CN109128410A - 一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法及装置，该加工方法包括以下步骤：加工过程中，通过张力检测模块对钼丝的张力情况进行实时检测，当张力情况超过张力调节模块中所设定的张力后，张力调节模块控制脉冲电源关闭高频，停止对工件加工；张力调节装置控制储丝筒降低转速，慢速运丝对所述钼丝的张力进行调节，使钼丝的张力重新回归到所设定的张力；张力调节装置控制脉冲电源重新打开高频，再次对工件进行加工；重复上述步骤，直至工件加工完成。本发明具有灵敏度高、稳定性好、结构简单等特点，能够解决传统张力调节机构中调节滞后的问题，保证线切割加工过程中钼丝张力维持恒定，实现恒张力加工。

Description

一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法 及装置

技术领域

本发明涉及一种电火花线切割加工领域，具体是一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法及装置。

背景技术

往复走丝线切割机床具有操作简单、成本低廉、可以加工大厚度、大锥度工件等优点，是我国生产和使用的主要电火花加工设备。但往复走丝线切割机床加工精度低，严重影响了往复走丝线切割机床的进一步发展。在影响加工精度的众多因素中，电极丝的张力变化对加工精度有较大的影响。在往复走丝线切割机床中，电极丝始终处于快速的往复运动状态，随着放电加工的进行，电极丝由于热伸长和放电损耗，变形量逐渐增大，丝上的工作张力也逐渐下降，造成电极丝张力不均，引起“单边松丝”，最终使加工过程中空载、短路等不正常放电现象增加，导致机床加工精度和工件表面质量下降。因此在往复走丝线切割机床加工时必须对电极丝的张力进行适时地调整，以减小加工过程中电极丝的振动，提高工件的加工精度和表面质量。

为减小电极丝张力变化对加工精度的影响，使加工过程在恒定张力下进行，机床上装有恒张力控制机构对张力进行调节，目前使用最多的恒张力控制机构主要有两种：如图3所示的重锤式恒张力机构和如图4所示的弹簧式恒张力机构。重锤式恒张力机构是通过在调节导轮上悬挂一定的重物来保持电极丝的张力，该机构响应较慢，张力调节会有一定的滞后，当加工区域电极丝张力变大或变小时，重锤在恒定重力作用下，不再平衡，重锤会上升或下降平衡电极丝张力，但由于电极丝处于高速运行状态，这段张力发生变化的电极丝已经绕在了丝筒上面，导致后续运丝时这段电极丝的张力仍然会变化，使得张力调节作用不明显，使张力调节有一定的滞后。并且在换向时重锤会对高速运行的电极丝产生一定的冲击，电极丝的断丝几率大大增加。重锤调节张力时，张力的大小是恒定不变的，不会随着电极丝变细而减小，随着加工时间的延长极易引起断丝。弹簧式恒张力机构是利用弹簧来取代悬挂的重物，通过弹簧的本身弹性变形对调节导轮施加外力以保持电极丝的张力，但在实际过程中，由于弹簧自身的不稳定性极易导致电极丝出现过度抖动，从而影响机床的加工精度和切割稳定性。上述两种恒张力机构，都存在张力调节滞后的问题，只能在一定程度内改善电极丝的张力并不能使加工过程始终处于恒张力状态下。电极丝在加工过程中以7m/s～10m/s的速度高速运行，传统的恒张力机构从检测到电极丝的张力变化到完成张力调整，整个过程响应较慢，会使张力调整出现滞后现象，导致加工精度降低。

传统的重锤式、弹簧式张力控制机构中所存在的张力调节滞后问题，本发明提出一种加工过程中钼丝张力恒定的加工方法，该加工方法通过单片机和压力传感器完成对电极丝张力的检测和调节。当电极丝张力超出单片机所设定的张力波动范围但未超出加工所允许的波动范围时，单片机系统控制机床脉冲电源关闭高频，停止加工，通过控制储丝筒上电机的转速，采用慢速匀丝的方法对张力进行调节，保证绕在丝筒上的电极丝张力恒定，使电极丝的张力重新回归正常，此时单片机控制机床打开高频，继续进行加工，实现恒张力加工。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法及装置，该装置包括张力调节模块、张力检测模块，张力检测模块检测钼丝的张力情况，并将张力情况传递给张力调节模块，张力调节模块根据张力情况判断是否需要调节钼丝的张力，从而使得钼丝的张力恒定。本发明具有灵敏度高、稳定性好、结构简单等特点，能够解决传统张力调节机构中调节滞后的问题，保证线切割加工过程中钼丝张力维持恒定，实现恒张力加工。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法，该加工方法包括以下步骤：(1)加工过程中，通过张力检测模块对钼丝的张力情况进行实时检测，当所述张力情况超过张力调节模块中所设定的张力后，所述张力调节模块控制脉冲电源关闭高频，停止对工件加工；(2)所述张力调节装置控制储丝筒降低转速，慢速运丝对所述钼丝的张力进行调节，使所述钼丝的张力重新回归到所述所设定的张力；(3)所述张力调节装置控制所述脉冲电源重新打开高频，再次对所述工件进行加工；(4)重复上述步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)，直至所述工件加工完成。

优选地，在进行所述步骤(1)之前，所述的加工方法还包括如下步骤：初始加工前，所述钼丝具有一初始张力；所述初始张力在上丝时进行设定，并在上丝时保证所述钼丝的张力均匀。

优选地，所述所设定的张力具有一定的波动范围，所述波动范围为±0.5N，只要所述钼丝的张力为所述初始张力的±0.5N内的加工均为恒张力加工。

优选地，所述张力检测装置包括压力传感器、位置传感器中的一种，所述张力检测装置将检测到的压力值或者位移值传输给所述张力调节模块，所述张力情况为所述压力值或者所述位移值的一种。

优选地，所述张力调节模块包括单片机控制电路，所述张力调节模块根据所述张力检测装置传输的压力值或者位移值来计算所述钼丝的张力大小，所述张力调节模块计算所述钼丝的张力大小是否在预定值的波动范围内。

优选地，所述的预定值为所述钼丝上的所述初始张力。

一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的装置，该装置包括储丝筒、张力导轮、进电块、上导轮、下导轮，工件位于上导轮和下导轮之间，钼丝依次连接所述的储丝筒、张力导轮、张力检测模块、进电块、上导轮、工件、下导轮从而形成一个闭合线路，其特征在于，该装置还包括张力调节模块、张力检测模块，所述张力检测模块检测所述钼丝的张力情况，并将所述张力情况传递给所述张力调节模块，所述张力调节模块根据所述张力情况判断是否需要调节所述钼丝的张力，从而使得所述钼丝的张力恒定；所述进电块与脉冲电源的一电极电连接，所述工件与所述脉冲电源的另一电极电连接，所述张力调节模块电连接所述脉冲电源，当需要调节所述钼丝的张力时，所述张力调节模块控制所述脉冲电源关闭高频，停止加工所述工件；所述张力调节模块电连接控制所述张力导轮的电机的变频器，在所述脉冲电源关闭高频之后，所述张力调节模块控制所述变频器使得所述的张力导轮低速转动，所述钼丝的运行速度变慢，从而实现慢速匀丝调整所述钼丝的张力。

优选地，所述张力检测装置位于所述张力导轮和所述进电块之间，所述张力检测装置包括压力传感器、位置传感器中的一种，所述张力检测装置将检测到的压力值或者位移值传输给所述张力调节模块，所述张力情况为所述压力值或者所述位移值。

优选地，所述张力调节模块包括单片机控制电路，所述张力调节模块根据所述张力检测装置传输的压力值或者位移值来计算所述钼丝的张力大小，所述张力调节模块计算所述钼丝的张力大小是否在预定值的波动范围内。

优选地，所述波动范围为±0.5N；所述预定值为所述钼丝上的初始张力。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：具有灵敏度高、稳定性好、结构简单等特点，能够解决传统张力调节机构中调节滞后的问题，保证线切割加工过程中钼丝张力维持恒定，实现恒张力加工。

附图说明

图1是根据本发明的线切割恒张力检测与调节流程图。

图2为线切割恒张力加工运丝系统图，

图中：1—储丝筒，2—张力导轮，3—张力调节模块，4—张力检测模块，5—单片机控制电路，6—脉冲电源，7—进电块，8—工件，9—电极丝，10—上导轮，11—下导轮。

图3为重锤式张力调节装置图，

图中：19—储丝筒，12—钼丝，13—下导轮，14—上导轮，15、16—导轮；17—张力调节导轮；18—重锤。

图4为弹簧式张力调节装置图，

图中：21—储丝筒，22—钼丝，23—下导轮，24—上导轮；25、26—导轮；27—张力调节导轮；28—弹簧。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

参照图1，一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的装置，该装置包括储丝筒1、张力导轮2、张力调节模块3、张力检测模块4、进电块7、上导轮10、下导轮11，工件8位于上导轮10和下导轮11之间，进电块7与脉冲电源6的一电极电连接，工件8与脉冲电源6的另一电极电连接，钼丝9依次连接储丝筒1、张力导轮2、张力检测模块4、进电块7、上导轮10、工件8、下导轮11，从而形成一个闭合线路。

张力检测装置4位于张力导轮2和进电块7之间，张力检测模块4包括压力传感器、位置传感器中的一种，当张力检测模块4包括压力传感器时，张力检测模块4检测到钼丝9对压力传感器的压力大小，张力检测模块4将检测到的压力值传输给张力调节模块3；当张力检测模块4包括位置传感器时，张力检测模块4检测到钼丝9相对于压力传感器的位移大小，张力检测模块4将检测到的位移值传输给张力调节模块3。

张力调节模块3包括单片机控制电路5，张力调节模块3与脉冲电源6、控制储丝筒1的运转的电机的变频器电连接，张力调节模块3根据张力检测模块4传输的压力值或者位移值来计算钼丝9的张力大小，张力调节模块3计算钼丝9的张力大小是否在预定值的波动范围内，波动范围为±0.5N；当钼丝9的张力超过设定的预定值的波动范围时，张力调节模块3控制机床脉冲电源6关闭高频，停止对工件8进行加工；然后，张力调节模块3继续调节电机的变频器从而使得电机转速变小，钼丝9的运行速度变慢，从而实现慢速均匀调整钼丝9的张力。

其中，所述的预定值为钼丝9上的初始张力。

为了提高加工精度，张力调节模块3的单片机控制电路5中所设定的张力波动范围小于加工过程所允许的波动范围。

参照图2，一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法，该加工方法包括以下步骤：(1)初始加工前，钼丝9具有一初始张力；(2)加工过程中，通过张力检测模块4对钼丝的张力进行实时检测，当张力超过张力调节模块3中所设定的张力后，张力调节模块3控制脉冲电源6关闭高频，停止对工件加工；(3)张力调节装置3控制储丝筒1降低转速，慢速运丝对钼丝9的张力进行调节，使张力重新回归到所设定的张力；(4)张力调节装置3控制脉冲电源6重新打开高频，再次进行加工；(5)重复上述步骤(2)、步骤(3)、步骤(4)，直至工件加工完成。

其中，所述的所设定的张力具有一定的波动范围，波动范围为±0.5N，只要钼丝9上的张力为初始张力的±0.5N内的加工均为恒张力加工。

其中，所述的初始张力在上丝时进行设定，并在上丝时保证钼丝9的张力均匀。

其中，所述的张力恒定的加工过程是由多个在张力波动允许范围内的加工阶段组成。

其中，所述的张力恒定的加工方法中所述钼丝的张力的检测过程和调节过程属于两个不同的过程，可以实现对所述钼丝的张力的精确控制。

本发明具有如下有益效果：

(1)首先该加工方法可以避免传统重锤，弹簧等张力调节装置中张力调节滞后的问题，使得加工过程中的张力始终处于允许的加工范围内。该加工方法中单片机控制装置中所设定的张力的波动范围要比加工过程中所允许的波动范围小，因此在张力波动超过单片机所设定的张力即将进行张力调节时，此时的张力仍然属于恒张力的加工过程，从而避免出现张力调节滞后的问题。

(2)该加工方法中的张力调节采用慢速匀丝的方法进行调节，该张力调节方式简便且可以避免加工过程中因丝变细、变长等多种原因引起的张力变化，每一次张力调节后都可以保证钼丝上的张力均匀且大小合适，避免传统张力调节装置中张力调节不充分的问题。

(3)采用本发明中的张力恒定的加工方法进行加工时，由于进行张力调节时会对整个丝筒上的张力进行充分的调节，可以在一定程度上避免加工过程中出现断丝的状况，减小断丝的概率，在提高加工精度的同时，提高加工效率。

(4)采用本发明中的张力恒定的加工方法进行加工时，张力的检测过程和调节过程不同时进行，属于两个不同的阶段，通过将张力的检测和调节过程进行分离可以避免加工中张力调节的滞后问题，保证实现恒张力加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的加工方法，该包括以下步骤：(1)加工过程中，通过张力检测模块对钼丝的张力情况进行实时检测，当所述张力情况超过张力调节模块中所设定的张力后，所述张力调节模块控制脉冲电源关闭高频，停止对工件加工；(2)所述张力调节装置控制储丝筒降低转速，慢速运丝对所述钼丝的张力进行调节，使所述钼丝的张力重新回归到所述所设定的张力；(3)所述张力调节装置控制所述脉冲电源重新打开高频，再次对所述工件进行加工；(4)重复上述步骤(1)、步骤(2)、步骤(3)，直至所述工件加工完成。

2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，在进行所述步骤(1)之前，所述的加工方法还包括如下步骤：初始加工前，所述钼丝具有一初始张力；所述初始张力在上丝时进行设定，并在上丝时保证所述钼丝的张力均匀。

3.根据权利要求2所述的加工方法，其特征在于，所述所设定的张力具有一定的波动范围，所述波动范围为±0.5N，只要所述钼丝的张力为所述初始张力的±0.5N内的加工均为恒张力加工。

4.根据权利要求3所述的加工方法，其特征在于，所述张力检测装置包括压力传感器、位置传感器中的一种，所述张力检测装置将检测到的压力值或者位移值传输给所述张力调节模块，所述张力情况为所述压力值或者所述位移值的一种。

5.根据权利要求4所述的加工方法，其特征在于，所述张力调节模块包括单片机控制电路，所述张力调节模块根据所述张力检测装置传输的压力值或者位移值来计算所述钼丝的张力大小，所述张力调节模块计算所述钼丝的张力大小是否在预定值的波动范围内。

6.根据权利要求5所述的加工方法，其特征在于，所述的预定值为所述钼丝上的所述初始张力。

7.一种加工过程中维持钼丝张力恒定的线切割加工的装置，该装置包括储丝筒、张力导轮、进电块、上导轮、下导轮，工件位于上导轮和下导轮之间，钼丝依次连接所述的储丝筒、张力导轮、张力检测模块、进电块、上导轮、工件、下导轮从而形成一个闭合线路，其特征在于，该装置还包括张力调节模块、张力检测模块，所述张力检测模块检测所述钼丝的张力情况，并将所述张力情况传递给所述张力调节模块，所述张力调节模块根据所述张力情况判断是否需要调节所述钼丝的张力，从而使得所述钼丝的张力恒定；所述进电块与脉冲电源的一电极电连接，所述工件与所述脉冲电源的另一电极电连接，所述张力调节模块电连接所述脉冲电源，当需要调节所述钼丝的张力时，所述张力调节模块控制所述脉冲电源关闭高频，停止加工所述工件；所述张力调节模块电连接控制所述张力导轮的电机的变频器，在所述脉冲电源关闭高频之后，所述张力调节模块控制所述变频器使得所述的张力导轮低速转动，所述钼丝的运行速度变慢，从而实现慢速匀丝调整所述钼丝的张力。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述张力检测装置位于所述张力导轮和所述进电块之间，所述张力检测装置包括压力传感器、位置传感器中的一种，所述张力检测装置将检测到的压力值或者位移值传输给所述张力调节模块，所述张力情况为所述压力值或者所述位移值。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述张力调节模块包括单片机控制电路，所述张力调节模块根据所述张力检测装置传输的压力值或者位移值来计算所述钼丝的张力大小，所述张力调节模块计算所述钼丝的张力大小是否在预定值的波动范围内。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述波动范围为±0.5N；所述预定值为所述钼丝上的初始张力。