复合拉丝机及加工方法与流程

本发明涉及金属丝生产领域，特别是一种复合拉丝机及加工方法。

背景技术：

现有的金属丝拉制多采用金刚石拉丝模具进行加工，在拉丝模具的中心设有小孔，金属丝从小孔中穿过，使直径变细，连续穿过多个拉丝模具即完成金属丝的拉制。现有的拉丝机多采用塔轮式拉丝机，例如中国专利文献cn2897475y中的记载，又或者中国专利文献cn201720268u，但方案中存在以下技术问题：随着金属丝的拉制，金属丝逐渐变长，虽然塔轮的直径也相应变化，但是很难确保塔轮直径的变化与金属丝的延展尺寸相一致，而且在多拉丝模具的结构下，更难以保证。在该工况下，金属丝在塔轮的部分位置产生滑动摩擦，从而影响拉丝品质。也有在每个拉丝模具的位置设置摆臂轮的结构，以实现无滑动摩擦拉丝，例如专利文献cn203316500u中记载的具有多种拉丝方式的拉丝机，但是该方案虽然能够获得精度较高的金属丝，但是该方案的没给个拉丝轮都需要采用伺服电机，因此设备成本较高，且控制难度较大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合拉丝机及加工方法，能够以较低的成本拉制高质量的金属丝。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种复合拉丝机，它包括粗拉工段和精拉工段；

所述的粗拉工段中，设有至少两个旋转的塔轮，在两个塔轮之间设有多个前段拉丝模具，所述的塔轮至少有一个直径沿着轴向变化；

所述的精拉工段中，设有至少一个精拉工位，精拉工位的上游设有张紧装置，张紧装置的下游设有后段拉丝模具，后段拉丝模具的下游设有精拉轮，精拉轮与精拉驱动电机固定连接。

优选的方案中，所述的塔轮为两个，每个塔轮的直径沿着轴向变化；

其中一个塔轮与塔轮驱动电机连接，另一个塔轮的轴通过传动轮和传动带与塔轮驱动电机连接；

或者两个塔轮均单独与塔轮驱动电机连接。

优选的方案中，所述的塔轮为两个，其中一个塔轮的直径沿着轴向变化，另一塔轮的直径沿轴线相同；

其中一个塔轮与塔轮驱动电机连接，另一个塔轮的轴通过传动轮和传动带与塔轮驱动电机连接；

或者两个塔轮均单独与塔轮驱动电机连接。

优选的方案中，所述的塔轮中，多个塔轮环固定套接在塔轮轴上，在塔轮环之间设有垫板。

优选的方案中，所述的传动轮为直径可调的传动轮，结构为：锥形环套接在传动套筒上，在锥形环之外设有多个沿着圆周分布的楔块，楔块之外设有弹性外圈，在锥形环和楔块的两端分别设有第一压环和第二压环，第一压环和第二压环与传动套筒螺纹连接，通过调节第一压环与第二压环之间的距离，调节传动轮的直径。

优选的方案中，所述的精拉驱动电机为伺服电机；

在粗拉工段与精拉工段之间还设有定速轮，定速轮与精拉驱动电机连接，在定速轮的上游设有一个后段拉丝模具。

优选的方案中，所述的张紧装置为平衡式张紧装置，结构为：张紧轴可旋转的支承在机架上，张紧轴的一端与平衡杆的中部位置固定连接，另一端与角传感器连接；

平衡杆的一端设有张紧轮。

优选的方案中，平衡杆的另一端设有可调位置的配重。

优选的方案中，在精拉工段的下游设有收卷装置，结构为：收卷辊筒与收卷电机固定连接；

所述的收卷电机为伺服电机；

在收卷装置的上游设有断丝检测装置；

在断丝检测装置与收卷装置之间还设有布线装置；

在拉丝模具的位置设有冷却液喷淋装置。

一种上述的复合拉丝机的加工方法，包括以下步骤：

s1、在粗拉工段对金属丝进行粗拉，金属丝依次绕过塔轮的不同直径段，并在每个直径段穿过一个拉丝模具；

s2、在精拉工段对金属丝进行精拉，金属丝经过张紧装置后穿过拉丝模具，然后绕过精拉轮，根据张紧装置的倾角调节精拉工位中精拉驱动电机的转速，从而调节本工位精拉轮的转速；

通过以上步骤以较低的成本实现金属丝的高精度拉制。

本发明提供的一种复合拉丝机及加工方法，通过采用以上的方案，在直径较粗的时候采用塔轮进行拉制，而在直径较细的时候采用张紧装置进行控制的方式精细拉制，从而能够在实现相同拉丝质量的前提下，降低设备的生产费用。采用的塔轮结构，能够大幅缩小设备的体积。设置的平衡式张紧装置，在拉制细丝，例如0.01mm以下的细丝时，能够较为精确的反馈张力变化。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明中可调直径的传动轮的主视结构示意图。

图3为本发明中可调直径的传动轮的剖视结构示意图。

图4为本发明中塔轮的局部放大结构示意图。

图5为本发明中塔轮环的结构示意图。

图6为本发明中粗拉工段另一优选的结构示意图。

图7为本发明中张紧装置的俯视结构示意图。

图8为本发明中张紧装置的后视结构示意图。

图中：第一塔轮1，塔轮轴101，塔轮环102，垫板103，第二塔轮2，前段拉丝模具3，塔轮驱动电机4，主传动轮5，从传动轮6，弹性外圈61，楔块62，锥形环63，传动套筒64，第一压环65，第二压环66，后段拉丝模具7，张紧装置8，平衡杆81，配重82，张紧轴83，张紧轮84，角传感器85，叶片86，油杯87，断丝检测装置9，收卷装置10，精拉驱动电机11，精拉轮12，收卷电机13，第一机架14，第二机架15，直塔轮16，送丝辊17，定速轮18，粗拉工段19，精拉工段20，布线装置21，布线电机211，布线丝杆212，布线滑块螺母213，布线座214。

具体实施方式

实施例1：

如图1中，一种复合拉丝机，它包括粗拉工段和精拉工段；优选的，在粗拉工段与精拉工段之间还设有定速轮18，定速轮18与精拉驱动电机11连接，在定速轮18的上游设有一个后段拉丝模具7。

所述的粗拉工段中，设有至少两个旋转的塔轮，在两个塔轮之间设有多个前段拉丝模具3，所述的塔轮至少有一个直径沿着轴向变化；

所述的精拉工段中，设有至少一个精拉工位，精拉工位的上游设有张紧装置8，张紧装置8的下游设有后段拉丝模具7，后段拉丝模具7的下游设有精拉轮12，精拉轮12与精拉驱动电机11固定连接。由此结构，在前段工序采用粗拉工段进行拉制，降低了成本，在后段工序采用精拉工段进行拉制，确保了质量。在成本与质量之间取得平衡。本例中所述的上、下游是以金属丝的运行路线为准，金属丝先经过的位置是上游，后经过的位置是下游。

优选的方案如图1中，所述的塔轮为两个，每个塔轮的直径沿着轴向变化；

其中一个塔轮与塔轮驱动电机4连接，另一个塔轮的轴通过传动轮和传动带与塔轮驱动电机4连接。本例中的塔轮驱动电机4采用变频电机或者伺服电机；采用一个塔轮驱动电机4，即可实现金属丝的多次拉制，能耗较低，且占用空间小。

或者两个塔轮均单独与塔轮驱动电机4连接，通过控制两个塔轮驱动电机4的转速匹配来减少塔轮与金属丝之间的滑动。

优选的方案如图6中，所述的塔轮为两个，其中一个塔轮的直径沿着轴向变化，另一塔轮的直径沿轴线相同；由此结构，能够减少每次拉制的变形量，进一步提高拉制质量。

其中一个塔轮与塔轮驱动电机4连接，另一个塔轮的轴通过传动轮和传动带与塔轮驱动电机4连接。

优选的方案如图4、5中，所述的塔轮中，多个塔轮环102固定套接在塔轮轴101上，在塔轮环102之间设有垫板103。由此结构，便于根据变形量搭配不同直径的塔轮环102，尽量降低滑动摩擦。

优选的方案2、3中，所述的传动轮为直径可调的传动轮，结构为：锥形环63套接在传动套筒64上，在锥形环63之外设有多个沿着圆周分布的楔块62，楔块62之外设有弹性外圈61，弹性外圈61采用金属或橡胶材质，在锥形环63和楔块62的两端分别设有第一压环65和第二压环66，第一压环65和第二压环66与传动套筒64螺纹连接，通过调节第一压环65与第二压环66之间的距离，调节传动轮的直径。由此结构，通过微调传动轮的直径，进一步使塔轮转速与金属丝的延展变形相匹配，从而进一步降低滑动摩擦。

如图6中，或者两个塔轮均单独与塔轮驱动电机4连接，本例中的塔轮驱动电机4采用变频电机或者伺服电机，通过控制两个塔轮驱动电机4的转速匹配来减少塔轮与金属丝之间的滑动。

优选的方案中，所述的精拉驱动电机11为伺服电机。由此结构，便于反馈自身转速，并且能够实现精确调速。

优选的方案如图7、8中，所述的张紧装置8为平衡式张紧装置，结构为：张紧轴83可旋转的支承在机架上，张紧轴83的一端与平衡杆81的中部位置固定连接，另一端与角传感器85连接；

平衡杆81的一端设有张紧轮84。当金属丝绕过张紧轮84，则金属丝的张紧变化即带动张紧轴83摆动，角传感器85即可接收到平衡杆81的角度变化，并根据角度变化控制精拉驱动电机11转速与上一工位的拉制速度相一致。

优选的方案如图7、8中，平衡杆81的另一端设有可调位置的配重82。由此结构，避免施加的张力过大造成断丝事故。优选的方案如图8中，所述的配重（82）穿在平衡杆（81）上，在配重（82）上设有锁紧螺钉；

或者所述的配重82穿在平衡杆81上，配重82上设有螺母，螺杆与螺母螺纹连接，螺杆与调节电机连接，调节电机固设在张紧轴83上。由此结构，实现配重的自动精确调节，减少对人工操作的依赖。

进一步优选的，在张紧轴83的外设有油杯87，在油杯87范围内，张紧轴83的外壁设有叶片86，油杯87内设有润滑油，润滑油对叶片86的摆动产生阻力，该阻力随着张紧轴83的转速变大而相应变大，从而避免平衡杆81的跳动，降低控制难度。

优选的方案中，在精拉工段的下游设有收卷装置10，结构为：收卷辊筒与收卷电机13固定连接；

所述的收卷电机13为伺服电机；

在收卷装置10的上游设有断丝检测装置9；本例中的断丝检测装置9采用霍尔传感器。在收卷装置10之前设置两个导轮，断丝检测装置9设置在两个导轮之间。

优选的，如图1、9中，在断丝检测装置9与收卷装置10之间还设有布线装置21；布线装置21用于使金属丝有序的缠绕在收卷装置10的收卷辊筒上，布线装置21的结构为，布线座214沿着收卷辊筒的轴线设置，在布线座214上设有可滑动的布线滑块螺母213，布线丝杆212与布线滑块螺母213螺纹连接，布线电机211与布线丝杆212固定连接，布线电机211采用伺服电机。通过控制布线电机211的转动方向和转速来控制布线滑块螺母213的往复运动，金属丝在经过布线滑块螺母213后，被均匀缠绕在收卷辊筒上。与传统的凸轮驱动的布线装置相比，本发明中的布线装置21能够自动控制转动方向及速度，从而适应不同的工况。

在拉丝模具的位置设有润滑和冷却液喷淋装置。由此结构，降低金属丝拉制时的工作温度。在塔轮的位置设有冷却液喷淋装置。

实施例2：

一种采用上述的复合拉丝机的加工方法，包括以下步骤：

s1、在粗拉工段对金属丝进行粗拉，金属丝依次绕过塔轮的不同直径段，并在每个直径段穿过一个拉丝模具；

s2、在精拉工段对金属丝进行精拉，金属丝经过张紧装置8后穿过拉丝模具，然后绕过精拉轮12，根据张紧装置8的倾角调节精拉工位中精拉驱动电机11的转速，从而调节本工位精拉轮12的转速；

通过以上步骤以较低的成本实现金属丝的高精度拉制。

实施例3：

以最优的方案为例，对本发明的使用方法加以说明：

送丝辊17将金属丝送入一个前段拉丝模具3，然后绕过塔轮，再送入一个前段拉丝模具3，然后绕过塔轮中直径增大的塔轮环102，依次类推，经过多个前段拉丝模具3后，金属丝的直径变细，第一塔轮1和第二塔轮2的转速存在一个差值，通过设置两个塔轮之间不同的传动比，或者调节两个塔轮驱动电机4的转速实现。在拉制过程中，前段拉丝模具3的位置通过润滑冷却液降温和润滑，在塔轮的各个塔轮环102则喷人冷却液降温。从粗拉工段19出来后，金属丝送入到一个后段拉丝模具7进行拉制，然后绕过定速轮18，定速轮18由一个精拉驱动电机11驱动，精拉驱动电机11的转速根据第二塔轮2的转速换算得到，以减少金属丝在定速轮18上的滑动。在粗拉工段19，金属丝被拉制成0.2~0.5mm的直径，由于此时金属丝的直径较粗，因此拉丝质量容易控制。而在金属丝低于0.2的直径后，金属丝与塔轮环102的滑动摩擦很容易造成金属丝的局部硬化，使材质呈不均匀的状态，并且金属丝也容易因为内应力而弯曲，影响金属丝的品质，在进入精拉工段20后，金属丝先绕过张紧装置8的张紧轮84，根据金属丝的直径和材质，张紧装置8通过张紧轮84对金属丝施加一个合适的张紧力，这通过精确调节平衡杆81上的配重82来实现。精拉驱动电机11控制精拉轮12的转速来确保张紧力的变化在预定的区间内，当张紧力增大，角传感器85检测到张紧轴83的角度变化，即将该数据传递给控制装置，控制装置则降低精拉驱动电机11的频率从而降低精拉驱动电机11的转速，而当张紧力减小，角传感器85检测到张紧轴83的角度变化，控制装置则增加精拉驱动电机11的频率从而增加精拉驱动电机11的转速。根据金属丝的直径，精拉工段20可以设置多个，每个精拉工段20依次设置张紧装置8、后段拉丝模具7和精拉轮12，尽量减少导轮的使用，以减少金属丝的变形次数。金属丝出精拉工段20后，绕过张紧装置8，和两个导轮，经过断丝检测装置9的检测后进入到布线装置21进行排线，收卷装置10中收卷电机13的转速由最后一个张紧装置8的张力进行控制。由上述的步骤完成金属丝拉制的过程。本发明中通过对张紧装置8的精确调制，能够拉制出直径低于0.01mm的金属丝。目前最小可以到0.008mm，比较适合0.05以下超细的各种线材。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。