線切割自動(dòng)緊絲裝置的研究設(shè)計(jì)

陳文

（閩南理工學(xué)院，福建石獅362700）

線切割自動(dòng)緊絲裝置的研究設(shè)計(jì)

陳文

（閩南理工學(xué)院，福建石獅362700）

針對(duì)線切割加工過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生斷絲現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)各種斷絲原因進(jìn)行分析，設(shè)計(jì)一種具有自動(dòng)緊絲功能的緊絲裝置，切割產(chǎn)品時(shí)不抖絲，不松絲，不短路，顯著提高加工效率和加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本。

斷絲；自動(dòng)緊絲；提高加工效率；降低成本

線切割作為我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的一種電火花線切割加工模式，在我國(guó)應(yīng)用極為廣泛。但線切割加工中的斷絲問(wèn)題一直是一個(gè)最普遍的問(wèn)題[1]。它使加工停頓并不得不從頭開(kāi)始，浪費(fèi)了大量時(shí)間，破壞了加工表面的完整性，增加了無(wú)人加工的困難。高速走絲電火花線切割機(jī)的主要優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)率高、加工成本低，但在使用中也存在一定的問(wèn)題。由于線切割機(jī)采用單貯絲筒循環(huán)走絲方式，電極絲張力大小通常由上絲時(shí)絲的拉力決定[2]。然而上絲過(guò)程通常是人工操作，絲的張力是非恒定的，這勢(shì)必影響電極絲的運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。而目前在市場(chǎng)上，電火花線切割機(jī)使用的鉬絲張力產(chǎn)品，無(wú)論是重錘式、彈簧式或其它方式，都只是單一的將鉬絲拉緊，無(wú)法修正和穩(wěn)定張力，所以并不能真正解決鉬絲張力問(wèn)題[3]。電極絲的振動(dòng)對(duì)線切割加工精度和表面粗糙度影響很大，如切割機(jī)運(yùn)絲平穩(wěn)性提高，其加工精度和加工表面質(zhì)量必將提高。研究引起斷絲的各種原因并提出有效的解決方法是十分重要的。

近幾年來(lái)，許多研究單位和制造廠商根據(jù)影響線切割加工精度的各種機(jī)械要素，認(rèn)識(shí)到影響重復(fù)切割精度的因素主要有:（1）電極絲在空間的位置穩(wěn)定性和一致性；（2）坐標(biāo)工作臺(tái)的幾何精度和運(yùn)動(dòng)定位精度；（3）工件本身的應(yīng)力變形等，其中最關(guān)鍵的是電極絲在空間的位置不確定性[4]。而設(shè)計(jì)的線切割自動(dòng)控緊絲裝置是一種智能修正和穩(wěn)定張力的設(shè)備。它恰恰能夠降低電極絲的移動(dòng)速度，能夠大幅度降低導(dǎo)輪的振幅，有助于電極絲空間位置相對(duì)穩(wěn)定，所獲得的加工表面粗糙度為Ra1.02，且加工表面光澤，沒(méi)有明顯的切割條紋，使其始終保持最佳工作狀態(tài)，大零件切割能夠提高產(chǎn)品加工精度、加工效率及加工件表面質(zhì)量，有效提高線切割產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率，延長(zhǎng)鉬絲和線切割機(jī)床的使用壽命。本文主要是克服電火花線切割機(jī)斷絲的不足，設(shè)計(jì)一種自動(dòng)緊絲和增加電極絲空間位置穩(wěn)定性的自動(dòng)緊絲裝置。

1 線切割的運(yùn)絲結(jié)構(gòu)及斷絲原因分析

1.1 線切割的運(yùn)絲結(jié)構(gòu)

線切割機(jī)的運(yùn)絲機(jī)構(gòu)主要是由貯絲筒、線架和導(dǎo)輪組成。運(yùn)絲機(jī)構(gòu)的作用是將繞在貯絲筒上的鉬絲通過(guò)絲架做反復(fù)變換方向的送絲運(yùn)動(dòng)，使鉬絲在整體長(zhǎng)度上均勻參與電火花加工，以保證精度的穩(wěn)定性，同時(shí)可延長(zhǎng)絲的使用壽命。貯絲筒的轉(zhuǎn)動(dòng)是由一只交流電機(jī)帶動(dòng)，絲速按高、中、低共分為五檔。高速運(yùn)絲利于排屑，低速運(yùn)絲傳動(dòng)平穩(wěn)。

1.2 線切割的斷絲原因

線切割的斷絲原因：（1）鉬絲張緊力不適當(dāng)造成的斷絲；（2）張緊機(jī)構(gòu)引起的斷絲；（3）貯絲桶造成的斷絲；（4）鉬絲在貯絲桶上纏繞不合理造成的斷絲；（5）鉬絲沒(méi)有放置在導(dǎo)輪的槽中造成的斷絲；（6）與工件相關(guān)的斷絲；（7）與脈沖電源相關(guān)的斷絲；（8）與電極絲相關(guān)的斷絲[4]。

2 線切割自動(dòng)緊絲裝置的設(shè)計(jì)

如圖1~圖4所示，設(shè)計(jì)的自動(dòng)緊絲裝置包括支架1，支架1上可旋轉(zhuǎn)設(shè)有導(dǎo)輪固定板2，導(dǎo)輪固定板2的兩端均可旋轉(zhuǎn)設(shè)有導(dǎo)輪3，支架1與導(dǎo)輪固定板2之間設(shè)有發(fā)條5，發(fā)條5的一端連接支架1、另一端連接導(dǎo)輪固定板2，用于使導(dǎo)輪固定板2相對(duì)于支架1轉(zhuǎn)動(dòng)；導(dǎo)輪固定板2上設(shè)有限位桿10，支架1上設(shè)有與限位桿10配合的限位槽101，限位槽101用于限制導(dǎo)輪固定板2的轉(zhuǎn)動(dòng)角度；支架1上通過(guò)旋鈕螺釘7固定有卡鉤6，旋鈕螺釘7為旋鈕的下端設(shè)有螺釘，旋轉(zhuǎn)旋鈕螺釘7可將卡鉤6鎖緊在支架1上，卡鉤6上設(shè)有用于卡住限位桿10的卡槽601；導(dǎo)輪3的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有旋轉(zhuǎn)阻尼器11；旋轉(zhuǎn)阻尼器11可使導(dǎo)輪3轉(zhuǎn)動(dòng)具有一定的阻尼，可用于限制電極絲的速度，增加穩(wěn)定性。導(dǎo)輪固定板2上設(shè)有齒輪8，支架1上設(shè)有與齒輪8配合的擺桿9，擺桿9與支架1之間設(shè)有扭簧；扭簧可驅(qū)動(dòng)擺桿9壓住齒輪8，擺桿9可卡住齒輪8使導(dǎo)輪固定板2只能單向轉(zhuǎn)動(dòng)；卡鉤6的根部設(shè)有條形孔602，旋鈕螺釘7穿過(guò)條形孔602連接在支架1上，卡鉤6可通過(guò)條形孔602在旋鈕螺釘7上滑動(dòng)調(diào)節(jié)長(zhǎng)度，卡鉤6的卡槽601可卡住限位桿10使導(dǎo)輪固定板2不能轉(zhuǎn)動(dòng)。

使用時(shí)，將支架1固定在電火花線切割機(jī)上，電極絲4依次繞過(guò)一導(dǎo)輪3的上部和另一導(dǎo)輪3的下部，導(dǎo)輪固定板2在發(fā)條5的作用轉(zhuǎn)動(dòng)將電極絲4拉緊，導(dǎo)輪固定板2轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)齒輪8跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，擺桿9卡住齒輪8避免其倒轉(zhuǎn)。

圖1 自動(dòng)緊絲裝置的套上電極絲后的結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 自動(dòng)緊絲裝置的前部結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 自動(dòng)緊絲裝置的后部結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 自動(dòng)緊絲裝置的卡鉤鉤住限位桿時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖

3 結(jié)束語(yǔ)

線切割自動(dòng)緊絲裝置改善線切割單邊松緊，減少鉬絲抖動(dòng)，代替人工緊絲，顯著減少燒絲和鉬絲花斑現(xiàn)象，并且能在工作中自動(dòng)張緊伸長(zhǎng)后的電極絲，使其始終保持最佳工作狀態(tài)，大零件切割能夠提高產(chǎn)品加工精度、加工效率及加工件表面質(zhì)量，有效提高線切割產(chǎn)品的質(zhì)量和加工效率，延長(zhǎng)鉬絲和線切割機(jī)床的使用壽命。降低了成本，對(duì)于低價(jià)線切割機(jī)床以及工作半年以上線切割機(jī)床的效果尤為明顯。

[1]王至堯.電火花線切割工藝[M].北京：原子能出版社，l987.

[2]程新江.高速走絲氣中電火花線切割精加工機(jī)理研究[D].哈爾濱：哈爾濱理工大學(xué)，2004.

[3]杜炳榮，劉志東，劉共榮，等.高速走絲多次切割的實(shí)驗(yàn)研究[C].//第七屆全國(guó)電加工學(xué)術(shù)年會(huì)論文集，1993，200-206.

[4]劉瑞已，劉韜.線切割加工中斷絲的原因及其解決辦法[J].機(jī)床與液壓，2006，（07）：167-170.Research and Design of Automatic Wire Cutting Device for Wire Cutting

CHEN Wen
（Minnan University of Science and Technology，Shishi Fujian 362700，China）

For broken wires occur frequently in wire-cutting processing process，through the analysis of all kinds of wire break reason，to design a device which has the function of automatic tight wire tight wire，wire cutting products without shaking，not loose，do not short circuit，significantly improve the machining efficiency and machining quality，reduce production costs.

broken wire；automatic tight wire；improve processing efficiency；reduce costs

T H122

A

1672-545X（2016）09-0021-02

2016-06-22

福建省中青年教育科研項(xiàng)目資助（項(xiàng)目編號(hào)：JA15591）

陳文（1986-），男，河南人，本科，助理實(shí)驗(yàn)師，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化的教學(xué)與科研工作。