CN105127527A - 连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，包括底座和设置在底座的放丝基座、第一立柱、第二立柱，放丝基座上可转动的设置有放丝轴，放丝轴上固定安装有放丝轮，钨丝绕设在放丝轮上，放丝轴上反向绕设有阻力线，阻力线一端连接于底座上、另一端悬挂有吊坠；第一立柱的顶部具有横梁，横梁通过弹性丝悬挂有走轮，调整走轮的高度以使走轮压在钨丝上并下滑预定距离；第二立柱上沿竖直方向设置有定位槽，定轮杆的中部通过转轴在定位槽内与第二立柱转动连接，定轮杆的一端设置有导丝轮、另一端通过弹簧与第二立柱的底部连接，调整转轴在定位槽内的高度以使导丝轮在钨丝的下方刚好接触。本发明结构简单，易于制作，效果良好，操作方便。
Description
技术领域
本发明属于超细钨丝加工工艺领域，具体涉及一种连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置。
技术背景
普遍认为，Z箍缩是一条简洁高效、技术可行的聚变能源新途径。在Z箍缩实验研究中，要获得高X光产额，须使丝阵负载的初始半径和线质量达到最优化。超细钨丝（直径常为3μm至10μm）是最常应用的丝阵靶材料，而钨丝的直径参数是钨丝响应靶需求的重要技术指标。由于钨丝的物理特性，直径为3μm至10μm的钨丝难以通过塑性变形的方式一次成型。通常其制备过程如下：采取拉拔的方法将钨丝的直径减小到约12μm（称之为黑钨丝），再利用连续电化学腐蚀的方法将钨丝直径进一步降低（称之为白钨丝）。在主动收丝轮作用下放丝轮同时转动，当放丝轮为被动放丝时，特别是当放丝轮线盘直径较大时，在转过特定半周后放丝轮将由于失去反拉力作用而忽然加速转动。这将造成在缠绕在放丝轮上的钨丝被“提前释放”，多余的钨丝会在收丝轮拉力的作用下随机摆动（称之为抖动）。
在被动放丝机构中，现有的对丝材进行限位的方法较多，或采用单向滚动式限位，或采用机械结构件滑动式限位，这些方法均不是针对超细钨丝的特性设计的。在采用单向滚动式限位时，钨丝的抖动极易使其与设备各组件发生接触。当钨丝较细，断裂力较小时，而采用线盘直径又较大时，钨丝的这种抖动现象容易造成断丝。
另外，直径小于6μm的超细钨丝的轴向断裂力仅为0.06N左右，而其中的大部分多消耗在了带动放丝轮的运动中，故超细钨丝剩余的许用断裂力应小于0.03N。因此超细钨丝对于其轴向的反向摩擦力特别敏感，微小的持续滑动摩擦或突然的与机械结构的接触摩擦均会造成钨丝在连续电解腐蚀时断裂。若采用机械结构件滑动式限位将无法避免发生抖动时钨丝与机械结构件的滑动摩擦，也易造成钨丝断裂。现有的成型设备对此种抖动的防止效果考虑不足，因而使得现有生产设备难以满足Z箍缩丝阵靶对于超细钨丝制备的要求。
发明内容
为了解决超细钨丝在连续电解腐蚀过程中的抖动问题，本发明提供一种连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置。
本发明提供了一种连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，用于使电解槽前端的钨丝始终处于绷直状态，包括底座和从前到后依次设置在所述的底座上的放丝基座、第一立柱、第二立柱，所述的放丝基座上可转动的设置有放丝轴，所述的放丝轴上固定安装有放丝轮，放丝轮可随放丝轴同角速度旋转，钨丝绕设在放丝轮上并且从所述的放丝轮至电解槽前端呈倾斜向上状态，所述的放丝轴上反向绕设有阻力线，所述的阻力线一端连接于底座上、另一端悬挂有吊坠以在被动转动放丝时对放丝轮施加反向阻力；所述的第一立柱的顶部具有横梁，所述的横梁通过弹性丝悬挂有走轮，调整所述的走轮的高度以使走轮压在钨丝上并下滑预定距离，所述的走轮在重力的作用下随着钨丝的上下摆动而沿钨丝滚动以实现对钨丝的上方限位；所述的第二立柱上沿竖直方向设置有定位槽，定轮杆的中部通过转轴在定位槽内与第二立柱转动连接，所述的定轮杆的一端设置有导丝轮、另一端通过弹簧与第二立柱的底部连接，调整所述的转轴在定位槽内的高度以使所述的导丝轮在钨丝的下方刚好接触，所述的导丝轮在弹簧的作用下随着钨丝的起伏上下摆动以实现对钨丝的下方限位。
作为本发明进一步的改进，所述的走轮、导丝轮具有导丝槽，所述的钨丝位于导丝槽内。
作为本发明进一步的改进，所述的横梁的伸出长度可调节地设置在所述的第一立柱的顶端。
作为本发明进一步的改进，所述的底座上具有用于固定连接的螺孔。
作为本发明进一步的改进，所述的走轮在钨丝下滑的预定距离与放丝轮的半径成正比，当钨丝的放丝轮直径发生变化时，通过调节走轮的预下滑距离及导丝轮的高度即可使得钨丝在走丝过程中始终保持绷直的状态。
作为本发明进一步的改进，所述的走轮的重量为0.01N。
本发明提供了连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，能够很好的将钨丝位置控制在导丝槽内并处于绷直状态，避免了连续电解腐蚀时钨丝抖动造成的断丝现象。装置结构简单，易于制作，效果良好，操作方便。
附图说明
图1为本发明的连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置结构示意图。
图中：1.阻力线；2.吊坠；3.第一立柱；31.横梁；4.弹性丝；5.走轮；6.第二立柱；7.弹簧；8.定位槽；81.转轴；9.定轮杆；10.导丝轮；11.底座；12.螺孔；13.放丝基座；14.放丝轴；15.放丝轮；16.钨丝；17.电解槽前端。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图1所示，本发明的连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，用于使电解槽前端17的钨丝16始终处于绷直状态，包括底座11和从前到后依次设置在底座11上的放丝基座13、第一立柱3、第二立柱6，底座上的螺孔12用于底座与设备固定连接。
放丝基座13上可转动的设置有放丝轴14，放丝轴14上固定安装有放丝轮15，放丝轮15可随放丝轴14同角速度旋转，钨丝16绕设在放丝轮15上并且从放丝轮15至电解槽前端17呈倾斜向上状态，放丝轴14上反向绕设有阻力线1，阻力线1一端连接于底座11上、另一端悬挂有吊坠2以在被动转动放丝时对放丝轮15施加反向阻力。在本发明的一个实施例中，放丝轴14是通过轴承安装在放丝基座13上的，在本发明的另一个实施例中，放丝基座13上设置有被动放丝电机，两种情况下，放丝轴14均是呈现超低阻力的运转特性。
第一立柱3的顶端伸出长度可调节地设置有横梁31，横梁31通过弹性丝4悬挂有走轮5，调整走轮5的高度以使走轮5压在钨丝16上并下滑预定距离，走轮5在重力的作用下随着钨丝16的上下摆动而沿钨丝16滚动以实现对钨丝的上方限位。走轮在与弹性丝连接后可在钨丝上前后滚动，用以调节钨丝的上端高度，使得钨丝处于绷直状态，可有效减少钨丝被“提前释放”的量；走轮5在钨丝16下滑的预定距离与放丝轮15的半径成正比，当钨丝的放丝轮直径发生变化时，通过调节走轮5的预下滑距离及导丝轮10的高度即可使得钨丝在走丝过程中始终保持绷直的状态。
第二立柱6上沿竖直方向设置有定位槽8，定轮杆9的中部通过转轴81在定位槽8内与第二立柱6转动连接，定轮杆9的一端设置有导丝轮10、另一端通过弹簧7与第二立柱6的底部连接，定位槽可调节定轮杆的位置并与弹簧配合使得导丝轮处于最佳位置，调整转轴81在定位槽8内的高度以使导丝轮10在钨丝16的下方刚好接触用以调节钨丝的下端高度，导丝轮10在弹簧7的作用下随着钨丝16的起伏上下摆动以实现对钨丝的下方限位，使得钨丝处于绷直状态。
该装置的工作过程如下：将钨丝的放丝轮15固定在放丝轴14上，将钨丝16穿过电解槽固定在收丝轮上，使得放丝轮15与电解槽前端17之间的钨丝16处于绷直状态；此时，钨丝16在放丝轮15的上端与腐蚀槽的高度形成一条倾斜的直线，钨丝16正好位于此直线上。将阻力线1放置在放丝轴14的上端，使得吊坠2绕过放丝轴14并自然下垂；调节第一立柱3的横梁31长度及弹性丝4的高度，使得走轮5的导丝槽刚好位于钨丝16上端，并使得走轮5下滑一段距离（下滑的距离与放丝轮15的半径有关）；调节定轮杆9与弹簧7的位置，使得导丝轮10的导丝槽与钨丝的下端刚好接触。当放丝轮15被动转动放丝时，阻力线1对放丝轴施加了一个反向的阻力，可大大减弱由于放丝轮忽然加速转动造成的钨丝“提前释放”现象；未被消除的“提前释放”量会使得钨丝下摆，此时，走轮5在重力的作用下会随着钨丝下摆而沿钨丝向一侧滚动，随着钨丝的上摆而向另一侧滚动，从而实现对钨丝上端的限位；导丝轮10在弹簧7的作用下可以随着钨丝的起伏通过上下摆动来自动调节位置，从而实现对钨丝下端的限位，这样即可实现钨丝在走丝过程中始终保持绷直的状态。
现对钨丝在全过程中的受力行为进行评估：走轮的设计质量为1g，弹性丝在走轮的重力作用下伸长，在弹性丝竖直状态时刚好与走轮的重量平衡。当弹性丝与走轮预下滑预定距离时，走轮重力部分由弹性丝抵消，另外部分产生的钨丝轴向方向的分量不会造成钨丝断丝，而竖直部分的分量由第二立柱上的弹簧抵消，并对弹簧造成一定量的伸长变形。以采用直径为30mm的放丝轮的制丝过程为例。在经过阻力线的作用后，其最大的钨丝被提前释放的量约5mm（四分之一周圆弧的20%量）；通过弹簧材料的选择，可以将此伸长变形设定到5mm左右。在弹性丝下摆过程中，弹性丝始终对走轮产生向上的拉力，缓冲下摆对钨丝的影响。在弹性丝下摆的同时，第二立柱上弹簧的伸长逐渐被恢复，定轮杆上翘贴紧钨丝。当下摆到最低值时，弹性丝的拉力与走轮的重量刚好平衡，而弹簧也回复到原长，故钨丝几乎不受额外作用力。此后钨丝将上摆，此时其需要克服走轮的重量并使得弹簧再次伸长变形。但总体来说，走轮的重量为0.01N，弹簧伸长5mm时其拉力为0.01N，上摆过程中走轮的重力逐渐交由弹簧部分抵消，故上摆时对钨丝产生的轴向方向的力的分量将小于0.03N，且具有2倍以上的安全系数，在制备直径6μm以下的钨丝也不会断丝。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，用于使电解槽前端（17）的钨丝（16）始终处于绷直状态，其特征在于：包括底座（11）和从前到后依次设置在所述的底座（11）上的放丝基座（13）、第一立柱（3）、第二立柱（6），所述的放丝基座（13）上可转动的设置有放丝轴（14），所述的放丝轴（14）上固定安装有随放丝轴（14）同角速度旋转放丝轮（15)；钨丝（16）绕设在放丝轮（15)上并且从所述的放丝轮（15)至电解槽前端（17）呈倾斜向上状态，所述的放丝轴（14）上反向绕设有阻力线（1），所述的阻力线（1）一端连接于底座（11）上、另一端悬挂有吊坠（2）以在被动转动放丝时对放丝轮（15)施加反向阻力；所述的第一立柱（3）的顶部具有横梁（31），所述的横梁（31）通过弹性丝（4）悬挂有走轮（5），调整所述的走轮（5）的高度以使走轮（5）压在钨丝（16）上并下滑预定距离，所述的走轮（5）在重力的作用下随着钨丝（16）的上下摆动而沿钨丝（16）滚动以实现对钨丝的上方限位；所述的第二立柱（6）上沿竖直方向设置有定位槽（8），定轮杆（9）的中部通过转轴（81）在定位槽（8）内与第二立柱（6）转动连接，所述的定轮杆（9）的一端设置有导丝轮（10）、另一端通过弹簧（7）与第二立柱（6）的底部连接，调整所述的转轴（81）在定位槽（8）内的高度以使所述的导丝轮（10）在钨丝（16）的下方刚好接触，所述的导丝轮（10）在弹簧（7）的作用下随着钨丝（16）的起伏上下摆动以实现对钨丝的下方限位。
2.根据权利要求1所述的连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，其特征在于：所述的走轮（5）、导丝轮（10）具有导丝槽，所述的钨丝（16）位于导丝槽内。
3.根据权利要求1所述的连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，其特征在于：所述的横梁（31）的伸出长度可调节地设置在所述的第一立柱（3）的顶端。
4.根据权利要求1所述的连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，其特征在于：所述的底座（11）上具有用于固定连接的螺孔（12）。
5.根据权利要求1所述的连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，其特征在于：所述的走轮（5）在钨丝（16）下滑的预定距离与放丝轮（15)的半径成正比。
6.根据权利要求1所述的连续电解腐蚀钨丝防抖动被动放丝装置，其特征在于：所述的走轮（5）的重量为0.01N。
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| 鲍晓虹: "高速走丝线切割机张力控制器", 《江苏机械》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107824919A (zh) * | 2017-11-13 | 2018-03-23 | 广东大铁数控机械有限公司 | 一种用于加工大且厚的工件的线切割机床及紧丝加工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105127527B (zh) | 2017-07-11 |
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