CN210080894U - 一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，它包括张力显示屏、支撑架、张力检测器、丝盘、丝盘步进电机、丝盘保持套、丝盘安装轴、左平面轴承、右平面轴承、同步带轮和同步带，通过丝盘步进电机带动同步带传动，同步带带动丝盘自动供丝，钼丝末端连接丝筒，在丝盘和丝筒之间使用张力检测器测量张力，通过张力反馈控制丝盘步进电机转速使得钼丝的张力控制在一定范围内从而实现恒张力上丝；为了保证张力检测器的稳定工作，在丝盘和张力检测器之间使用恒张角导轮，一方面控制丝盘出丝的稳定性，另一方面控制张力检测器检测张角，实现装置稳定工作。本实用新型可以大大节省换丝时间，提高换丝稳定性，同时保护工人双手，提高生产效率。

Description

一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置

技术领域

本实用新型属于电火花线切割硬件设计领域，涉及一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置。

背景技术

电火花线切割加工是通过电极丝接脉冲电源的负极，工件接脉冲电源的正极，高频脉冲电源通电后，当工件与电极丝之间的距离小于放电距离时，脉冲电能使介质(工作液)电离击穿，形成放电通道，在电场力的作用下，大量的带负电荷的电子高速奔向正极，带正电荷的离子奔向负极，由于电离而产生的高温使工件表面熔化，甚至汽化，使金属随着电极丝的移动及工作液的冲击而被抛出，从而在工件表面形成凹坑。在高温区中由于极性效应，电极丝与工件分配的能量不一样，因而电极丝与工件的表面温度也不一样，并且由于电极丝的熔化温度要大大高于工件材料的熔化温度，同时电极丝又在高速离开高温区，因而在高温区中电极的蚀除量要大大小于工件的蚀除量，这就使得工件表面形成较大的凹坑，而在电极丝的表面形成很小的凹坑，由于加工过程是连续的，步进电机受到控制不断进给，以保持电极丝与工件之间维持放电所必须的间隙，因而工件就逐步被切出一条缝隙。

在实际加工生产中，由于高速走丝线切割加工时钼丝工作条件恶劣，在工作一定时间后或者参数设置不当会产生断丝问题，由于高速线切割丝筒上的钼丝较长且一般粗细在0.18mm，在手动上丝时容易划伤工人双手，同时手动控制上丝张力不恒定，在上丝完成后还需要反复调整运丝张紧力。为了提高换丝效率及保护使用者安全健康，设计了该恒张力换丝的装置。

实用新型内容

为解决高速线切割换丝时存在的效率及安全问题，本实用新型提供一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，通过该装置可以帮助操作者更快更安全实现换丝过程，从而大大节省换丝时间，提高换丝稳定性，同时保护工人双手，提高生产效率。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，它包括张力显示屏、支撑架、张力检测器、丝盘、丝盘步进电机、丝盘保持套、丝盘安装轴、左平面轴承、右平面轴承、同步带轮和同步带，张力显示屏、张力检测器、丝盘步进电机、左平面轴承和右平面轴承均固定在支撑架上，张力显示屏与张力检测器电连接，支撑架固定在机床立柱上，丝盘通过丝盘保持套卡紧，丝盘保持套套在丝盘安装轴的一端，丝盘安装轴的两端分别固定在左平面轴承和右平面轴承上，丝盘安装轴的另一端以及丝盘步进电机的驱动轴上均套有一个同步带轮，两个同步带轮通过同步带传动连接，支撑架的下方有丝筒和丝筒步进电机，通过丝筒步进电机和丝盘步进电机控制钼丝的速度和方向，通过张力检测器检测钼丝的张力，利用张力检测器反馈的张力与预设张力对比，从而对上丝时钼丝的张力进行调整，实现钼丝张力的可控。

本装置通过丝盘步进电机带动同步带转动，同步带带动丝盘安装轴转动控制自动出丝，钼丝末端连接丝筒，在丝盘和丝筒之间设置一个张力检测器，从丝盘出来的钼丝通过该张力检测器检测上到丝筒上的钼丝的张力，通过张力反馈控制丝盘步进电机转速，使得钼丝的张力控制在一定范围内从而实现恒张力上丝。如果张力过大则增加电机转速，如果张力过小则减小电机转速。

进一步地，丝盘保持套带有方形孔结构，与丝盘安装轴上的方形轴相配合，从而能避免丝盘与丝盘安装轴之间的相对转动，同时丝盘安装轴的一端通过螺母压紧，从而实现可靠连接丝盘与丝盘安装轴的作用，同时在丝盘用完后拧开螺母就可以更换丝盘，使用方便。

进一步地，丝盘保持套上设置有与丝盘内侧的辐肋形状相贴合的凹槽，在装置工作时，通过丝盘保持套卡紧丝盘，同时丝盘保持套便于拆装。

进一步地，丝筒步进电机采用伺服电机，丝筒步进电机的尾部设置有增量式光电编码器，利用增量式光电编码器收集包括电机转速和电机转动圈数在内的信息，利用电机转速调整张力大小，利用电机转动圈数计算钼丝长度，实现钼丝长度及上丝时张力的可控。

进一步地，丝盘的出丝口与张力检测器之间设置有用来保持与张力检测器相连接的钼丝张角角度的恒张角导轮，该恒张角导轮使用专用安装基座固定在支撑架上，在安装时利用激光笔等辅助装置确保恒张角导轮和张力检测装置导轮在同一平面上，一方面可以维持丝盘出丝的稳定性，另一方面保证张力检测器张力的角度，保证张力检测器正常工作。

进一步地，丝盘步进电机设置成浮动状态，电机安装孔设置成长孔，在电机前方使用压紧装置如楔形块紧定螺钉等来调节电机位置，在同步带松弛以后松开电机安装螺钉，利用压紧装置增大同步带中心距，随后拧紧安装螺钉，从而实现同步带中心距可调的状态。

进一步地，同步带上设置有偏心张紧轮，为了防止在装置工作时因为同步带松弛对传动精度产生影响，在同步带上增设张紧轮，等到时间长了以后同步带松弛时引起装置转动回程差，在同步带松弛后利用张紧轮张紧，提高装置工作稳定性。

进一步地，通过旋转张力检测器，使得在装置工作时钼丝合力方向垂直于张力检测器敏感方向，实现张力检测器精确工作。

进一步地，支撑架通过螺钉固定在机床立柱上，在不影响机床正常使用的同时也方便拆装调整。

进一步地，使用钣金等加工方式制作上丝装置壳体，为减少加工工作量及零件复杂程度可以使用分块零件拼接壳体，利用钣金方式弯曲出简单形状以后使用螺钉拼装外形，可以大大减少加工成本。

有益效果：

1.本实用新型使用丝盘步进电机控制丝盘出丝，使用丝筒步进电机控制丝筒收丝，可以解放工人双手，提高上丝稳定性。不同于市场常见的纯物理工作的换丝辅助装置，本实用新型使用丝盘步进电机及同步带轮控制丝盘出丝，稳定性好，传动精确。同时，在丝盘和丝筒之间设置了张力检测器，在上丝时能够根据钼丝的松紧自动调节丝盘电机转速，使得上丝时不会因为钼丝松弛造成丝筒乱丝的现象。

2.本实用新型使用带有光电编码器的丝筒步进电机控制丝筒，可以利用丝筒转动圈数统计钼丝长度，可以提高丝盘钼丝的利用率。传统手工上丝由于难以统计上丝的长度，最后往往丝盘剩余的钼丝长度仅够上满丝筒一半，在后期切割时容易造成断丝现象，而本实用新型由于在丝筒步进电机上增设了编码器，可以可靠计算上丝总长度，在使用时可以根据丝盘钼丝总长度计算单次上丝长度，在实际使用时统一了钼丝长度，实现生产的标准化。

3.本实用新型属于外挂装置，一般工厂线切割断丝周期相对较长，将本实用新型设计为可拆装模式，可以使用一台换丝装置为多台机器换丝，操作熟练后可以大大减少换丝时间，提高工厂生产效率。

附图说明

图1为本实用新型高速走丝线切割恒张力换丝装置的正视图；

图2为本实用新型高速走丝线切割恒张力换丝装置的右视图；

图3为本实用新型张力检测器工作流程图；

图4为本实用新型丝盘安装轴与丝盘的装配示意图；

图中：1-增量式光电编码器，2-丝筒步进电机，3-丝筒，4-张力显示屏，5-支撑架，6-张力检测器，7-恒张角导轮，8-丝盘，9-机床立柱，10-丝盘步进电机，11-丝盘保持套，111-凹槽，12-丝盘安装轴，121-方形轴，13-左平面轴承，14-右平面轴承，15-同步带轮，16-同步带。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型提出一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，如图1和图2所示，包括张力显示屏4、支撑架5、张力检测器6、恒张角导轮7、丝盘8、机床立柱9、丝盘步进电机10、丝盘保持套11、丝盘安装轴12、左平面轴承13、右平面轴承14、同步带轮15和同步带16。所有零部件利用螺栓固定在支撑架5上，该装置外壳通过螺纹孔固定在机床立柱9上，该装置高度可调。如图4所示，在丝盘安装轴12上设置有方形轴121用来安装丝盘保持套11，丝盘保持套11上设置有与丝盘8的辐肋相贴合的凹槽111来卡紧丝盘8。

本装置在丝筒3断丝除去废丝后使用，从丝盘8处引丝至丝筒3处固定，钼丝在安装时通过恒张角导轮7和张力检测器6，保持钼丝在张力检测器6处形成的夹角恒定。张力检测装置利用应变片检测悬臂梁变形来间接检测钼丝张力，此处张力检测器6原理不一，只需要能准确迅速检测钼丝张力即可。钼丝安装好后启动该装置，事先设置好丝筒步进电机2转动圈数以及张力检测器6张力控制范围。本装置控制部分采用单片机或者工业PLC，只需要能对电机转速精确控制即可。开动本装置后，丝筒步进电机2、丝盘步进电机10和张力检测器6同时开始工作。根据恒张力上丝流程图(图3)，当钼丝张力小于设定张力时，丝盘步进电机10转速减慢，利用丝盘步进电机10和丝筒步进电机2的转速差张紧钼丝，当钼丝张力大于设定张力时，丝盘步进电机10减速来张紧钼丝。当丝筒步进电机2转动了指定圈数后停止工作，此时切断钼丝手动穿丝完成上丝工作。

本装置可以实现恒张力自动上丝，传统的手动上丝需要操作人员同时操作丝筒与丝盘，上丝不稳定，也对操作人员熟练度要求较高，本装置的广泛运用可以节省人力资源、实现稳定上丝。

对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，其特征在于：它包括张力显示屏(4)、支撑架(5)、张力检测器(6)、丝盘(8)、丝盘步进电机(10)、丝盘保持套(11)、丝盘安装轴(12)、左平面轴承(13)、右平面轴承(14)、同步带轮(15)和同步带(16)，张力显示屏(4)、张力检测器(6)、丝盘步进电机(10)、左平面轴承(13)和右平面轴承(14)均固定在支撑架(5)上，张力显示屏(4)与张力检测器(6)电连接，支撑架(5)固定在机床立柱(9)上，丝盘(8)通过丝盘保持套(11)卡紧，丝盘保持套(11)套在丝盘安装轴(12)的一端，丝盘安装轴(12)的两端分别固定在左平面轴承(13)和右平面轴承(14)上，丝盘安装轴(12)的另一端以及丝盘步进电机(10)的驱动轴上均套有一个同步带轮(15)，两个同步带轮(15)通过同步带(16)传动连接，支撑架(5)的下方有丝筒(3)和丝筒步进电机(2)。

2.根据权利要求1所述的用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，其特征在于：所述丝盘保持套(11)带有方形孔结构，与丝盘安装轴(12)上的方形轴(121)相配合，同时丝盘安装轴(12)的一端通过螺母压紧。

3.根据权利要求1所述的用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，其特征在于：所述丝盘保持套(11)上设置有与丝盘(8)内侧的辐肋形状相贴合的凹槽(111)。

4.根据权利要求1所述的用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，其特征在于：所述丝筒步进电机(2)采用伺服电机，丝筒步进电机(2)的尾部设置有增量式光电编码器(1)。

5.根据权利要求1所述的用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，其特征在于：所述丝盘(8)的出丝口与所述张力检测器(6)之间设置有用来保持与张力检测器(6)相连接的钼丝张角角度的恒张角导轮(7)。

6.根据权利要求1所述的用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，其特征在于：所述同步带(16)上设置有偏心张紧轮。

7.根据权利要求1所述的用于高速走丝线切割恒张力换丝的装置，其特征在于：所述支撑架(5)通过螺钉固定在机床立柱(9)上。

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