[发明专利]一种恒张力运丝装置及测力方法

说明书

一种恒张力运丝装置及测力方法，包括储丝筒、电极丝、上排丝轮、下排丝轮、紧丝机构、上导轮及下导轮；其特征在于：还包括上测力轮、上测力传感器、下测力轮、下测力传感器以及张力控制电路；紧丝机构包括连接板、连接板驱动装置、上紧丝轮、上减振器、下紧丝轮以及下减振器；在电极丝的运丝路径上，上测力轮位于上紧丝轮与上导轮之间，下测力轮位于下紧丝轮与下导轮之间；在连接板移动过程中，电极丝与上测力轮接触的包角以及电极丝与下测力轮接触的包角保持不变；放电加工区上端的电极丝张力通过上测力轮传递至上测力传感器；放电加工区下端的电极丝张力通过下测力轮传递至下测力传感器，两部分张力相加，作为控制电极丝恒张力闭环控制的依据。

技术领域

本发明涉及一种往复运丝型数控电火花线切割机，具体涉及一种由三个两类不同功能机构以串联形式，组成一种具有电极丝恒张力控制和稳定运丝两项特性的运丝装置。

背景技术

电火花线切割机是用细金属丝为线电极与工件之间发生电火花脉冲放电，利用脉冲放电所产生的电蚀效应，来进行切割加工的一种特种加工机床。恒定的线电极张力和稳定的运丝，是此类机床获得较高加工效率和较优加工质量的二项必要条件。国外仅生产单向低速运丝型电火花线切割机，它采用线电极单方向运丝并且一次性使用，走丝速度低于0.2m/sec，较容易地同时满足此二项运丝的必要条件。使用成本较低的国产往复高速运丝型电火花线切割机床，使用耐高温的电极丝为线电极，在一次切割加工时，电极丝以8-15m/sec高速运丝；为了实现用一根有限长度的电极丝完成对一个工件的长时间切割加工，需要频繁地往复改变其运丝方向。在往复和高速运丝的特殊环境下，该机床要同时满足上述二项必要条件，并且能够长期稳定可靠工作，存在着许多技术上的困难。目前已有多种电极丝张力控制装置，但是真正能批量生产投放市场，目前主要有弹簧式张力控制机构和电极丝张力闭环控制机构二种。

公告号为CN203254023U弹簧式电极丝张力可调运丝机构是一种典型的使用弹簧变形产生的弹力控制电极丝张力的运丝机构。在这些装置中，在上、下丝臂或立柱上各固定安装一套弹簧张力可调装置，利用装置中弹簧弹性变形产生的弹力，分别施加在环状电极丝的上、下两个部位上，来控制往复运丝时电极丝张力。实际切割加工中，在张力的拉伸下反复参加电火花局部温度高达一万度左右脉冲放电的电极丝会自行伸长。电极丝张力越大，则电极丝的伸长速度越快。对于从储丝筒缠绕众多电极丝中引出的一个环状电极丝来讲，电极丝的伸长则造成张力的降低。而完成一个模具的切割加工，往往需要短则整天，长则几周的连续切割加工。这样的机构随着弹簧变形其弹性力下降造成电极丝张力的同步下降，从而需要操作工人经常地去调整弹簧变形长度来控制电极丝张力不至于下降过大。在切割加工中每次调整弹簧的弹性变形都会造成电极丝张力从小到大的一次突变，从而在工件表面产生一条阶梯状的不平痕迹。这种利用弹簧弹性变形来调节电极丝张力的机构，只能减少环状电极丝张力下降的速度，不能真正解决在整个加工过程中电极丝张力恒定的技术难题。

申请人于2009年申报并获授权的一项实用新型专利《闭环张力动态控制的电火花线切割运丝机构》（申请号2009202348875），已经批量生产和投放市场多年。与前者对电极丝张力控制原理不同，它把电极丝本身作为一个弹性体，利用胡克定律弹性变形的原理，通过改变其弹性变形长度来直接控制其张力。在施加额定张力情况下，该机构连续切割48小时左右，环状电极丝伸长达到1000mm（第二换向臂移动250mm）时，才需要人工干预将第二换向臂平台移还至起始点。由于伺服闭环控制机构在工作中能将力传感器测到的代表电极丝张力大小的电压，始终调节到与机床数控计算机预置电压值相同，实现了对电极丝张力的闭环控制。这样将第二换向臂平台移动到初始位置的调整，这种调节前后电极丝张力相同，因而不会在切割工件表面留下痕迹。该装置具有长时间无人操作自动控制电极丝张力的优点。但是经大量用户使用后发现该机构存在以下三个缺点：