CN106944690B - 一种高速往复双向伺服紧丝机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速往复双向伺服紧丝机构，包括依次设置在线切割机床床身上的上丝机构、丝筒机构和排丝机构；所述上丝机构包括电机以及与电机相连的张力轮；所述排丝机构包括两组同一平面呈镜像设置的连杆组合机构；所述连杆组合机构包括设置在同一平面内供电极丝穿过的手动紧丝机构、自动紧丝机构、滑动机构及用于改变排丝方向的固定导轮。本发明实现智能高频实时检测和智能双向伺服紧丝，彻底解决了线切割机床钼丝单边松丝、张紧力的问题，克服了人工上丝导致电极丝松紧度不同的缺陷，减少了人工干预对电极丝的张紧力的影响，保证电极丝的张紧力一致，降低了线切割工作人员的操作难度。

Description

一种高速往复双向伺服紧丝机构

技术领域

本发明属于线切割机床领域，具体涉及一种高速往复双向伺服紧丝机构。

背景技术

电火花线切割是利用电极丝与工件之间的脉冲火花放电时的电腐蚀作用来蚀除金属，以达到零件的尺寸、形状及表面质量等要求。国外主要针对低速单向走丝电火花线切割机床研究，而对中走丝等往复运丝机构研究很少。高速往复走丝电火花线切割机床是我国自主研制的民族产品，具有良好性价比、运行成本低等优势，目前已实现了高速往复走丝线切割机床的多次切割“中走丝”机床，“中走丝”较大程度地提升了我国高速往复走丝线切割机床的加工工艺水平。但是目前的“中走丝”切割技术存在很多不足，切割精度忽高忽低，精度保持性差。主要原因是在多次切割时，电极丝仍然没有改变往复走丝的方式，因此电极丝在换向后空间状态改变，并且电极丝走丝速度仍然较高，丝振等因素严重影响多次切割后工件的精度。

中走丝线切割机床采用往复运丝机构，而线切割机床紧丝机构对于线切割机床而言无疑是提高加工精度的必要装置，特别是对于线切割机床加工精度要求越来越高的今天。目前大部分运丝系统对张力的控制，还是很原始地靠操作工的经验和手感，先用人工上丝，将电极丝缠绕到丝筒上，再用人工紧丝的方法对储存在丝筒上的全部钼丝来进行一次或多次紧丝。利用钼丝的弹性变形，把预紧后的钼丝绕在丝筒上，其后对钼丝就不再控制。还有些机床安装了机械式的或机电控制的紧丝装置，但存在着动作频响低，紧丝容易松丝难等问题。另外，由于丝筒和其运动部件的制造中存在着不可避免的允差，同轴度误差、轴承游隙等，决定着钼丝的高频率的振动；由丝筒的锥度和丝筒导轨相对于线架运动的平行度和直线度允差等，又决定着钼丝的低频率振动，并且在丝筒运动时，往往这些允差会造成钼丝长度累积误差，即在贮丝筒两端总会出现，钼丝张力一头紧另一头松的现象。

目前，电火花线切割机使用的钼丝张力产品，无论是重锤式、弹簧式或其它方式，都只是单一的将钼丝拉紧，无法修正和稳定张力，所以并不能真正解决钼丝张力问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现智能高频实时检测、智能修正和稳定电极丝张力、能彻底解决线切割机床电机丝单边松丝、张紧力问题的一种高速往复双向伺服紧丝机构。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种高速往复双向伺服紧丝机构，包括依次设置在线切割机床床身上的上丝机构、丝筒机构和排丝机构；

所述上丝机构包括电机以及与电机相连的张力轮；

所述排丝机构包括两组同一平面呈镜像设置的连杆组合机构；

所述连杆组合机构包括设置在同一平面内供电极丝穿过的手动紧丝机构、自动紧丝机构、滑动机构及用于改变排丝方向的固定导轮。

所述自动紧丝机构包括丝杆、套设在丝杆上的滑块、与滑块转动连接的张力导轮以及驱动丝杆的电机。

所述滑动机构包括导轨、与导轨滑动配合的滑块及与滑块转动连接的导轮，所述滑动机构中滑块与两侧相邻的机构之间通过连杆转动连接。

所述手动紧丝机构包括支撑架、与支撑架一侧外壁固定连接的长度刻度尺、套设在长度刻度尺上与长度刻度尺转动配合的转动刻度尺、固定设置在支撑架内部的导轨、与导轨滑动配合且轴向上由转动刻度尺驱动的滑块以及与滑块转动连接的导轮。

所述滑动机构中的导轮与滑块之间设有连接块，所述连接块与滑块固定连接，所述连接块与导轮转动连接，所述连接块内部设有与滑动机构两侧连杆转动配合的连接柱。

所述自动紧丝机构中的张力导轮与滑块之间设有连接块，所述连接块与滑块固定连接，所述连接块与张力导轮之间转动连接，所述连接块内部设有与连杆转动配合的连接柱。

所述连接柱固定设置在连接块内部，所述连杆卡接或套接在连接柱上与连接柱之间形成转动配合。

所述连杆为伸缩杆或长度不变的直杆。

所述自动紧丝机构还包括张力检测部件，所述张力检测部件为设置在走丝线路中的张力传感器。

所述上丝机构还包括通过连接螺钉依次连接的定位板和固定螺帽。

所述丝筒机构包括丝筒、穿设于丝筒的丝杆、设置在丝杆上的张力轮及驱动丝杆转动的电机。

所述手动紧丝机构还包括与滑块固定连接且在轴向上能驱动滑块作同步运动的微调手轮和设置在滑块两边与支撑架内壁滑动配合的钢珠。

所述张力传感器包括沿走丝方向依次设置在支架上的导轮传感器，所述导轮传感器的数量不少于三个。

本发明与现有技术相比，其显著优点是：

1、本发明采用高速往复双向伺服紧丝机构的线切割机床，不管钼丝处在正方向运丝，或者处于反方向运丝，其自动紧丝机构中张力导轮、张力传感器等张力检测部件总是检测包括放电加工区在内的那一个钼丝环内的张力。由于是机构本身是全对称结构，所以它测试到的钼丝环的张力，不会受到运丝方向改变的影响。从而在机构的原理上，机构设计可保证不失真地检测到放电加工区那一段钼丝的实时动态张力，因此，具有很好的推广应用价值。

2、本发明在传统的丝筒机构基础上增设了上丝机构，实现了自动上丝，克服了人工上丝导致电极丝松紧度不同的缺陷，减少了人工干预对电极丝的张紧力的影响，保证电极丝的张紧力一致，降低了线切割工作人员的操作难度。

3、本发明设置自动紧丝机构可自动控制智能修正和稳定电极丝张力，同时利用连杆和滑动机构二者巧妙结合，当滑动机构中滑块和导轮运动时能够带动与之相连的机构中导轮的运动或引起伸缩杆的伸缩，从而达到调整电极丝松紧的目的，实现智能高频实时检测和智能双向伺服紧丝，彻底解决了线切割机床钼丝单边松丝、张紧力的问题。

4、本发明紧丝机构中设置的张力检测部件不仅可以检测钼丝的松紧度，传统线切割机床断丝保护和自动报警的检测也可均由张力检测部件来控制完成，有效的保证其控制的灵敏度和反应的速度。

5、本发明紧丝机构中设置有手动紧丝机构，结构新颖，使用便捷，可在上丝或松丝时使用。

附图说明

图1是本发明紧丝机构的主视图。

图2是本发明紧丝机构的俯视图。

图3是本发明中自动紧丝机构的主视图。

图4是本发明中自动紧丝机构的俯视图。

图5是本发明中手动紧丝机构的主视图。

图6是本发明中手动紧丝机构的俯视图。

图7是本发明中滑动机构的主视图。

图8是本发明中滑动机构的俯视图。

图9是本发明中张力传感器的主视图。

图10是本发明中张力传感器的俯视图。

具体实施方式

结合图1，本发明提出了一种高速往复双向伺服紧丝机构，包括依次设置在线切割机床床身300上的上丝机构320、丝筒机构310和排丝机构，所述排丝机构包括两组同一平面呈镜像设置的连杆组合机构，两组连杆组合机构分别固定在上下两线臂上，线臂通过支架301固定在机床床身300上，线臂端部与支架301螺纹连接且可在支架301上上、下运动。

所述连杆组合机构包括设置在同一平面内供电极丝穿过的手动紧丝机构、自动紧丝机构、滑动机构及若干个用于改变排丝方向的固定导轮。上述机构及导轮设置的数量、次序可根据需要自行改变，保证位于加工区连接上下线臂的电极丝垂直机床设置即可。所述滑动机构与两侧相邻的机构之间分别通过连杆相连且与连杆转动配合。

本实施例中，位于上线臂100上的连杆组合机构包括设置在同一平面内供电极丝依次穿过的第一张力传感器160、手动紧丝机构150、固定导轮105、第一自动紧丝机构140、滑动机构130、第二张力传感器120、固定导轮105、第二自动紧丝机构110、固定导轮105。所述滑动机构130通过第一连杆104与一侧的第一自动紧丝机构140转动连接，滑动机构130通过第二连杆103与另一侧相邻的固定导轮105转动连接，为了不影响滑动机构130的运动，第二连杆103可设置为伸缩杆。下线臂200上的连杆组合机构与上线臂100呈镜像设置。

结合图2，所述上丝机构320主要在上丝和卸丝时使用，上丝机构320包括通过连接螺钉322依次连接的第一张力轮326、定位板323、固定螺帽321以及第一电机325。

所述丝筒机构310包括丝筒313、穿设于丝筒313的第一丝杆312、设置在丝筒313两端用于将丝筒固定在机床上的丝筒支撑板314、设置在第一丝杆312上的第二张力轮315及驱动丝杆转动的第二电机311。

所述第一自动紧丝机构140和第二自动紧丝机构110结构相同，如图3、图4所示，具体包括固定设置在线臂上的第一支撑架116、贯穿第一支撑架116的第二丝杆112、设置在第一支撑架116内部套设在第二丝杆112上的第一滑块113、与第一滑块113固定连接的第一连接块118、通过轴承115与第一连接块118、第一滑块113转动连接的张力导轮111、设置在第一连接块118内部与第一连杆104转动配合的第一连接柱114及设置在第一支撑架116外部用于驱动第二丝杆112的第三电机117；第一连杆104可通过卡接或套接的方式与第一连接柱114之间转动配合，所述张力导轮111可以检测张力同时驱动第三电机117的工作。

结合图5、图6，所述手动紧丝机构150包括固定设置在线臂上的第二支撑架151、与第二支撑架151一侧外壁固定连接的长度刻度尺157、套设在长度刻度尺157并与长度刻度尺157转动配合的转动刻度尺158、固定设置在第二支撑架151内部与长度刻度尺157位于同一水平高度的第一导轨152、与第一导轨152滑动配合且内部与转动刻度尺158固定连接的第二滑块155以及通过轴承与第二滑块155转动连接的第一导轮153，所述转动刻度尺158可以轴向上驱动第二滑块155沿第一导轨152的运动，第二滑块155两侧还设有与第二支撑架151内壁相贴合的钢珠156，第二滑块155通过第一导轨152及钢珠156与第二支撑架151内壁形成滑动配合。

为了更精细调整手动紧丝机构150上第二滑块155的位置，还可在转动刻度尺158的另一端设置与滑块固定连接且能带动第二滑块155同步运动的微调手轮159。

进一步的，所述第二滑块155内部固定设有中空杆，中空杆套设在第一导轨152上与第一导轨152滑动配合，中空杆穿过长度刻度尺157与转动刻度尺158内部通过轴承连接。

所述长度刻度尺157可以与转动刻度尺158螺纹连接，或者在长度刻度尺157内部设置与第二支撑架151固定连接的螺纹套筒(图中未标示)，螺纹套筒一端与长度刻度尺157固定连接，螺纹套筒另一端与转动刻度尺158内壁螺纹连接，转动刻度尺158与长度刻度尺157之间形成滑动配合。

当旋转转动刻度尺158时，便可带动与之连接的中空杆沿第一导轨152滑动，进而带动第二滑块155在轴向上的同步移动，同时转动刻度尺158可在长度刻度尺157上移动，通过观察转动刻度尺158在长度刻度尺157上走过的刻度，可以清晰直观的记录下每次调节的幅度，便于后续操作，实用性强。同理，微调手轮159和第二滑块155固定连接，当转动微调手轮159，第二滑块155也能够同步移动。

所述手动紧丝机构150主要在上丝和松丝时可以使用。针对图示中上线臂来说，旋转转动刻度尺158让第一导轮153向下运动时，便可进行松丝。第一导轮153向上运动时，便可进行紧丝。

结合图7、图8，所述滑动机构130包括固定设置在线臂上的第三支撑架133、垂直机床固定设置在第三支撑架133内部的第二导轨135、与第二导轨135滑动配合的第三滑块138、与第三滑块138固定连接的第二连接块132、与第二连接块132通过轴承转动连接的第二导轮131、设置在第二连接块132内部与其两边连杆转动配合的第二连接柱137。两边连杆同样通过卡接或套接的方式与第二连接柱137之间转动配合。为了便于第三滑块138滑动，第三滑块138的两边还设有与第三支撑架133内壁相贴合的滚珠，第三滑块通过滚珠与第三支撑架133内壁形成滑动配合。

所述张力传感器作为张力检测部件设置在所述电极丝运动路径中，用以检测在电蚀运动过程中电极丝的张力状况，并发出相应电信号。第一张力传感器160与第二张力传感器120结构相同，结合图9、图10，所述张力传感器包括固定设置在线臂上的第四支撑架123和沿走丝方向依次设置在支架上的多个导轮传感器121，所述导轮传感器121的数量不少于三个，均通过轴承115与第四支撑架123转动连接，导轮传感器121测量钼丝张力后控制自动紧丝机构工作。总体来说，自动紧丝机构电机工作时既可以通过自身的张力导轮驱动，也可以通过张力传感器驱动。

本发明使用时，先将装满钼丝的丝盘324固定在上丝机构320上，具体操作过程如下：从连接螺钉322上拆下固定螺帽321，定位板323，将钼丝盘324固定在连接螺钉322上，然后再安装好定位板323和固定螺帽321，设置第一张力轮326参数，比如设置张力50N，只有钼丝的张力超过50N时，固定在螺钉322上的丝盘324才会旋转。

随后拉紧钼丝的一端，按照图1走丝方向绕过上线臂和下线臂，电极丝从上丝机构320出来依次通过设置在上线臂100上的第一张力传感器160、手动紧丝机构150、固定导轮105、第一自动紧丝机构140、滑动机构130、第二张力传感器120、固定导轮105、第二自动紧丝机构110、固定导轮105；之后依次通过设置在下线臂上的固定导轮105、第二自动紧丝机构110、固定导轮105、滑动机构130、第一自动紧丝机构140、固定导轮105、手动紧丝机构150、第一张力传感器160、最终回到丝筒机构310上，固定在丝筒313上的一端。

上丝时，丝筒机构310上的第二电机311工作，而上丝机构320上的第一电机325不工作，第二电机311带动丝筒313转动，将钼丝盘324上的钼丝转到丝筒313上，钼丝盘的转动靠张力轮326的设定张力控制，比如只有钼丝的拉力超过50N，钼丝盘才转动，张力轮326保证钼丝盘324上的钼丝出丝均匀和丝筒313上的钼丝松紧度一致。当丝筒313上的钼丝量达到设定值后，将钼丝从钼丝盘324上剪断，固定在丝筒313上，上丝完成，机床开始加工。同样，工作中，如果需要更换不同尺寸的钼丝，需要将丝筒313上的钼丝转到钼丝盘324上时，丝筒机构310上的第二电机311不工作，而上丝机构320上的第一电机325工作，第一电机325带动钼丝盘324转动，钼丝从丝筒313转到钼丝盘324上，此时丝筒313的转动靠张力轮315控制，比如只有钼丝的拉力超过5N，丝筒313才转动，张力轮315控制丝筒313的转速。

由此实现了自动上丝、卸丝，便于不同尺寸钼丝的更换，克服了人工上丝导致电极丝松紧度不同的缺陷，减少了人工干预对电极丝的张紧力的影响，保证电极丝的张紧力一致，降低了线切割工作人员的操作难度。

工作过程：

由于本发明的运丝的闭环张力由机床数控系统控制，用户在使用前需预置加工参数，同时需增加一项“钼丝张力”的预置输入。

工作时，上下线臂上的第一张力传感器160控制第一自动紧丝机构140，第二张力传感器120控制第二自动紧丝机构110。任一组举例来说，当第一张力传感器160检测到张力偏离设定值时，第一张力传感器160输出信号，第一自动紧丝机构140的第三电机117开始工作，驱动第二丝杆112作直线运动，和第二丝杆112配合连接的第一滑块113开始移动。由于张力导轮111通过轴承115和第一滑块113连接，当第一滑块113运动时，张力导轮111也同步移动；张力导轮111运动就会对其上的电极丝进行拉紧或放松，由此便可调整钼丝的松紧程度，使第一张力传感器160的张力达到设定值。

与此同时，由于第一自动紧丝机构140通过第一连杆104与滑动机构130相连，因此当第一自动紧丝机构140中的第一滑块113与第一连接块118移动时，通过连杆的作用就会带动滑动机构130中的第二连接块132运动，进而带动第三滑块138及第二导轮131的运动，滑动机构130的运动又会带动另一侧与固定导轮相连接的第二连杆103与之作适应的伸长或缩短，从而整体实现调整钼丝的松紧度。

紧丝时，自动紧丝机构140向左移动，通过连杆104和103带动滑动机构130向下移动，钼丝拉紧；相反，当松丝时，自动紧丝机构向右运动，此时通过连杆104和103带动滑动机构130向上运动，钼丝开始松弛，从而实现了智能双向伺服紧丝。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以上的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

Claims (10)

1.一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：包括依次设置在线切割机床床身上的上丝机构、丝筒机构和排丝机构；

所述上丝机构包括电机以及与电机相连的张力轮；

所述排丝机构包括两组同一平面呈镜像设置的连杆组合机构；

所述连杆组合机构包括设置在同一平面内供电极丝穿过的手动紧丝机构、自动紧丝机构、滑动机构及用于改变排丝方向的固定导轮；

所述自动紧丝机构包括丝杆、套设在丝杆上的滑块、与滑块转动连接的张力导轮以及驱动丝杆的电机；

所述滑动机构包括导轨、与导轨滑动配合的滑块及与滑块转动连接的导轮，所述滑动机构中滑块与两侧相邻的机构之间通过连杆转动连接；

所述手动紧丝机构包括支撑架、与支撑架一侧外壁固定连接的长度刻度尺、套设在长度刻度尺上与长度刻度尺转动配合的转动刻度尺、固定设置在支撑架内部的导轨、与导轨滑动配合且轴向上由转动刻度尺驱动的滑块以及与滑块转动连接的导轮。

2.根据权利要求1所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述滑动机构中的导轮与滑块之间设有连接块，所述连接块与滑块固定连接，所述连接块与导轮转动连接，所述连接块内部设有与滑动机构两侧连杆转动配合的连接柱。

3.根据权利要求1所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述自动紧丝机构中的张力导轮与滑块之间设有连接块，所述连接块与滑块固定连接，所述连接块与张力导轮之间转动连接，所述连接块内部设有与连杆转动配合的连接柱。

4.根据权利要求2或3所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述连接柱固定设置在连接块内部，所述连杆卡接或套接在连接柱上与连接柱之间形成转动配合。

5.根据权利要求1所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述连杆为伸缩杆或长度不变的直杆。

6.根据权利要求1所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述自动紧丝机构还包括张力检测部件，所述张力检测部件为设置在走丝线路中的张力传感器。

7.根据权利要求1所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述上丝机构还包括通过连接螺钉依次连接的定位板和固定螺帽。

8.根据权利要求1所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述丝筒机构包括丝筒、穿设于丝筒的丝杆、设置在丝杆上的张力轮及驱动丝杆转动的电机。

9.根据权利要求1所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述手动紧丝机构还包括与滑块固定连接且在轴向上能驱动滑块作同步运动的微调手轮和设置在滑块两边与支撑架内壁滑动配合的钢珠。

10.根据权利要求6所述的一种高速往复双向伺服紧丝机构，其特征在于：所述张力传感器包括沿走丝方向依次设置在支架上的导轮传感器，所述导轮传感器的数量不少于三个。