[实用新型]具有机械减振和重力恒张力双功能的运丝机构

说明书

本实用新型提出一种具有机械减振和重力恒张力双功能的运丝机构，包括上紧丝轮、下紧丝轮、上减振器、下减振器、连接板导轨、连接板、重锤、导轨副、上紧丝座、下紧丝座；连接板与连接板导轨之间的滑动配合；导轨副设立于连接板的上部位置和下部位置，导轨副与连接板导轨相平行；上、下紧丝轮转动支撑于各自上、下紧丝座上，上、下紧丝座经所述导轨副滑动连接于连接板的各自上、下部位置，上、下紧丝座支撑于各自上、下减振器；连接板与重锤直接连接，或由绳索经重锤换向轮与重锤连接。本方案采用了纯机械控制，具有结构简单、制造过程中不用繁琐的机‑电结合的调试、工作稳定可靠、制造方便、成本低廉和更易推广等优点。

技术领域

本实用新型涉及往复运丝型数控电火花线切割机技术领域，具体涉及具有机械减振和重力恒张力双功能的运丝机构。

背景技术

往复走丝型电火花线切割机采用耐高温的金属丝作为电极丝。电极丝单层缠绕在储丝筒表面，在切割加工中，电极丝从储丝筒上依次拽出参加放电加工，储丝筒周期性地往复改变高速旋转方向和轴向移动方向，实现用一根有限长度的电极丝完成对一个工件长时间的切割加工。恒定的电极丝张力和稳定的电极丝运动，是所有线电极放电加工机床获得高效率加工、较优加工精度和切割质量的二项必要条件。往复走丝型电火花线切割机床经使用后发现：经受长时间电火花放电在张力的拉伸下电极丝会产生自行伸长，造成储丝筒上预紧的电极丝张力在加工中逐渐下降；发现电极丝存在振动。这是此类电火花线切割机特有二顼技术难题，它们影响电火花放电加工的稳定性，是造成国产此类机床在加工精度和切割质量等方面，差于进口单向低速走丝电火花线切割机的两个主要原因。

目前使用的运丝机构有以下几种：

重锤紧丝机构。此机构典型结构如图1所示，从储丝筒1拽出的电极丝10，在由放电加工区12分隔为上部(或者下部)的走丝回路上，插入了由左上换向轮2、右上换向轮4、上紧丝轮6、绳索24和重锤91组成一个紧丝机构。其设计思想是利用重锤的恒定重力来将环状电极丝张力恒定在1/2重锤的重力上。该方案存在以下三个缺陷：1. 在动态情况下，由于储丝筒1全跳动允差造成电极丝上存在着纵波振动，这些振动不但直接造成了电极丝与工件间放电加工的不稳定，并且电极丝的纵波振动经上紧丝轮6以二倍振动力作用于重锺，造成重锤的振动，从而使得在电极丝的张力上叠加上一个+/-MA动态力（M为重锺质量；A为重锤振动加速度）；2. 两个方向运丝时，由于上半部(或下半部)电极丝交替处于“收丝”和“放丝”两种不同的状态，从而重锤受到振动力的大小不相同，造成叠加在电极丝的上述动态力大小也不同；3. 由于在环形电极丝的上半圈（或者下半圈）里增加了三个轮子，在往复正、反向运丝时，放电加工区这段电极丝所要拖动的负载-轮子数量发生周期性变化，从而造成这段电极丝实际张力也随往复走丝方向改变发生大小变化。三者的结果不但影响切割效率和切割精度，还加深切割表面留下的往复走丝条纹。

双边弹簧紧丝机构。此机构典型结构如图2所示，1是储丝筒，2、20为换向轮，11和13分别为上、下导轮，12为放电加工区，在电极丝10的上部和下部分别各插入一个由上紧丝轮6、上拉伸长弹簧21、下紧丝轮18、下拉伸长弹簧22组成的两个紧丝机构。该技术方案存在的问题是：1. 电极丝伸长后拉伸弹簧会缩短加以补偿，根据物理学中的胡克定律，随着拉伸弹簧伸长长度的缩短，其弹性力F按比例下降，这样造成电极丝张力1/2F也同步下降，所以该机构仅仅减缓环状电极丝张力下降的速度，并不能真正实现电极丝恒定张力控制。2.在减振方面，弹簧是一个储能元件，不能衰减振动的能量达到减振的效果；弹簧还有其固有频率，尤其在采用多次切割工艺时，需要变频调节储丝筒1的转速，电极丝纵波振动的某一阶谐波有可能接近该固有频率，此时弹簧机构将发生共振，更不利线电极放电加工的稳定性。

公告号为CN201410320795.4的中国专利《一种精确闭环控制电极丝张的电火花线切割机运丝机构》，是一种采用测力传感器、控制电路和执行电机动态控制的恒张力运丝机构。对于由储丝筒径向跳动产生的电极丝纵波振动，该机构没有减振功能。这样该方案可以解决电极丝恒张力的问题，但是无法衰减电极丝的振动，所以线电极与工件间电火花放电不稳定的问题继续存在，从而影响了切割效率、精度和工件的表面质量。