[發明專利]一種恒張力運絲裝置及測力方法

有效

• 申請號: 201810095691.6
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108098090B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發明（設計）人: 顧元章
• 申請（專利權）人: 顧元章
• 主分類號: B23H7/10
• 分類號: B23H7/10
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 馬明渡;李靖

一種恒張力運絲裝置及測力方法，包括儲絲筒、電極絲、上排絲輪、下排絲輪、緊絲機構、上導輪及下導輪；其特征在于：還包括上測力輪、上測力傳感器、下測力輪、下測力傳感器以及張力控制電路；緊絲機構包括連接板、連接板驅動裝置、上緊絲輪、上減振器、下緊絲輪以及下減振器；在電極絲的運絲路徑上，上測力輪位于上緊絲輪與上導輪之間，下測力輪位于下緊絲輪與下導輪之間；在連接板移動過程中，電極絲與上測力輪接觸的包角以及電極絲與下測力輪接觸的包角保持不變；放電加工區上端的電極絲張力通過上測力輪傳遞至上測力傳感器；放電加工區下端的電極絲張力通過下測力輪傳遞至下測力傳感器，兩部分張力相加，作為控制電極絲恒張力閉環控制的依據。

技術領域

本發明涉及一種往復運絲型數控電火花線切割機，具體涉及一種由三個兩類不同功能機構以串聯形式，組成一種具有電極絲恒張力控制和穩定運絲兩項特性的運絲裝置。

背景技術

電火花線切割機是用細金屬絲為線電極與工件之間發生電火花脈沖放電，利用脈沖放電所產生的電蝕效應，來進行切割加工的一種特種加工機床。恒定的線電極張力和穩定的運絲，是此類機床獲得較高加工效率和較優加工質量的二項必要條件。國外僅生產單向低速運絲型電火花線切割機，它采用線電極單方向運絲并且一次性使用，走絲速度低于0.2m/sec，較容易地同時滿足此二項運絲的必要條件。使用成本較低的國產往復高速運絲型電火花線切割機床，使用耐高溫的電極絲為線電極，在一次切割加工時，電極絲以8-15m/sec高速運絲；為了實現用一根有限長度的電極絲完成對一個工件的長時間切割加工，需要頻繁地往復改變其運絲方向。在往復和高速運絲的特殊環境下，該機床要同時滿足上述二項必要條件，并且能夠長期穩定可靠工作，存在著許多技術上的困難。目前已有多種電極絲張力控制裝置，但是真正能批量生產投放市場，目前主要有彈簧式張力控制機構和電極絲張力閉環控制機構二種。

公告號為CN203254023U彈簧式電極絲張力可調運絲機構是一種典型的使用彈簧變形產生的彈力控制電極絲張力的運絲機構。在這些裝置中，在上、下絲臂或立柱上各固定安裝一套彈簧張力可調裝置，利用裝置中彈簧彈性變形產生的彈力，分別施加在環狀電極絲的上、下兩個部位上，來控制往復運絲時電極絲張力。實際切割加工中，在張力的拉伸下反復參加電火花局部溫度高達一萬度左右脈沖放電的電極絲會自行伸長。電極絲張力越大，則電極絲的伸長速度越快。對于從儲絲筒纏繞眾多電極絲中引出的一個環狀電極絲來講，電極絲的伸長則造成張力的降低。而完成一個模具的切割加工，往往需要短則整天，長則幾周的連續切割加工。這樣的機構隨著彈簧變形其彈性力下降造成電極絲張力的同步下降，從而需要操作工人經常地去調整彈簧變形長度來控制電極絲張力不至于下降過大。在切割加工中每次調整彈簧的彈性變形都會造成電極絲張力從小到大的一次突變，從而在工件表面產生一條階梯狀的不平痕跡。這種利用彈簧彈性變形來調節電極絲張力的機構，只能減少環狀電極絲張力下降的速度，不能真正解決在整個加工過程中電極絲張力恒定的技術難題。

申請人于2009年申報并獲授權的一項實用新型專利《閉環張力動態控制的電火花線切割運絲機構》（申請號2009202348875），已經批量生產和投放市場多年。與前者對電極絲張力控制原理不同，它把電極絲本身作為一個彈性體，利用胡克定律彈性變形的原理，通過改變其彈性變形長度來直接控制其張力。在施加額定張力情況下，該機構連續切割48小時左右，環狀電極絲伸長達到1000mm（第二換向臂移動250mm）時，才需要人工干預將第二換向臂平臺移還至起始點。由于伺服閉環控制機構在工作中能將力傳感器測到的代表電極絲張力大小的電壓，始終調節到與機床數控計算機預置電壓值相同，實現了對電極絲張力的閉環控制。這樣將第二換向臂平臺移動到初始位置的調整，這種調節前后電極絲張力相同，因而不會在切割工件表面留下痕跡。該裝置具有長時間無人操作自動控制電極絲張力的優點。但是經大量用戶使用后發現該機構存在以下三個缺點：