一种线切割机金刚线张力的调节试验机构及方法

技术领域

本发明属于切割技术领域，具体地说涉及一种线切割机金刚线张力的调节试验机构及方法。

背景技术

金刚线与轮系形成的包角α为金刚线与导向轮接触弧所对的圆心角，包角的大小反映金刚线与导向轮轮缘表面间接触弧的长短，包角的计算公式为:α＝l/(2πR)，其中，l为金刚线与导轮的接触弧长即线-导轮接触长度，R为导轮半径，π为圆周率。

由于影响金刚线的张力波动和附加张力的因素众多，无论是单线切割机还是多线切割机都难以提取包角作为单一影响因素来获得包角的影响规律。影响目前无法建立精确模型，也不好量化。目前，已掌握的影响规律是金刚线与导轮的接触弧长越长对金刚线的张力损失越大，线的摩擦磨损也越大，而包角越大，线在轮上的包裹越好，导轮对金刚线的把持能力越强，包角和接触弧长在张力波动、张力损耗上的影响是矛盾的。因此，需要一种调节张力包角及线-导轮接触角度的方法及试验装置，得到包角及线-导轮接触长度对张力影响的分布规律，进而找到包角及线-导轮接触长度的合理参数区间。

发明内容

针对现有技术的种种不足，为了解决上述问题，现提出一种线切割机金刚线张力的调节试验机构及方法，以获得包角及线-导轮接触长度对张力影响的分布规律。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种线切割机金刚线张力的调节试验机构，其1、包括设置于金刚线卷放区和切割区之间的附加轮系，所述附加轮系包括错列设置的两个附加导轮，金刚线从金刚线卷放区伸出后依次绕经两个附加导轮并进入切割区，所述附加轮系可在金刚线卷放区和切割区之间水平移动，在附加轮系移动过程中，其中一附加导轮与金刚线的接触状态保持不变，另一附加导轮与金刚线的接触状态随附加轮系的移动而改变。

较佳的是，两个附加导轮分别为第一附加导轮和第二附加导轮，金刚线从金刚线卷放区伸出后水平进入第一附加导轮的顶部，所述第二附加导轮错列设置于第一附加导轮的下方，所述第一附加导轮顶部上的金刚线竖直进入第二附加导轮的底部并从第二附加导轮的底部倾斜向上进入切割区。

另一较佳的是，两个附加导轮分别为第一附加导轮和第二附加导轮，所述第二附加导轮错列设置于第一附加导轮的上方，金刚线从金刚线卷放区伸出后水平进入第一附加导轮的底部，所述第一附加导轮底部上的金刚线竖直进入第二附加导轮的顶部并从第二附加导轮的顶部向下倾斜进入切割区。

进一步地，所述线切割机上设置有用于测量金刚线张力的张力传感器。

进一步地，所述线切割机金刚线张力的调节试验机构还包括与附加轮系连接用于驱动附加轮系水平移动的位置调节机构。

进一步地，所述位置调节机构包括用于安装附加轮系的安装板、与安装板连接用于驱动安装板左右移动的丝杆步进电机及用于导引安装板做水平运动的直线导轨，所述安装板的底部对应直线导轨设置有滑条，所述安装板在丝杆步进电机的驱动下通过滑条与直线导轨的配合实现沿直线导轨做水平直线运动。

一种线切割机金刚线张力的调节试验方法，其包括以下步骤：

获取附加轮系当前位置的张力值及相对应的金刚线接触状态；

利用预先获知的未加附加轮系的张力值计算张力损失；

建立当前位置的张力损失与当前位置的金刚线接触状态之间的关系。

进一步地，将附加轮系离散移动，获取各离散位置的张力损失和金刚线接触状态之间的关系。

进一步地，将附加轮系连续移动，获取附加轮系在连续移动状态时，张力损失和金刚线接触状态之间的关系。

进一步地，所述金刚线接触状态包括包角及线-导轮接触长度。

有益效果

本发明提出的一种线切割机金刚线张力的调节试验机构及方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：

1)在金刚线卷放区和切割区之间设置附加轮系，左右移动该附加轮系时使其中一个附加导轮的线-导轮接触长度和包角不变，另一个附加导轮的线-导轮接触长度和包角发生变化，这个变化过程会造成金刚线张力的变化，记录变化过程中张力的数据，与未加附加轮系时获得的张力值比较并计算差值，该差值即为附加轮系包角及线-导轮接触长度变化所产生的张力损失，这个试验过程中实现了包角及线-导轮接触长度对线张力的测评结果；另外本发明不仅可以通过测量多个离散位置的包角和张力损失数据，以获得对应的测评结果，也可以通过连续调整附加轮系的包角及线-轮接触长度，实现连续调整记录并获得连续的张力损失数据，进而得到相应的测评结果。

2)该调节试验方法可以在不进行金刚线在机破断试验的条件下得到张力受包角和接触长度的影响情况，从而指导附加轮系包角和线-导轮接触长度的设计，以及指导切割机轮系布局和金刚线走线路径的设计。

附图说明

图1是本发明具体实施例1中线切割机金刚线张力的调节试验机构的结构示意图；

图2是本发明具体实施例1中附加轮系移动状态图；

图3是本发明具体实施例1中线切割机金刚线张力的调节试验方法流程图。

附图中：1、基座；2、绕线辊；3、第二导向轮；4、第一导向轮；5、第一附加导轮；6、第二附加导轮；7、第一切割轮；8、第二切割轮；9、金刚线；10、安装板；11、丝杆步进电机；12、张力轮。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施例中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。

具体实施例1

以一种线切割机为例，该线切割机如图1-2所示，包括基座1、设置于基座1上的绕线辊2、第二导向轮3、张力轮12、第一导向轮4、第一切割轮7、第二切割轮8、金刚线9，金刚线9从金刚线卷放区的绕线辊2中伸出后依次经过第二导向轮3、张力轮12、第一导向轮4并进入切割区的第一切割轮7、第二切割轮8中，然后绕制下方的轮系中。

本实施例提出的一种线切割机金刚线9张力的调节试验机构，其包括设置于第一导向轮4与第一切割轮7之间金刚线9上的附加轮系，附加轮系包括错列设置的第一附加导轮5和第二附加导轮6，附加轮系可在金刚线9卷放区和切割区之间水平移动，在附加轮系移动过程中，第一附加导轮5与金刚线9的接触状态保持不变，第一附加导轮5两侧的金刚线9始终保持垂直状态，第二附加导轮6与金刚线9的接触状态随附加轮系的移动而改变。本实施例通过在第一导向轮4和第一切割轮7之间的金刚线9上设置附加轮系，实现了分析不同的包角与接触长度对金刚线9张力波动及附加张力影响的目的，进而可以用于优化金刚线9设备导轮的布置。

具体的，第二附加导轮6错列设置于第一附加导轮5的下方，金刚线9从第一导向轮4伸出后水平进入第一附加导轮5的顶部，第一附加导轮5顶部上的金刚线9竖直进入第二附加导轮6的底部并从第二附加导轮6的底部倾斜向上进入第一切割轮7。在附加轮系水平移动的过程中，如图2所示，第一附加导轮5两侧的金刚线9始终保持垂直状态，所以第一附加导轮5与金刚线9的线-导轮接触长度和包角始终保持不变。第二附加导轮6与金刚线9的线-导轮接触长度和包角随附加轮系的移动而改变，由于第一附加导轮5和第二附加导轮6之间的金刚线9为竖直直线，保证了第二附加导轮6上的金刚线9仅有一侧线-导轮接触长度和包角发生变化，避免了第二附加导轮6两侧的金刚线9的包角及线-导轮接触长度同时发生变化，由于在附加轮系移动过程中会造成金刚线9的张力变化，因此可以提取线-导轮接触长度和包角对张力的单一影响因素，进而可以通过包角与线-导轮接触长度对张力波动及附加张力的定量分析。

具体的，当附加轮系整体向左移动时，第二附加导轮6与金刚线9的包角减小，金刚线9与第一切割轮7金刚线9与第一切割轮7的包角也减小，二者的线-导轮接触长度也减小；当两个附加导轮同时往右移动时，金刚线9与第二附加导轮6的包角增大，金刚线9与第一切割轮7包角增大，二者的线-导轮接触长度也增大。

进一步地，线切割机上设置有用于测量金刚线9张力的张力传感器，在附加轮系左右移动的过程中，线-导轮接触长度和包角是变化的，这个变化的过程中会造成金刚线9张力的变化，通过张力传感器可以实时记录张力的数据。

具体的，该张力传感器设置于第一导向轮4上，通过第一导向轮4上的张力传感器实时记录金刚线的张力数据。

进一步地，线切割机金刚线9张力的调节试验机构还包括与附加轮系连接用于驱动附加轮系水平移动的位置调节机构，通过位置调节机构可以左右调节附加轮系的位置。

具体的，位置调节机构包括用于安装附加轮系的安装板10、与安装板10连接用于驱动安装板10左右移动的丝杆步进电机11及用于导引安装板10做水平运动的直线导轨，安装后的第一附加导轮5和第二附加导轮6与第一导向轮4、第一切割轮7处于同一平面上，安装板10的底部对应直线导轨设置有滑条，安装板10在丝杆步进电机11的驱动下通过滑条与直线导轨的配合实现沿直线导轨做水平直线运动。

具体的，在直线导轨的两端分别设置有限位块，用以限定安装板10的行程，进而限定安装板10上第一附加导轮5和第二附加导轮6的行程，避免安装板10在直线导轨上滑落。

本实施例通过建立该试验机构来研究包角对金刚线9传动过程中张力波动，以及线经过轮系的张力损失的影响，进而找到包角的合理参数区间。

本实施例基于上述线切割机金刚线9张力的调节试验机构，提出的一种线切割机金刚线9张力的调节试验方法，如图3所示，包括以下步骤：

S1、获取附加轮系当前位置的张力值及相对应的金刚线9接触状态。

具体的，金刚线9依次绕经第一导向轮4、第一附加导轮5、第二附加导轮6并进入第一切割轮7，将第一附加导轮5和第二附加导轮6组成的附加轮系移动到最接近第一导向轮4的位置时，切割机开始运转，记录此时线-导轮接触长度、包角及张力数值，得到数据后，切割机停机。

S2、利用预先获知的未加附加轮系的张力值计算张力损失。

具体的，利用预先获知的未加附加轮系的张力值具体过程为：金刚线9绕经第一导向轮4后直接进入切割轮，未加附加轮系，切割机开机运转，重复与步骤S1中对应因素水平的测试实验，记录此时张力传感器的数据，记为稳定运转时未加附加轮系的张力值。

具体的，将附加轮系移动到某一位置的张力数据与未加附加轮系的张力数据进行比较，差值则是应为增加附加轮系后对应的包角和线-导轮接触长度所产生的张力损失。

S3、建立当前位置的张力损失与当前位置的金刚线9接触状态之间的关系。

具体的，金刚线9接触状态包括包角及线-导轮接触长度。

进一步地，将附加轮系离散移动，例如移动10mm，重复与步骤S1中对应因素水平的测试试验，获取各离散位置的张力损失和金刚线9接触状态之间的关系，即各离散位置的张力损失与线-导轮接触长度、包角的关系，获得对应的测评结果，然后切割机停机。

本实施例提出的线切割机金刚线9张力的调节试验方法，其可以在不进行金刚线9在机破断试验的条件下得到张力受包角和接触长度的影响情况，从而指导轮系包角和线-导轮接触长度的设计，以及指导切割机轮系布局和金刚线9走线路径的设计。

若不记录张力值，也可以通过设定一个较小的预设张力，将线切割机每次测试稳定运转5min，观察金刚线9是否破断，若没有破断则继续增加预设张力，重复此步骤多次，直到达到使金刚线9破断的预设张力，这该预设张力就是金刚线9在机破断的数值，将其与不经过附加轮系的在机破断力比较，可以得到一个包角位置的附加轮系引起的张力损失。这一过程在多个包角条件下重复，则可以得到在不借助张力传感器等记录设备的条件下包角对金刚线9张力的影响情况。

具体实施例2

本实施例与具体实施例1相同的地方不再赘述，不同的在于：

将附加轮系移至直线导轨的最左侧，当各参数设定好以后，通过丝杆步进电机11以极低速度反向移动附加轮系，使附加轮系向第一切割轮7所在位置移动，直到达到直线导轨最右侧的行程限位处。移动过程中完整记录张力数据，这样可以获得连续变包角对应的张力数据，并将其与无附加轮系的稳定运转张力值对比，其差值作为包角和线-导轮接触长度的张力损失，进而得到测评结果。

另外可以同步更换附加轮系、第一导向轮4、第一切割轮7的尺寸，获得更多不同的包角及接触长度。可以进行同种尺寸下不同材料、不同样式的导轮(包括实心轮、空心轮、不同筋板布局导轮等)的包角与线-导轮接触长度对附加张力影响的研究，得出普遍结论。

具体实施例3

本实施例与具体实施例1相同的地方不再赘述，不同的在于：第二附加导轮6错列设置于第一附加导轮5的上方，金刚线9从第一导向轮4伸出后水平进入第一附加导轮5的底部，第一附加导轮5底部上的金刚线9竖直进入第二附加导轮6的顶部并从第二附加导轮6的顶部向下倾斜进入切割区，通过这种附加轮系的布局也可以实现具体实施例1中方案的效果。

以上已将本发明做一详细说明，以上，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。