以便保證足夠的攪動，如文獻EP 1634668的圖7a的模型所示。流體的攪動造成線19的不穩(wěn)定的橫向 運動，使線19與金屬接頭14的壁偶發(fā)地接觸。之后，電流在驅(qū)動圓 柱2和出口接頭14之間的線段中流動，其可用于表明線沒有卡在管 13的內(nèi)部。
如已經(jīng)提到的那樣，由于電流，線可能由于兩個原因而斷開。熔 斷效應(yīng)可以使線在從兩圓柱2之間的夾點上起始至出口接頭14的傳 輸過程中，在任何給定的位置被熔化。在接頭14處所產(chǎn)生的火花的 腐蝕效應(yīng)也可足以切斷線。這些現(xiàn)象是以隨機的方式發(fā)生的，并且線 被切碎為不同長度的段。線的股20堆積在回收容器12中。
本發(fā)明的第二實施例示意性地顯示在圖2中。前一個實施例包括 的缺點希望能用本第二實施例來避免。金屬驅(qū)動圓柱2既用于傳輸將 能夠切斷線的電流，也用于傳輸加工電流。這有與后一基本功能相千 擾的危險。因此，在第二實施例中，提供了從加工區(qū)域移去的另一電 接觸，用于載帶電流以切斷線。另外，根據(jù)本實施例，用于線的處理 管10,13可以非常長。結(jié)果，看到線的過長段的概率上升，這種過長 段更難于存儲在回收容器12中。
圖2顯示了圖1的詳圖，但是經(jīng)過了改進。該改進位于管13的 末端，其用于線的傳輸和處理，顯示于圖1中虛線21的下面。圖2 中，顯示了同一出口接頭14，其用于將線噴向回收容器。但是，在圖 2中，電流源17和驅(qū)動圓柱2之間的電連接被消除。該改進包括引入 導(dǎo)電的套管22，其位于出口接頭14的上游。此套管22可以是，例如， 與出口接頭14相似的金屬管元件，使得其可以插入到兩個絕緣管道 之間并調(diào)整為可以與它們以無漏損的方式相連。更精確地說，所述中 間套管22在上游連接到線傳輸管的末端13上，在下游連接到另一個 絕緣管元件23上，絕緣管元件23本身連接到出口接頭14上。在這種情況下，源17在一側(cè)連接到中間套管22上，并在另一側(cè)連接到出 口接頭14上。在前一個實施例中，線永久地連接到源17的極中的一 個上，另一極偶發(fā)地連接到線上。在本實施例中，源17的兩極中的 各極一方面通過中間套管22偶發(fā)地連接到線上，另一方面通過出口 接頭14而偶發(fā)地連接到線上。
流體的不穩(wěn)定的攪動造成了線19的橫向運動，這造成線19與中 間套管22或金屬接頭14的壁形成接觸。當這兩種接觸同時發(fā)生時， 包含在中間套管22和出口接頭14之間的線的段上有電流流過。盡管 沒有持續(xù)地連接到源17上，但是，可以觀察到，同時接觸的概率是 非常高的。
在此管道元件內(nèi)部建立足夠紊流的狀態(tài)以實現(xiàn)所希望的效應(yīng)是 容易獲得的。這可以典型地通過三種方式獲得i)通過在位置5處提 高流體噴射的壓力；ii)通過使傳輸管13的末端下游的管道收縮；iii) 通過在傳輸管13的末端下游的流通道的幾何形狀中引入不規(guī)則。如 所預(yù)期的，線被切碎成為變短了的段24，這是因為中間套管22和出 口接頭14之間的距離變短了。
由此所形成的線切割裝置不包括移動部件。此裝置是純粹靜止不 動態(tài)的這一事實在簡單性和魯棒性方面提供了 一定的優(yōu)點。
為了進一步地提高同時接觸的概率，當然，以上描述的標號22,23 和14的三個部件的布置可以被重復(fù)。用這種方式，可以在傳輸管13 的出口獲得一連串的相互隔離的金屬管，偶次的管連接到源17的一 個極上，奇次的管連接到源17的另一極上。
圖3顯示了本發(fā)明的第三實施例。在前一實施例看到，為了提高 同時接觸的概率，線可被制成從裝置的內(nèi)部通過，此裝置包括一連串 的相互隔離的金屬管以及一連串的引導(dǎo)通道元件(channelling element)。所述金屬管之間越近，則被切碎的線的段越短。
圖3中的裝置能夠使同時接觸的概率進一步地提高，以及能夠使 線的段的長度減小。圖顯示了兩個導(dǎo)電電纜25,26以雙螺旋的形式疊
10繞在虛構(gòu)的圓柱(未示出)上。該兩電纜25,26相互隔離，但是不與 在所述虛構(gòu)的圓柱內(nèi)傳輸?shù)木€相隔離。該兩電纜25,26應(yīng)被視為固定 在絕緣管(未示出)的內(nèi)表面上，所述絕緣管用于傳輸高壓流體和將 被切碎的線。該兩電纜25和26各連接電流/電壓源17的一個極。雙 螺旋纏繞得越緊密，繞的匝數(shù)越多，則將被切碎的線和該源的一個極 或另 一極同時連接的概率就越大。
為了概括該第三實施例的原理，可以考慮引導(dǎo)通道元件，在此引 導(dǎo)通道元件中，介電流體在紊流態(tài)下流動。此流體推動柔軟的金屬線 在51導(dǎo)通道元件內(nèi)通過。該引導(dǎo)通道元件在其內(nèi)部部分包括相互電隔 離的大量的電接觸部對，這些電接觸部對設(shè)置為可以簡單地通過碰觸 (brushagainst)的方式傳輸它們的電壓至線，而不妨礙線的前進。 一個 (或多個)電流/電壓源連接到一對(或多對)接觸部上，以便在線中 形成電流。線能夠同時地/碰觸兩個4妻觸部而形成4矣觸部對。在所述管 道中出現(xiàn)的以及連接到電流/電壓源的兩極的接觸部對的數(shù)量上升，則 電刷接觸的概率上升。
從加工區(qū)域向回收容器傳輸使用過的線優(yōu)選地通過管道或管狀 的引導(dǎo)通道元件按照以上描述進行。當然，問題的解決方案不是唯一 的?？梢灾溃愃频难b置采用兩個驅(qū)動皮帶，線運行在此驅(qū)動皮帶 之間。在這種情況下，可以輕易地設(shè)想根據(jù)本發(fā)明的一種裝置，例如， 其實施了放置在皮帶下游的引導(dǎo)通道元件。
權(quán)利要求
1. 用于火花腐蝕加工機的切割裝置，其中，在通過加工區(qū)域之后，線電極被切碎成被作為廢料處理的段，所述裝置包括用于將使用過的線從所述加工區(qū)域向回收容器傳輸?shù)臋C構(gòu)，至少一個連接到電壓/電流源的其中一極上的電接觸部，其特征在于，所述線受到介電流體的作用，所述介電流體的流率足夠高以產(chǎn)生紊流態(tài)，并且所述線由于流體的隨機的橫向運動而偶發(fā)地碰觸所述接觸部，并且獲得所述接觸部的電勢。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電流/電壓源 的另一極連接到位于所述加工區(qū)域下游的接觸部上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述電流/電壓源 的另一極連接到位于用于傳輸所述使用過的線的所述機構(gòu)下游的接 觸部上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述線在引導(dǎo)通道 元件內(nèi)^皮介電流體推動，所述介電流體以紊流態(tài)流動，并且電接觸部 設(shè)置于所述引導(dǎo)通道元件的出口處。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述線在引導(dǎo)通道 元件內(nèi)^f皮以紊流態(tài)流動的介電流體推動，并且在所述引導(dǎo)通道元件內(nèi) 設(shè)置了電接觸部。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括至少 一對相互隔離的電接觸部，所迷電接觸部各自連接到電壓/電流源的相 反極中的一個極上，所述接觸部設(shè)置于引導(dǎo)通道元件內(nèi)，在所述引導(dǎo) 通道元件內(nèi)，所述線^皮紊流態(tài)的介電流體所推動。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括一連 串的引導(dǎo)通道元件，各所述引導(dǎo)通道元件各自包含一對相互隔離的電 接觸部，所述電接觸部各自連接到電壓/電流源的相反極中的 一個極 上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括若干 個電壓/電流源。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括以雙 螺旋疊繞的兩個導(dǎo)體形式的一對電接觸部，所述兩個導(dǎo)體各自連接到 電流/電壓源的 一個極上。
10. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述 電接觸部由石墨或銅-石墨組成。
11. 根據(jù)以上權(quán)利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述 裝置用于在所述線傳輸?shù)奶囟▍^(qū)域中探測所述線的存在。
全文摘要
本發(fā)明涉及設(shè)計成用于切割在火花腐蝕加工機上使用過的線的裝置。具體而言，在用于火花腐蝕加工機的切割裝置中，在通過加工區(qū)域之后，線電極被切碎為節(jié)，并作為廢料處理進入回收容器。該裝置包括連接到電壓/電流源的電接觸部。線受到介電流體的作用，此介電流體的流率足夠高以產(chǎn)生紊流態(tài)并造成線的隨機橫向運動，這使線偶發(fā)地碰觸到所述電接觸部。
文檔編號B23H1/00GK101530940SQ20091012963
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月13日
發(fā)明者J·-P·賴森塞爾 申請人:阿杰公司;查米萊斯技術(shù)有限公司