[实用新型]一种精确闭环控制电极丝张力的电火花线切割机运丝机构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种电火花线切割机，具体涉及双向往复运丝型电火花线切割机使用的一种精确闭环控制电极丝张力的运丝机构。

背景技术

电火花线切割机是利用电极丝与工件间在工作液中发生电火花脉冲放电产生的电蚀效应进行线切割加工。由于贮丝筒上单层缠绕电极丝的长度有限，需要贮丝筒作正、反方向频繁往复交替换向，才能维持长时间的连续电火花线切割加工。要想获得高效率、高精度和高质量的线切割加工，就要求在放电加工区往复高速运动的电极丝，必须受控在一个稳定张力的作用下被拉直，这样柔软有弹性的电极丝与工件之间才能有一个稳定的电火花脉冲放电环境。所以电火花线切割机对电极丝张力控制性能的优劣，直接决定了此类机床的切割效率和加工质量。

为了实现对线电极张力的控制，现市场上已有好几种带电极丝张力控制功能的运丝机构。其中，具代表性的较先进的运丝机构，可参见公告号为CN201493578U的中国实用新型专利。该实用新型专利公开的运丝机构结构如图1所示：包括环形封闭电极丝1、贮丝筒2、分别位于线切割机上、下线架3、4端部的上导轮5和下导轮6，以及相对线切割机的立柱7沿水平方向滑动连接的第一换向臂9和第二换向臂10；第一换向臂9两端支撑有上、下第一换向轮11、12，第二换向臂10两端支撑有上、下第二换向轮13、14；所述环状封闭电极丝1从贮丝筒2开始，先后经上第二换向轮13、上第一换向轮11、上导轮5、下导轮6、下第一换向轮12、下第二换向轮14，最后再返回至贮丝筒2。所述第一换向臂9与固定在立柱7上的测力传感器8接触用于张力检测，而第二换向臂10由电机15驱动用于张力控制。

发明人分别对环状封闭电极丝1上由各只相邻导轮或换向轮分隔成的各段电极丝，进行电极丝张力动态测试。测量的结果表明：在双向交替运丝时，环状封闭电极丝1中各段电极丝的动态张力的大小，是随着贮丝筒2“收丝”和“放丝”次序的变化而呈现交替变化。即呈现距离贮丝筒2“收丝”越近电极丝段上的动态张力就越大；反之，距贮丝筒2“放丝”越近的电极丝段上的动态张力就越小。这现象如同杂技自行车，在正方向往前均速骑时，上半部链条永远处于张紧状态，而下半部链条永远处于松弛状态；在反方向往后均速骑时，上、下两部分链条的张紧和松驰两种状态则反之。总之，在往复双向运丝时，环状封闭电极丝1的上、下部分张力的大小是交替改变的，并且越靠近贮丝筒2的“收丝”和“送丝”的区域，其最大张力与最小张力差别就越大。如果是对称的运丝结构，处于结构对称位置中心的放电加工区那段电极丝受贮丝筒2的交替换向影响为最小，那段电极丝的张力约为靠近贮丝筒2附近，处于“收丝”状态较大张力值和处于“送丝”状态较小张力二者的平均值。

对上述现有技术运丝构进行力学分析：作用于第一换向臂上有水平方向的分力Fx和垂直于运丝平面的扭矩My。扭矩My的大小=环状封闭电极丝1上、下两部分张力两倍之差值，乘上第一换向臂9安装上第一换向轮11、下第一换向轮12轴间距的一半。该扭矩My由固定第一换向臂9的上导轨第一滑块16和下导轨第一滑块17所共同产生的反向扭矩所平衡。水平方向分力Fx=上、下环状电极丝部分中之较小张力的四倍。该水平分量Fx经第一换向臂施加到固定于立柱7的测力传感器8上。由于贮丝筒2在交替换向运动时，上、下第一换向轮都分别处在靠贮丝筒2的“收丝”和“送丝”的区域，由此可见，该现有技术运丝机构中的测力传感器8所检测到的环状封闭电极丝1的张力与真正环状电极丝张力之间有较大的误差，进而使其伺服控制的环状封闭电极丝1的张力同样也存在较大的误差。

发明内容

本实用新型目的是提供一种精确闭环控制电极丝张力的电火花线切割机运丝机构，以解决现有技术存在的张力实时动态控制不精确的问题。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种精确闭环控制电极丝张力的电火花线切割机运丝机构，包括环形封闭电极丝、贮丝筒、若干换向轮、测力传感器、驱动装置、位于线切割机上线架端部的上导轮以及位于线切割机下线架端部的下导轮；

所述运丝机构还包括一上张紧轮和一下张紧轮，该上张紧轮和下张紧轮上下相距布置，且两者间以一连接板连接；所述上张紧轮、下张紧轮和连接板组成一张紧件；该张紧件沿竖直方向相对线切割机的立柱滑动连接；

所述张紧件经所述测力传感器与驱动装置传动连接，所述测力传感器的一端与张紧件固定连接，其另一端与驱动装置传动连接；并且，所述上张紧轮、下张紧轮、测力传感器与驱动装置作用力的方向处在在同一个轴线上；