[发明专利]三维旋转线切割方法及具有Z-Y、X-Y转动臂的三维旋转夹具

说明书

技术领域：

本发明涉及材料切割领域，具体为一种三维旋转线切割方法及具有Z-Y、X-Y转动臂的三维旋转夹具。

背景技术：

电火花线切割加工，又称线切割。其基本工作原理是利用连续移动的电极丝作电极，对待加工材料进行脉冲火花放电蚀除金属、切割成型。它主要用于企业和实验室加工各种形状复杂的导电材料，具有加工余量小、加工精度高、生产周期短、制造成本低等突出优点。目前国内外的电火花线切割机床已占电加工机床总数的60％以上。虽然线切割可以切割出各种形状复杂的工件，但是线切割电极丝的切割轨迹只能在机床X-Y水平面上。也就是说，线切割电极丝的切割轨迹不可能在X-Z或者Y-Z垂直面上。此外，线切割机床所配备的夹具不具备旋转功能，当用夹具将待加工材料固定在机床上后，待加工材料不能在三维空间中旋转。因而，目前的线切割机床和夹具不能切割待加工材料的任意平面。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种三维旋转线切割方法及具有Z-Y、X-Y转动臂的三维旋转夹具，解决了线切割过程中待加工材料无法在三维空间中旋转，无法精确切割待加工材料任意平面等的工程问题。

本发明的技术方案是：

一种具有Z-Y、X-Y转动臂的三维旋转夹具，该夹具包括固定台、Z-Y转动臂、X-Y转动臂和压块四部分，具体结构如下：

固定台的一端与线切割机连接，固定台的另一端与Z-Y转动臂的一端连接，使Z-Y转动臂绕固定台的另一端在Z-Y平面旋转；Z-Y转动臂的另一端与X-Y转动臂的一端铰接，使X-Y转动臂绕Z-Y转动臂的另一端在X-Y平面摆动，X-Y转动臂的另一端放置待加工材料，待加工材料通过X-Y转动臂的另一端安装的压块夹紧固定；

所述Z-Y转动臂的一端设置旋转刻度圆盘，旋转刻度圆盘的圆心与所述固定台的另一端通过旋转轴连接，在固定台上设置固定螺丝，通过固定螺丝穿过固定台夹紧旋转刻度圆盘，使旋转刻度圆盘在需要的位置固定；

所述Z-Y转动臂的另一端沿横向开口，所述X-Y转动臂的一端横向设置旋转刻度半圆盘，旋转刻度半圆盘伸至Z-Y转动臂横向开口之间，横向开口侧面与旋转刻度半圆盘的圆心通过旋转轴铰接，在横向开口侧面设置固定螺丝，通过固定螺丝穿过横向开口夹紧旋转刻度半圆盘，使旋转刻度半圆盘在需要的位置固定。

所述的具有Z-Y、X-Y转动臂的三维旋转夹具，待加工材料通过X-Y转动臂的另一端安装的压块夹持，X-Y转动臂与压板的相对面上有锯齿形凹槽，并通过固定螺丝紧固。

所述的具有Z-Y、X-Y转动臂的三维旋转夹具，固定台为带有一个旋转轴和二个固定螺丝的长方体或正方体，用于固定在线切割机上；Z-Y转动臂带有两个旋转轴、二个固定螺丝和一个旋转刻度圆盘，用于待加工材料在Z-Y平面内旋转；X-Y转动臂带有一个旋转轴和一个旋转刻度半圆盘，用于待加工材料在X-Y平面内旋转；压块为带有四个固定螺丝的长方体或正方体，用于固定待加工材料。

所述的具有Z-Y、X-Y转动臂的三维旋转夹具，该夹具的所有材料均为导电性良好的金属或者合金。

所述三维旋转夹具的三维旋转线切割方法，该方法通过调整三维旋转夹具的两个刻度盘，使待加工材料分别在垂直面和水平面内旋转，精确控制待加工材料在三维空间中的位置，进而控制待加工材料在线切割机上的切割面，达到精确切割待加工材料晶面。

所述的三维旋转线切割方法，待加工材料在垂直面Z-Y平面内的旋转方式如下：通过两个螺丝和一个旋转轴控制固定台和Z-Y转动臂的相对位置，Z-Y转动臂的旋转刻度圆盘与固定台的零刻度线构成两个半圆面积的顺-逆随动刻度盘，圆盘面上带有0～180°圆周游标刻度；随后，通过旋转刻度圆盘使Z-Y转动臂在Z-Y平面内旋转，旋转刻度圆盘的某一刻度与固定台的“0”刻度重合时，旋转刻度圆盘的刻度即为Z-Y转动臂在Z-Y平面内旋转的度数。

所述的三维旋转线切割方法，待加工材料在水平面X-Y平面内的旋转方式如下：通过两个螺丝和一个旋转轴控制Z-Y转动臂和X-Y转动臂的相对位置，X-Y转动臂的旋转刻度半圆盘和Z-Y转动臂的零刻度线构成两个1/4圆面积的顺-逆随动刻度盘，盘面上带有0～90°圆周游标刻度；随后，通过旋转刻度半圆盘使X-Y转动臂在X-Y平面内顺时针或者逆时针旋转，旋转刻度半圆盘的某一刻度与Z-Y转动臂的“0”刻度重合时，旋转刻度半圆盘的刻度即为X-Y转动臂在X-Y平面内旋转的度数。