CN110026632B - 可伸缩电火花线切割走丝模块及其控制系统与控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可伸缩电火花线切割走丝模块包括底板、对称安装于底板上板面左右端的上张力调节模块和下张力调节模块、滑动连接于底板前部的线切割丝伸缩调节模块和线切割丝，切割丝饶设固定于上张力调节模块、线切割丝伸缩调节模块和下张力调节模块，上丝轮和下丝轮单控旋转调节线切割丝的张紧力，“］”型滑板前后滑动带动线切割丝前后伸缩运动，体积小、重量轻、可切割大型零件，通过底板上的堆孔固定在机床的刀架上，安拆方便，通用性好；本发明还公开了控制系统及控制方法，可调节线切割丝的张力、张力超过设定阈值可报警提醒，通过不转的直流电机负载可调电阻作为阻尼器使用，张力调节范围大，工艺成本低，半电动化调节，省时省力。

Description

可伸缩电火花线切割走丝模块及其控制系统与控制方法

技术领域

本发明属于电火花线切割装置技术领域，具体涉及可伸缩电火花线切割走丝模块及其控制系统与控制方法。

背景技术

电火花线切割加工是一种利用电火花放电来对工件进行切割成型的加工技术，其加工过程无宏观作用力，无视材料的硬度和韧性等，是放电加工领域的研究热点。电火花线切割需要线切割机床，线切割机床的核心系统包括走丝模块，现有的线切割走丝模块体积大、重量沉、固定线切割丝的伸出结构固定不可调，无法适用于大型零件的切割，结构复杂，集成在线切割机床上，不可拆卸，很难应用于其他机床上，通用性差。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了可伸缩电火花线切割走丝模块及其控制系统与控制方法，该可伸缩电火花线切割走丝模块体积小、重量轻、固定线切割丝的伸出结构可调，可切割大型零件，适用性广，易拆卸，可安装于其他机床使用，通用性好；线切割丝安装方便，通过该可伸缩电火花线切割走丝模块的控制系统可控制线切割丝的张力、张力超过设定阈值还可报警提醒，同时方便更换线切割丝，半电动化控制，节省人力。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：一种可伸缩电火花线切割走丝模块，包括底板、线切割丝张力调节模块、线切割丝伸缩调节模块和线切割丝，线切割丝张力调节模块包括上张力调节模块和下张力调节模块，上张力调节模块和下张力调节模块对称安装于底板的上板面左右端，线切割丝的两端分别绕设固定于上张力调节模块和下张力调节模块，线切割丝伸缩调节模块包括“］”型滑板、对称安装于“］”型滑板的两推出臂前部的前线切割导轮总成和线切割喷水板，两线切割喷水板对称设置于两前线切割导轮总成的内侧，线切割喷水板的中部设有眼膜，上端设有进水孔，线切割丝的中部穿设前线切割导轮总成的V槽和线切割喷水板的眼膜固定于线切割丝伸缩调节模块上，“］”型滑板滑动连接于底板的前端，上张力调节模块和下张力调节模块分别包括上丝轮和下丝轮，上丝轮和下丝轮单控旋转调节线切割丝的张紧力，“］”型滑板前后滑动带动线切割丝前后伸缩运动，底板上纵向贯穿有堆孔，可伸缩电火花线切割走丝模块通过堆孔固定在机床的刀架上。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

所述线切割喷水板为中走丝喷水板，所述眼膜为黄铜红宝石眼膜，用于冲水与穿丝，所述进水孔外接水泵输出水管。

所述上张力调节模块包括上丝轮、上直流电机、上直流电机减速器、上集丝导电块、上压力传感器和上线切割导轮总成，所述上直流电机通过上直流电机支架支撑于底板上，所述上直流电机减速器安装于上直流电机前端，所述上直流电机减速器为齿轮式，不自锁，所述上直流电机减速器的输出轴固定连接于上丝轮的中部，可带动上丝轮同步转动，所述上集丝导电块、上压力传感器和上线切割导轮总成均固定于底板上，所述上集丝导电块设置于上丝轮的右前方，所述上线切割导轮总成设置于上集丝导电块的前部，所述上压力传感器压设于上集丝导电块和上线切割导轮总成之间的线切割丝上。

所述下张力调节模块包括下丝轮、下直流电机、下直流电机减速器、下集丝导电块、下压力传感器和下线切割导轮总成，所述下直流电机通过下直流电机支架支撑于底板上，所述下直流电机减速器安装于下直流电机前端，所述下直流电机减速器为齿轮式，不自锁，所述下直流电机减速器的输出轴固定连接于下丝轮的中部，可带动下丝轮同步转动，所述下集丝导电块、下压力传感器和下线切割导轮总成均固定于底板上，所述下集丝导电块设置于下丝轮的左前方，所述下线切割导轮总成设置于下集丝导电块的前部，所述下压力传感器压设于下线切割导轮总成和下集丝导电块之间的线切割丝上。

所述上丝轮和下丝轮均通过轴承连接于底板上，所述上丝轮和下丝轮结构相同，包括自上而下依次固定连接的顶盘、绕丝柱和底盘，所述顶盘、绕丝柱和底盘均由工程塑料制作而成，所述顶盘和绕丝柱上分别纵向开设有上槽道和下槽道，所述上槽道和下槽道上下贯通，所述下槽道向绕丝柱侧壁贯穿出槽孔，所述上槽道中安装有丝压紧板，所述丝压紧板中部开设有螺纹孔，所述下槽道底端的绕丝柱板面上还凹设有固定孔，线切割丝一端置于固定孔中，通过丝端压紧螺栓与丝压紧板和固定孔的配合锁紧，丝端压紧螺栓下端伸入固定孔中并压紧固定住线切割丝，所述底板上还固定有霍尔传感器，所述底盘上固定有小磁铁。

进一步地，小磁铁胶黏在底盘上，霍尔传感器通过胶黏或螺栓固定在底板上。

所述上集丝导电块和下集丝导电块结构相同，均由黄铜或石墨制作而成，中部开设有槽道，所述槽道设有宽部端和细部端，所述线切割丝由槽道的宽部端穿入，细部端穿出，卡在上线切割导轮总成和下线切割导轮总成的V槽内。

所述上集丝导电块和下集丝导电块通过导线外接脉冲电源，使线切割丝通入电流，与待加工工件产生放电。

进一步地，所述上集丝导电块和下集丝导电块与待加工工件分别连接脉冲电源的相反电极，所述上集丝导电块和下集丝导电块连接脉冲电源的正极，则待加工工件连接脉冲电源的负极，所述上集丝导电块和下集丝导电块连接脉冲电源的负极，则待加工工件连接脉冲电源的正极。

所述“］”型滑板包括限位部和设置于限位部后部的滑动部，所述限位部的厚度大于底板的厚度而限位于底板的前部，所述前线切割导轮总成和线切割喷水板设置于限位部的上板面，通过滑动部沿底板的底板面前后滑动，所述“］”型滑板带动线切割丝前后伸缩运动，所述滑动部的两推出臂中部纵向开设有长条孔，所述底板的底板面前部左右端分别垂直向上开设有螺纹孔，两个螺纹孔分别与两个长条孔的孔位对齐，通过固定螺栓依次穿设长条孔和螺纹孔而配合锁紧，所述“］”型滑板固定于底板上。

所述底板的底板面左右端平行凸设有支撑板，所述支撑板长度与滑动部长度相同，两个支撑板的间距与“］”型滑板的宽度相吻合，限位“］”型滑板沿支撑板前后滑动。

可伸缩电火花线切割走丝模块的控制系统，包括第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、可调电阻，第一继电器、第二继电器、上直流电机控制器、下直流电机控制器、显示器、蜂鸣器、主控装置和供电装置，可调电阻通过第一继电器与上直流电机电性连接或通过第二继电器与下直流电机电性连接，上直流电机控制器通过第一继电器连接上直流电机，下直流电机控制器通过第二继电器连接下直流电机，上直流电机控制器和下直流电机控制器分别控制上直流电机和下直流电机带动上丝轮和下丝轮正反转运动，第一开关为自锁开关，用于控制往复走丝，第二开关、第三开关、第四开关、第五开关和第六开关均为自复位开关，用于丝断后调节换丝，第一开关、第二开关、第三开关、第四开关、第五开关、第六开关、上直流电机控制器、下直流电机控制器、显示器、蜂鸣器、上压力传感器、下压力传感器和两个霍尔传感器分别与主控装置电性连接，供电装置供电显示器、主控装置、上压力传感器、下压力传感器和霍尔传感器。

进一步地，所述主控装置为AT89C51单片机，所述AT89C51单片机内编程有控制程序，所述控制程序为：启动主控装置，打开第一开关，上压力传感器和下压力传感器实时检测线切割丝的张紧力，当任一压力传感器的检测压力大于压力阈值P时，主控装置控制蜂鸣器报警，当两个压力传感器的检测压力均小于压力阈值P时，显示器实时显示霍尔传感器检测的上丝轮和下丝轮的绕丝圈数并存储于主控装置中，当任一丝轮的绕丝圈数小于等于圈数阈值C时，主控装置控制蜂鸣器报警，当两个丝轮的绕丝圈数均大于圈数阈值C时，主控装置控制上直流电机控制器驱动上直流电机带动上丝轮顺时针转动，下直流电机通过第二继电器连接可调电阻，形成阻尼器，下丝轮通过线切割丝的拉动顺时针转动放丝至绕丝圈数为C+1时，主控装置控制下直流电机控制器驱动下直流电机带动下丝轮逆时针转动，上直流电机通过第一继电器连接可调电阻，形成阻尼器，上丝轮通过线切割丝拉动逆时针转动放丝至绕丝圈数为C+1，如此，往复走丝，按下第二开关，主控装置对存储的两个丝轮的绕丝圈数归零，按下第三开关，主控装置控制上直流电机控制器驱动上直流电机带动上丝轮逆时针转动，按下第四开关，主控装置控制下直流电机控制器驱动下直流电机带动下丝轮顺时针转动，按下第五开关，主控装置控制上直流电机控制器驱动上直流电机带动上丝轮顺时针转动，按下第六开关，主控装置控制下直流电机控制器驱动下直流电机带动下丝轮逆时针转动。

所述压力阈值P为10N，所述圈数阈值C为5圈。

可伸缩电火花线切割走丝模块控制系统的控制方法，包括线切割丝的换丝方法和走丝控制方法：

线切割丝的换丝方法，步骤为：启动主控装置，按下第三开关和第四开关，主控装置控制上直流电机控制器驱动上直流电机带动上丝轮逆时针转动，控制下直流电机控制器驱动下直流电机带动下丝轮顺时针转动，断裂的线切割丝分别从两个丝轮的绕丝柱上释放，旋转丝端压紧螺栓，以松开对线切割丝的固定，即可拆除掉废旧线切割丝，按下第二开关，主控装置对存储的两个丝轮的绕丝圈数归零，将新线切割丝的首端由上丝轮的槽孔插入固定孔中，旋拧丝端压紧螺栓，通过丝端压紧螺栓与丝压紧板和固定孔的配合锁紧，线切割丝固定于上丝轮的固定孔中，按下第五开关，主控装置控制上直流电机控制器驱动上直流电机带动上丝轮顺时针转动以缠绕新线切割丝，同时上丝轮附近的霍尔传感器开始计算上丝轮的绕丝圈数并存储于主控装置中，缠绕数圈后，关闭第五开关，上丝轮停止缠绕，将新线切割丝的末端由上集丝导电块的槽道宽部端穿入，细部端穿出，依次卡在上线切割导轮总成和上伸缩调节模块的前线切割导轮总成的V槽内，上压力传感器压设于上线切割导轮总成和上集丝导电块之间的线切割丝上，再依次穿设上伸缩调节模块的眼膜、下伸缩调节模块的眼膜，依次卡在下伸缩调节模块的前线切割导轮总成和下线切割导轮总成的V槽中，再穿设下集丝导电块的槽道，下压力传感器压设于下线切割导轮总成和下集丝导电块之间的线切割丝上，新线切割丝的末端由下丝轮的槽孔插入固定孔中，旋拧丝端压紧螺栓，通过丝端压紧螺栓与丝压紧板和固定孔的配合锁紧，线切割丝固定于下丝轮的固定孔中，按下第六开关，主控装置控制下直流电机控制器驱动下直流电机带动下丝轮逆时针转动，同时下丝轮附近的霍尔传感器开始计算下丝轮的绕丝圈数并存储于主控装置中，直至拉紧新线切割丝；

线切割丝的走丝控制方法，步骤为：启动主控装置，打开第一开关，上压力传感器和下压力传感器分别实时检测线切割丝的张紧力，当两个压力传感器的检测压力均小于压力阈值P时，显示器实时显示霍尔传感器检测的上丝轮和下丝轮的绕丝圈数并存储于主控装置中，当两个丝轮的绕丝圈数均大于圈数阈值C时，主控装置控制上直流电机控制器驱动上直流电机带动上丝轮顺时针转动，下直流电机通过第二继电器连接可调电阻，形成阻尼器，下丝轮通过线切割丝的拉动顺时针转动放丝至绕丝圈数为C+1时，主控装置控制下直流电机控制器驱动下直流电机带动下丝轮逆时针转动，上直流电机通过第一继电器连接可调电阻，形成阻尼器，上丝轮通过线切割丝拉动逆时针转动放丝至绕丝圈数为C+1，如此，往复走丝，当任一丝轮的绕丝圈数小于等于圈数阈值C时，蜂鸣器报警，检查绕丝是否故障并配合第三开关、第四开关、第五开关和第六开关重新绕丝以排除故障，当任一压力传感器的检测压力大于压力阈值P时，蜂鸣器报警，检查线切割丝是否被工件夹住并排除障碍。

本发明具有以下有益效果：

1）本发明提供的可伸缩电火花线切割走丝模块体积小、重量轻、线切割丝伸缩调节模块可带动线切割丝前后伸缩运动，以适用于大型零件的切割，适用性广；

2）本可伸缩电火花线切割走丝模块通过底板上的堆孔可安装于其他机床使用，优化机床功能，使它们具有线切割功能，通用性好；

3）通过可伸缩电火花线切割走丝模块控制系统控制拆卸断裂线切割丝和重新安装新线切割丝及调节线切割丝的张紧力，线切割丝的张力超出设定阈值还可报警提醒，以便及时调节，两个直流电机通过继电器共用一个可调电阻，通过不转的直流电机负载可调电阻作为阻尼器使用，张力调节范围大，工艺成本低，半电动化调节，省时省力，线切割丝易拆卸，安装方便。

附图说明

图1是本发明的线切割丝伸缩调节模块完全收缩时整体结构示意图；

图2是本发明的线切割丝伸缩调节模块完全伸展时整体结构示意图；

图3是本发明的丝压紧板和丝端压紧螺栓与下丝轮拆离状态示意图；

图4是图3的丝压紧板和丝端压紧螺栓将线切割丝紧固于下丝轮状态示意图；

图5是图1的上丝轮、上集丝导电块、上压力传感器、上线切割导轮总成、霍尔传感器和小磁铁结构放大图；

图6是图1的线切割丝伸缩调节模块与底板仰视图；

图7是图2的线切割丝伸缩调节模块与底板仰视图；

图8是本发明的控制系统电路图；

图9是本发明的控制系统控制流程图。

其中的附图标记为：底板1、堆孔1-1、固定螺栓1-2、支撑板1-3、线切割丝张力调节模块2、上张力调节模块2-1、上丝轮2-11、上直流电机2-12、上直流电机减速器2-13、上集丝导电块2-14、上压力传感器2-15、上线切割导轮总成2-16、上直流电机支架2-17、下张力调节模块2-2、下丝轮2-21、下直流电机2-22、下直流电机减速器2-23、下集丝导电块2-24、下压力传感器2-25、下线切割导轮总成2-26、下直流电机支架2-27、顶盘2-3、绕丝柱2-4、底盘2-5、丝压紧板2-6、固定孔2-7、丝端压紧螺栓2-8、霍尔传感器2-9、小磁铁2-10、线切割丝伸缩调节模块3、“］”型滑板3-1、推出臂3-1a、前线切割导轮总成3-2、线切割喷水板3-3、眼膜3-31、进水孔3-32、线切割丝4、第一开关5、第二开关6、第三开关7、第四开关8、第五开关9、第六开关10、可调电阻11，第一继电器12、第二继电器13、上直流电机控制器14、下直流电机控制器15、显示器16、蜂鸣器17、主控装置18。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

具体实施例一

如图1-4所示，本发明的一种可伸缩电火花线切割走丝模块，包括底板1、线切割丝张力调节模块2、线切割丝伸缩调节模块3和线切割丝4，线切割丝张力调节模块2包括上张力调节模块2-1和下张力调节模块2-2，上张力调节模块2-1和下张力调节模块2-2对称安装于底板1的上板面左右端，线切割丝4的两端分别绕设固定于上张力调节模块2-1和下张力调节模块2-2，线切割丝伸缩调节模块3包括“］”型滑板3-1、对称安装于“］”型滑板3-1的两推出臂3-1a前部的前线切割导轮总成3-2和线切割喷水板3-3，两线切割喷水板3-3对称设置于两前线切割导轮总成3-2的内侧，线切割喷水板3-3的中部设有眼膜3-31，上端设有进水孔3-32，线切割丝4的中部穿设前线切割导轮总成3-2的V槽和线切割喷水板3-3的眼膜3-31固定于线切割丝伸缩调节模块3上，“］”型滑板3-1滑动连接于底板1的前端，上张力调节模块2-1和下张力调节模块2-2分别包括上丝轮2-11和下丝轮2-21，上丝轮2-11和下丝轮2-21单控旋转调节线切割丝4的张紧力，“］”型滑板3-1前后滑动带动线切割丝4前后伸缩运动，底板1上纵向贯穿有堆孔1-1，可伸缩电火花线切割走丝模块通过堆孔1-1固定在机床的刀架上。

如图2所示，线切割喷水板3-3为中走丝喷水板，眼膜3-31为黄铜红宝石眼膜，用于冲水与穿丝，进水孔3-32外接水泵输出水管。

如图2所示，上张力调节模块2-1包括上丝轮2-11、上直流电机2-12、上直流电机减速器2-13、上集丝导电块2-14、上压力传感器2-15和上线切割导轮总成2-16，上直流电机2-12通过上直流电机支架2-17支撑于底板1上，上直流电机减速器2-13安装于上直流电机2-12前端，上直流电机减速器2-13为齿轮式，不自锁，上直流电机减速器2-13的输出轴固定连接于上丝轮2-11的中部，可带动上丝轮2-11同步转动，上集丝导电块2-14、上压力传感器2-15和上线切割导轮总成2-16均固定于底板1上，上集丝导电块2-14设置于上丝轮2-11的右前方，上线切割导轮总成2-16设置于上集丝导电块2-14的前部，上压力传感器2-15压设于上集丝导电块2-14和上线切割导轮总成2-16之间的线切割丝4上。

如图2所示，下张力调节模块2-2包括下丝轮2-21、下直流电机2-22、下直流电机减速器2-23、下集丝导电块2-24、下压力传感器2-25和下线切割导轮总成2-26，下直流电机2-22通过下直流电机支架2-27支撑于底板1上，下直流电机减速器2-23安装于下直流电机2-22前端，下直流电机减速器2-23为齿轮式，不自锁，下直流电机减速器2-23的输出轴固定连接于下丝轮2-21的中部，可带动下丝轮2-21同步转动，下集丝导电块2-24、下压力传感器2-25和下线切割导轮总成2-26均固定于底板1上，下集丝导电块2-24设置于下丝轮2-21的左前方，下线切割导轮总成2-26设置于下集丝导电块2-24的前部，下压力传感器2-25压设于下线切割导轮总成2-26和下集丝导电块2-24之间的线切割丝4上。

如图3和图4所示，上丝轮2-11和下丝轮2-21均通过轴承连接于底板1上，上丝轮2-11和下丝轮2-21结构相同，包括自上而下依次固定连接的顶盘2-3、绕丝柱2-4和底盘2-5，顶盘2-3、绕丝柱2-4和底盘2-5均由工程塑料制作而成，顶盘2-3和绕丝柱2-4上分别纵向开设有上槽道和下槽道，上槽道和下槽道上下贯通，下槽道向绕丝柱2-4侧壁贯穿出槽孔，上槽道中安装有丝压紧板2-6，丝压紧板2-6中部开设有螺纹孔，下槽道底端的绕丝柱2-4板面上还凹设有固定孔2-7，线切割丝4一端置于固定孔2-7中，通过丝端压紧螺栓2-8与丝压紧板2-6和固定孔2-7的配合锁紧，丝端压紧螺栓2-8下端伸入固定孔2-7中并压紧固定住线切割丝4，底板1上还固定有霍尔传感器2-9，底盘上固定有小磁铁2-10。

进一步地，小磁铁2-10胶黏在底盘2-5上，霍尔传感器2-9通过螺栓固定在底板1上。

如图5所示，上集丝导电块2-14和下集丝导电块2-24结构相同，均由黄铜或石墨制作而成，中部开设有槽道，槽道设有宽部端和细部端，线切割丝4由槽道的宽部端穿入，细部端穿出，卡在上线切割导轮总成2-16和下线切割导轮总成2-26的V槽内。

实施例中，待加工工件连接脉冲电源的正极，上集丝导电块2-14和下集丝导电块2-24通过导线外接脉冲电源的负极，使线切割丝4通入电流，与待加工工件产生放电。

进一步地，还可将待加工工件连接脉冲电源的负极，上集丝导电块和下集丝导电块连接脉冲电源的正极，与待加工工件产生放电。

如图6和图7所示，“］”型滑板3-1包括限位部和设置于限位部后部的滑动部，限位部的厚度大于底板1的厚度而限位于底板1的前部，前线切割导轮总成3-2和线切割喷水板3-3设置于限位部的上板面，通过滑动部沿底板1的底板面前后滑动，“］”型滑板3-1带动线切割丝4前后伸缩运动，滑动部的两推出臂3-1a中部纵向开设有长条孔，底板1的底板面前部左右端分别垂直向上开设有螺纹孔，两个螺纹孔分别与两个长条孔的孔位对齐，通过固定螺栓1-2依次穿设长条孔和螺纹孔而配合锁紧，“］”型滑板3-1固定于底板1上。

如图6和图7所示，底板1的底板面左右端平行凸设有支撑板1-3，支撑板1-3长度与滑动部长度相同，两个支撑板1-3的间距与“］”型滑板3-1的宽度相吻合，限位“］”型滑板3-1沿支撑板1-3前后滑动。

进一步地，导线通过直接焊接或打孔攻丝或铜鼻子安装在上集丝导电块2-14和下集丝导电块2-24集丝导电块2-14上。

具体实施例二

如图8所示，可伸缩电火花线切割走丝模块的控制系统，包括第一开关5、第二开关6、第三开关7、第四开关8、第五开关9、第六开关10、可调电阻11，第一继电器12、第二继电器13、上直流电机控制器14、下直流电机控制器15、显示器16、蜂鸣器17、主控装置18和供电装置（不显示），可调电阻11通过第一继电器12与上直流电机2-12电性连接或通过第二继电器13与下直流电机2-22电性连接，上直流电机控制器14通过第一继电器12连接上直流电机2-12，下直流电机控制器15通过第二继电器13连接下直流电机2-22，上直流电机控制器14和下直流电机控制器15分别控制上直流电机2-12和下直流电机2-22带动上丝轮2-11和下丝轮2-21正反转运动，第一开关5为自锁开关，用于控制往复走丝，第二开关6、第三开关7、第四开关8、第五开关9和第六开关10均为自复位开关，用于丝断后调节换丝，第一开关5、第二开关6、第三开关7、第四开关8、第五开关9、第六开关10、上直流电机控制器14、下直流电机控制器15、显示器16、蜂鸣器17、上压力传感器2-15、下压力传感器2-25和两个霍尔传感器2-9分别与主控装置18电性连接，供电装置供电显示器16、主控装置18、上压力传感器2-15、下压力传感器2-25和霍尔传感器2-9。

实施例中，供电装置采用单片机5v电源。

实施例中，主控装置18为AT89C51单片机，AT89C51单片机内编程有控制程序，控制程序为：启动主控装置18，打开第一开关5，上压力传感器2-15和下压力传感器2-25实时检测线切割丝4的张紧力，当任一压力传感器的检测压力大于压力阈值P时，主控装置18控制蜂鸣器17报警，当两个压力传感器的检测压力均小于压力阈值P时，显示器16实时显示霍尔传感器2-9检测的上丝轮2-11和下丝轮2-21的绕丝圈数并存储于主控装置18中，当任一丝轮的绕丝圈数小于等于圈数阈值C时，主控装置18控制蜂鸣器17报警，当两个丝轮的绕丝圈数均大于圈数阈值C时，主控装置18控制上直流电机控制器14驱动上直流电机2-12带动上丝轮2-11顺时针转动，下直流电机2-22通过第二继电器13连接可调电阻11，形成阻尼器，下丝轮2-21通过线切割丝4的拉动顺时针转动放丝至绕丝圈数为C+1时，主控装置18控制下直流电机控制器15驱动下直流电机2-22带动下丝轮2-21逆时针转动，上直流电机2-12通过第一继电器12连接可调电阻11，形成阻尼器，上丝轮2-11通过线切割丝4拉动逆时针转动放丝至绕丝圈数为C+1，如此，往复走丝，按下第二开关6，主控装置18对存储的两个丝轮的绕丝圈数归零，按下第三开关7，主控装置18控制上直流电机控制器14驱动上直流电机2-12带动上丝轮2-11逆时针转动，按下第四开关8，主控装置18控制下直流电机控制器15驱动下直流电机2-22带动下丝轮2-21顺时针转动，按下第五开关9，主控装置18控制上直流电机控制器14驱动上直流电机2-12带动上丝轮2-11顺时针转动，按下第六开关10，主控装置18控制下直流电机控制器15驱动下直流电机2-22带动下丝轮2-21逆时针转动。

进一步地，压力阈值P为10N，圈数阈值C为5圈。

具体实施例三

参阅图9，线切割丝4的换丝方法，步骤为：启动主控装置18，按下第三开关7和第四开关8，主控装置18控制上直流电机控制器14驱动上直流电机2-12带动上丝轮2-11逆时针转动，控制下直流电机控制器15驱动下直流电机2-22带动下丝轮2-21顺时针转动，断裂的线切割丝4分别从两个丝轮的绕丝柱2-4上释放，旋转丝端压紧螺栓2-8，以松开对线切割丝4的固定，即可拆除掉废旧线切割丝4，按下第二开关6，主控装置18对存储的两个丝轮的绕丝圈数归零，将新线切割丝4的首端由上丝轮2-11的槽孔插入固定孔2-7中，旋拧丝端压紧螺栓2-8，通过丝端压紧螺栓2-8与丝压紧板2-6和固定孔2-7的配合锁紧，线切割丝4固定于上丝轮2-11的固定孔2-7中，按下第五开关9，主控装置18控制上直流电机控制器14驱动上直流电机2-12带动上丝轮2-11顺时针转动以缠绕新线切割丝4，同时上丝轮2-11附近的霍尔传感器2-9开始计算上丝轮2-11的绕丝圈数并存储于主控装置18中，缠绕数圈后，关闭第五开关9，上丝轮2-11停止缠绕，将新线切割丝4的末端由上集丝导电块2-14的槽道宽部端穿入，细部端穿出，依次卡在上线切割导轮总成2-16和上伸缩调节模块的前线切割导轮总成3-2的V槽内，上压力传感器2-15压设于上线切割导轮总成2-16和上集丝导电块2-14之间的线切割丝4上，再依次穿设上伸缩调节模块的眼膜3-31、下伸缩调节模块的眼膜3-31，依次卡在下伸缩调节模块的前线切割导轮总成3-2和下线切割导轮总成2-26的V槽中，再穿设下集丝导电块2-24的槽道，下压力传感器2-25压设于下线切割导轮总成2-26和下集丝导电块2-24之间的线切割丝4上，新线切割丝4的末端由下丝轮2-21的槽孔插入固定孔2-7中，旋拧丝端压紧螺栓2-8，通过丝端压紧螺栓2-8与丝压紧板2-6和固定孔2-7的配合锁紧，线切割丝4固定于下丝轮2-21的固定孔2-7中，按下第六开关10，主控装置18控制下直流电机控制器15驱动下直流电机2-22带动下丝轮2-21逆时针转动，同时下丝轮2-21附近的霍尔传感器2-9开始计算下丝轮2-21的绕丝圈数并存储于主控装置18中，直至拉紧新线切割丝4。

具体实施例四

参阅图9，线切割丝4的走丝控制方法，步骤为：启动主控装置18，打开第一开关5，上压力传感器2-15和下压力传感器2-25分别实时检测线切割丝4的张紧力，当两个压力传感器的检测压力均小于10N时，显示器16实时显示霍尔传感器2-9检测的上丝轮2-11和下丝轮2-21的绕丝圈数并存储于主控装置18中，当两个丝轮的绕丝圈数均大于5圈时，主控装置18控制上直流电机控制器14驱动上直流电机2-12带动上丝轮2-11顺时针转动，下直流电机2-22通过第二继电器13连接可调电阻11，形成阻尼器，下丝轮2-21通过线切割丝4的拉动顺时针转动放丝至绕丝圈数为6圈时，主控装置18控制下直流电机控制器15驱动下直流电机2-22带动下丝轮2-21逆时针转动，上直流电机2-12通过第一继电器12连接可调电阻11，形成阻尼器，上丝轮2-11通过线切割丝4拉动逆时针转动放丝至绕丝圈数为6圈，如此，往复走丝，当任一丝轮的绕丝圈数小于等于5圈时，蜂鸣器17报警，检查绕丝是否故障并配合第三开关7、第四开关8、第五开关9和第六开关10重新绕丝以排除故障，如上丝轮2-11绕丝故障，则按下第三开关7，使上丝轮2-11逆时针转动放丝，解决故障丝段后，按下第五开关9，使上丝轮2-11顺时针转动重新绕丝，直至绕丝圈数大于5圈以排除故障，如下丝轮2-21绕丝故障，则按下第四开关8，使下丝轮2-21顺时针转动放丝，解决故障丝段后，按下第六开关10，使下丝轮2-21逆时针转动重新绕丝，直至绕丝圈数大于5圈以排除故障，当任一压力传感器的检测压力大于10N时，蜂鸣器17报警，检查线切割丝4是否被工件夹住，并通过从工件中拉出线切割丝4来排除障碍。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可伸缩电火花线切割走丝模块，包括底板（1）、线切割丝张力调节模块（2）、线切割丝伸缩调节模块（3）和线切割丝（4），其特征在于，所述线切割丝张力调节模块（2）包括上张力调节模块（2-1）和下张力调节模块（2-2），所述上张力调节模块（2-1）和下张力调节模块（2-2）对称安装于底板（1）的上板面左右端，所述线切割丝（4）的两端分别绕设固定于上张力调节模块（2-1）和下张力调节模块（2-2），所述线切割丝伸缩调节模块（3）包括“］”型滑板（3-1）、对称安装于“］”型滑板（3-1）的两推出臂（3-1a）前部的前线切割导轮总成（3-2）和线切割喷水板（3-3），两线切割喷水板（3-3）对称设置于两前线切割导轮总成（3-2）的内侧，所述线切割喷水板（3-3）的中部设有眼膜（3-31），上端设有进水孔（3-32），所述线切割丝（4）的中部穿设前线切割导轮总成（3-2）的V槽和线切割喷水板（3-3）的眼膜（3-31）固定于线切割丝伸缩调节模块（3）上，所述“］”型滑板（3-1）滑动连接于底板（1）的前端，所述上张力调节模块（2-1）包括上丝轮（2-11）、上集丝导电块（2-14）和上线切割导轮总成（2-16），所述下张力调节模块（2-2）包括下丝轮（2-21）、下集丝导电块（2-24）和下线切割导轮总成（2-26），所述上丝轮（2-11）和下丝轮（2-21）单控旋转调节线切割丝（4）的张紧力，所述上集丝导电块（2-14）设置于上丝轮（2-11）的右前方，所述上线切割导轮总成（2-16）设置于上集丝导电块（2-14）的前部，所述下集丝导电块（2-24）设置于下丝轮（2-21）的左前方，所述下线切割导轮总成（2-26）设置于下集丝导电块（2-24）的前部，所述上集丝导电块（2-14）和下集丝导电块（2-24）结构相同，均由黄铜或石墨制作而成，中部开设有槽道，所述槽道设有宽部端和细部端，所述线切割丝（4）由槽道的宽部端穿入，细部端穿出，卡在上线切割导轮总成（2-16）和下线切割导轮总成（2-26）的V槽内，所述上集丝导电块（2-14）和下集丝导电块（2-24）通过导线外接脉冲电源，使线切割丝（4）通入电流，与待加工工件产生放电，所述“］”型滑板（3-1）包括限位部和设置于限位部后部的滑动部，所述限位部的厚度大于底板（1）的厚度而限位于底板（1）的前部，所述前线切割导轮总成（3-2）和线切割喷水板（3-3）设置于限位部的上板面，通过滑动部沿底板（1）的底板面前后滑动，所述“］”型滑板（3-1）带动线切割丝（4）前后伸缩运动，所述滑动部的两推出臂（3-1a）中部纵向开设有长条孔，所述底板（1）的底板面前部左右端分别垂直向上开设有螺纹孔，两个螺纹孔分别与两个长条孔的孔位对齐，通过固定螺栓（1-2）依次穿设长条孔和螺纹孔而配合锁紧，所述“］”型滑板（3-1）固定于底板（1）上，所述底板（1）上纵向贯穿有堆孔（1-1），可伸缩电火花线切割走丝模块通过所述堆孔（1-1）固定在机床的刀架上。

2.根据权利要求1所述的可伸缩电火花线切割走丝模块，其特征在于：所述线切割喷水板（3-3）为中走丝喷水板，所述眼膜（3-31）为黄铜红宝石眼膜，用于冲水与穿丝，所述进水孔（3-32）外接水泵输出水管。

3.根据权利要求1所述的可伸缩电火花线切割走丝模块，其特征在于：所述上张力调节模块（2-1）包括上丝轮（2-11）、上直流电机（2-12）、上直流电机减速器（2-13）、上集丝导电块（2-14）、上压力传感器（2-15）和上线切割导轮总成（2-16），所述上直流电机（2-12）通过上直流电机支架（2-17）支撑于底板（1）上，所述上直流电机减速器（2-13）安装于上直流电机（2-12）前端，所述上直流电机减速器（2-13）为齿轮式，不自锁，所述上直流电机减速器（2-13）的输出轴固定连接于上丝轮（2-11）的中部，可带动上丝轮（2-11）同步转动，所述上集丝导电块（2-14）、上压力传感器（2-15）和上线切割导轮总成（2-16）均固定于底板（1）上，所述上压力传感器（2-15）压设于上集丝导电块（2-14）和上线切割导轮总成（2-16）之间的线切割丝（4）上。

4.根据权利要求3所述的可伸缩电火花线切割走丝模块，其特征在于：所述下张力调节模块（2-2）包括下丝轮（2-21）、下直流电机（2-22）、下直流电机减速器（2-23）、下集丝导电块（2-24）、下压力传感器（2-25）和下线切割导轮总成（2-26），所述下直流电机（2-22）通过下直流电机支架（2-27）支撑于底板（1）上，所述下直流电机减速器（2-23）安装于下直流电机（2-22）前端，所述下直流电机减速器（2-23）为齿轮式，不自锁，所述下直流电机减速器（2-23）的输出轴固定连接于下丝轮（2-21）的中部，可带动下丝轮（2-21）同步转动，所述下集丝导电块（2-24）、下压力传感器（2-25）和下线切割导轮总成（2-26）均固定于底板（1）上，所述下压力传感器（2-25）压设于下线切割导轮总成（2-26）和下集丝导电块（2-24）之间的线切割丝（4）上。

5.根据权利要求4所述的可伸缩电火花线切割走丝模块，其特征在于：所述上丝轮（2-11）和下丝轮（2-21）均通过轴承连接于底板（1）上，所述上丝轮（2-11）和下丝轮（2-21）结构相同，包括自上而下依次固定连接的顶盘（2-3）、绕丝柱（2-4）和底盘（2-5），所述顶盘（2-3）、绕丝柱（2-4）和底盘（2-5）均由工程塑料制作而成，所述顶盘（2-3）和绕丝柱（2-4）上分别纵向开设有上槽道和下槽道，所述上槽道和下槽道上下贯通，所述下槽道向绕丝柱（2-4）侧壁贯穿出槽孔，所述上槽道中安装有丝压紧板（2-6），所述丝压紧板（2-6）中部开设有螺纹孔，所述下槽道底端的绕丝柱（2-4）板面上还凹设有固定孔（2-7），线切割丝（4）一端置于固定孔（2-7）中，通过丝端压紧螺栓（2-8）与丝压紧板（2-6）和固定孔（2-7）的配合锁紧，丝端压紧螺栓（2-8）下端伸入固定孔（2-7）中并压紧固定住线切割丝（4），所述底板（1）上还固定有霍尔传感器（2-9），所述底盘（2-5）上固定有小磁铁（2-10）。

6.根据权利要求5所述的可伸缩电火花线切割走丝模块，其特征在于：所述底板（1）的底板面左右端平行凸设有支撑板（1-3），所述支撑板（1-3）长度与滑动部长度相同，两个支撑板（1-3）的间距与“］”型滑板（3-1）的宽度相吻合，限位“］”型滑板（3-1）沿支撑板（1-3）前后滑动。

7.权利要求1～6任一所述可伸缩电火花线切割走丝模块的控制系统，包括第一开关（5）、第二开关（6）、第三开关（7）、第四开关（8）、第五开关（9）、第六开关（10）、可调电阻（11），第一继电器（12）、第二继电器（13）、上直流电机控制器（14）、下直流电机控制器（15）、显示器（16）、蜂鸣器（17）、主控装置（18）和供电装置，其特征在于，所述可调电阻（11）通过第一继电器（12）与上直流电机（2-12）电性连接或通过第二继电器（13）与下直流电机（2-22）电性连接，上直流电机控制器（14）通过第一继电器（12）连接上直流电机（2-12），下直流电机控制器（15）通过第二继电器（13）连接下直流电机（2-22），所述上直流电机控制器（14）和下直流电机控制器（15）分别控制上直流电机（2-12）和下直流电机（2-22）带动上丝轮（2-11）和下丝轮（2-21）正反转运动，所述第一开关（5）为自锁开关，用于控制往复走丝，所述第二开关（6）、第三开关（7）、第四开关（8）、第五开关（9）和第六开关（10）均为自复位开关，用于丝断后调节换丝，所述第一开关（5）、第二开关（6）、第三开关（7）、第四开关（8）、第五开关（9）、第六开关（10）、上直流电机控制器（14）、下直流电机控制器（15）、显示器（16）、蜂鸣器（17）、上压力传感器（2-15）、下压力传感器（2-25）和两个霍尔传感器（2-9）分别与主控装置（18）电性连接，所述供电装置供电显示器（16）、主控装置（18）、上压力传感器（2-15）、下压力传感器（2-25）和霍尔传感器（2-9）。

8.根据权利要求7所述的控制系统，其特征在于：所述主控装置（18）为AT89C51单片机，所述AT89C51单片机内编程有控制程序，所述控制程序为：启动主控装置（18），打开第一开关（5），上压力传感器（2-15）和下压力传感器（2-25）实时检测线切割丝（4）的张紧力，当任一压力传感器的检测压力大于压力阈值P时，主控装置（18）控制蜂鸣器（17）报警，当两个压力传感器的检测压力均小于压力阈值P时，显示器（16）实时显示霍尔传感器（2-9）检测的上丝轮（2-11）和下丝轮（2-21）的绕丝圈数并存储于主控装置（18）中，当任一丝轮的绕丝圈数小于等于圈数阈值C时，主控装置（18）控制蜂鸣器（17）报警，当两个丝轮的绕丝圈数均大于圈数阈值C时，主控装置（18）控制上直流电机控制器（14）驱动上直流电机（2-12）带动上丝轮（2-11）顺时针转动，下直流电机（2-22）通过第二继电器（13）连接可调电阻（11），形成阻尼器，下丝轮（2-21）通过线切割丝（4）的拉动顺时针转动放丝至绕丝圈数为C+1时，主控装置（18）控制下直流电机控制器（15）驱动下直流电机（2-22）带动下丝轮（2-21）逆时针转动，上直流电机（2-12）通过第一继电器（12）连接可调电阻（11），形成阻尼器，上丝轮（2-11）通过线切割丝（4）拉动逆时针转动放丝至绕丝圈数为C+1，如此，往复走丝，按下第二开关（6），主控装置（18）对存储的两个丝轮的绕丝圈数归零，按下第三开关（7），主控装置（18）控制上直流电机控制器（14）驱动上直流电机（2-12）带动上丝轮（2-11）逆时针转动，按下第四开关（8），主控装置（18）控制下直流电机控制器（15）驱动下直流电机（2-22）带动下丝轮（2-21）顺时针转动，按下第五开关（9），主控装置（18）控制上直流电机控制器（14）驱动上直流电机（2-12）带动上丝轮（2-11）顺时针转动，按下第六开关（10），主控装置（18）控制下直流电机控制器（15）驱动下直流电机（2-22）带动下丝轮（2-21）逆时针转动。

9.根据权利要求8所述的控制系统，其特征在于：所述压力阈值P为10N，所述圈数阈值C为5圈。

10.权利要求7～9任一所述控制系统的控制方法，包括线切割丝（4）的换丝方法和走丝控制方法，其特征在于：

所述线切割丝（4）的换丝方法，步骤为：启动主控装置（18），按下第三开关（7）和第四开关（8），主控装置（18）控制上直流电机控制器（14）驱动上直流电机（2-12）带动上丝轮（2-11）逆时针转动，控制下直流电机控制器（15）驱动下直流电机（2-22）带动下丝轮（2-21）顺时针转动，断裂的线切割丝（4）分别从两个丝轮的绕丝柱（2-4）上释放，旋转丝端压紧螺栓（2-8），以松开对线切割丝（4）的固定，即可拆除掉废旧线切割丝（4），按下第二开关（6），主控装置（18）对存储的两个丝轮的绕丝圈数归零，将新线切割丝（4）的首端由上丝轮（2-11）的槽孔插入固定孔（2-7）中，旋拧丝端压紧螺栓（2-8），通过丝端压紧螺栓（2-8）与丝压紧板（2-6）和固定孔（2-7）的配合锁紧，线切割丝（4）固定于上丝轮（2-11）的固定孔（2-7）中，按下第五开关（9），主控装置（18）控制上直流电机控制器（14）驱动上直流电机（2-12）带动上丝轮（2-11）顺时针转动以缠绕新线切割丝（4），同时上丝轮（2-11）附近的霍尔传感器（2-9）开始计算上丝轮（2-11）的绕丝圈数并存储于主控装置（18）中，缠绕数圈后，关闭第五开关（9），上丝轮（2-11）停止缠绕，将新线切割丝（4）的末端由上集丝导电块（2-14）的槽道宽部端穿入，细部端穿出，依次卡在上线切割导轮总成（2-16）和上伸缩调节模块的前线切割导轮总成（3-2）的V槽内，上压力传感器（2-15）压设于上线切割导轮总成（2-16）和上集丝导电块（2-14）之间的线切割丝（4）上，再依次穿设上伸缩调节模块的眼膜（3-31）、下伸缩调节模块的眼膜（3-31），依次卡在下伸缩调节模块的前线切割导轮总成（3-2）和下线切割导轮总成（2-26）的V槽中，再穿设下集丝导电块（2-24）的槽道，下压力传感器（2-25）压设于下线切割导轮总成（2-26）和下集丝导电块（2-24）之间的线切割丝（4）上，新线切割丝（4）的末端由下丝轮（2-21）的槽孔插入固定孔（2-7）中，旋拧丝端压紧螺栓（2-8），通过丝端压紧螺栓（2-8）与丝压紧板（2-6）和固定孔（2-7）的配合锁紧，线切割丝（4）固定于下丝轮（2-21）的固定孔（2-7）中，按下第六开关（10），主控装置（18）控制下直流电机控制器（15）驱动下直流电机（2-22）带动下丝轮（2-21）逆时针转动，同时下丝轮（2-21）附近的霍尔传感器（2-9）开始计算下丝轮（2-21）的绕丝圈数并存储于主控装置（18）中，直至拉紧新线切割丝（4）；

所述线切割丝（4）的走丝控制方法，步骤为：启动主控装置（18），打开第一开关（5），上压力传感器（2-15）和下压力传感器（2-25）分别实时检测线切割丝（4）的张紧力，当两个压力传感器的检测压力均小于压力阈值P时，显示器（16）实时显示霍尔传感器（2-9）检测的上丝轮（2-11）和下丝轮（2-21）的绕丝圈数并存储于主控装置（18）中，当两个丝轮的绕丝圈数均大于圈数阈值C时，主控装置（18）控制上直流电机控制器（14）驱动上直流电机（2-12）带动上丝轮（2-11）顺时针转动，下直流电机（2-22）通过第二继电器（13）连接可调电阻（11），形成阻尼器，下丝轮（2-21）通过线切割丝（4）的拉动顺时针转动放丝至绕丝圈数为C+1时，主控装置（18）控制下直流电机控制器（15）驱动下直流电机（2-22）带动下丝轮（2-21）逆时针转动，上直流电机（2-12）通过第一继电器（12）连接可调电阻（11），形成阻尼器，上丝轮（2-11）通过线切割丝（4）拉动逆时针转动放丝至绕丝圈数为C+1，如此，往复走丝，当任一丝轮的绕丝圈数小于等于圈数阈值C时，蜂鸣器（17）报警，检查绕丝是否故障并配合第三开关（7）、第四开关（8）、第五开关（9）和第六开关（10）重新绕丝以排除故障，当任一压力传感器的检测压力大于压力阈值P时，蜂鸣器（17）报警，检查线切割丝（4）是否被工件夹住并排除障碍。

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