一种电火花线切割二级张力控制装置的制作方法

本发明涉及电火花线切割加工设备领域，尤其是涉及一种电火花线切割二级张力控制装置。

背景技术：

高速往复走丝电火花线切割加工过程中，一方面，电极丝处在火花放电的高温状态，会受热延伸、损耗变细，所以电极丝随着加工时间的延续，会伸长而变得松弛；另一方面，电极丝在储丝筒带动下进行正反转走丝，进过一段时间加工后，电极丝就会逐步在储丝筒上出现一端松一端紧的现象，俗称“单边松丝”现象，而电极丝的张力是影响电极丝空间位置的一个重要因素，其张力变化的问题在一定程度上影响着机床加工性能的稳定性。

目前，国内对于高速往复走丝电火花线切割机床的电极丝恒张力控制机构有多种，多以单边重锤式恒张力机构、重锤式双向恒张力控制机构及弹簧式恒张力机构等，但是这几种电极丝恒张力控制机构均具有一定的缺陷。单边重锤式恒张力机构存在的不足是单边张紧电极丝，运丝系统在正反向切换时有瞬间冲击载荷，张力不均匀，从而产生单边松丝故障或断丝，影响切割质量，且张力机构行程较短，停机复位次数较多。重锤式双向恒张力机构两个张紧导轮呈上下对称分布，可实现双边同时张紧，可以解决单边松丝问题；但是受机床结构限制，安装尺寸偏大，通用性不强，运丝系统在正反向切换时仍存在瞬间冲击载荷，导轮数量多，电极丝磨损快，加工制造要求较高，辅助环节较多，成本相对较高。弹簧式恒张力控制机构适用性广，可实现双边同时张紧功能。然而弹簧储能行程小，由于张力能量来自于弹簧的弹力，受使用时间和环境因素的综合影响，弹簧的弹性变形量和屈服力也随之发生变化，产生的张紧力不均匀，从而导致张紧滑块出现异动不平稳或瞬间滞留现象，引发单边松丝；另外，机构中的张紧滑块通过导杆的悬浮支撑，当滑块移动到左端时，易产生晃动或摆动，引起张紧轮跳动，从而出现叠丝故障。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种电火花线切割二级张力控制装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种电火花线切割二级张力控制装置，包括依次串联连接并构成闭合运丝回路的储丝筒、重锤张力组件、第一线臂和第二线臂，所述第一线臂和第二线臂结构相同，并对称设置于所述重锤张力组件的两端，所述第一线臂和第二线臂上分别设有结构相同的第一弹簧张力组件和第二弹簧张力组件，所述第一线臂通过所述第一弹簧张力组件与所述重锤张力组件连接，所述第二线臂通过第二弹簧张力组件与所述重锤张力组件连接。

优选地，所述第一弹簧张力组件包括弹簧组件底板、固定支座、导向杆、拉伸弹簧、移动滑块、第一张紧导轮、锁钩和压缩弹簧，所述导向杆通过固定支座固定于弹簧组件底板上方，所述拉伸弹簧和压缩弹簧套在导向杆的两端，所述移动滑块设置于导向杆上并分别与拉伸弹簧和压缩弹簧连接，所述锁钩设置于移动滑块的侧面，用于将移动滑块与导向杆锁紧，所述第一张紧轮设置于移动滑块上，在工作时分别与重锤张力组件和第一线臂通过电极丝串联。

优选地，所述第一线臂上还设有主导轮，所述主导轮和第一弹簧张力组件分别位于第一线臂的两端，在工作时，所述主导轮分别与第一弹簧张力组件和第二线臂通过电极丝串联。

优选地，所述主导轮与所述第一张紧导轮设置于同一水平线上。

优选地，所述重锤张力组件包括第二张紧导轮、固定销、移动支撑板、滑动导轨、导轨滑块和重锤单元，所述滑动导轨设置于第一线臂和第二线臂之间，并分别与第一线臂和第二线臂平行，所述导轨滑块设置于滑动导轨上，两端分别与固定销和重锤单元连接，所述移动支撑板通过导轨滑块与滑动导轨连接，所述第二张紧导轮的数量为两个，对称设置于移动支撑板的两端，在工作时分别与储丝筒、第一线臂和第二线臂通过电极丝串联。

优选地，所述重锤单元包括定滑轮、绳索和重锤，所述绳索的第一端与移动支撑板连接，第二端绕过定滑轮与重锤连接。

优选地，所述重锤的移动范围为0～300mm。

优选地，所述滑动导轨包括直线电机滚动导轨或直线滑动导轨。

优选地，所述滑动导轨的形状包括矩形、三角形、燕尾形或圆柱形。

优选地，所述导轨滑块在滑动导轨上的移动距离范围为0～300mm。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)本发明提出的电火花线切割二级张力控制装置，利用弹簧张力组件对电极丝进行微观调控，消除电极丝正反向切换时产生的瞬间冲击载荷；利用重锤张力组件对电极丝进行宏观调控，实现电极丝的恒张力与稳定运行，有效克服弹簧式恒张力控制机构行程短、弹簧弹力变化引起的运丝不稳定现象，使得弹簧有效弹性变形范围得到控制，保证运丝稳定，增加电极丝的使用寿命；同时整体结构简便，加工制造难度小，配重恒定，对稳定张力有一定的作用，且成本低，便于安装、使用和维护。

2)弹簧式张力组件可作为一个独立功能部件生产，形成配套产品和标准附件，结构简单紧凑，通用性和互换性强，适用性广，安装维护方便，可单个或成组使用，实现双边同时张紧功能。

3)重锤张力组件的导向部件采用直线电机滚动导轨，反应灵敏度高，摩擦阻力小，直线运动性和动态响应好，两个第二张紧导轮呈上下对称分布，可实现双边同时张紧，配重恒定，张力稳定，环境影响因素少，解决了单边松丝问题，可以满足电火花线切割多次切割工件的一致性。

附图说明

图1为本发明电火花线切割二级张力控制装置的结构示意图；

其中，1为储丝筒，2为弹簧组件底板，3为导向杆，4为固定支座，5为拉伸弹簧，6为移动滑块，7为第一张紧导轮，8为锁钩，9为压缩弹簧，10为电极丝，11为第一线臂，12为主导轮，13为第二线臂，14为第二张紧导轮，15为固定销，16为移动支撑板，17为滑动导轨，18为定滑轮，19为绳索，20为重锤，21为导轨滑块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，为本实施例提出的一种电火花线切割二级张力控制装置，包括依次串联连接并构成闭合运丝回路的储丝筒1、重锤张力组件、第一线臂11和第二线臂13，所述第一线臂11和第二线臂13结构相同，并对称设置于所述重锤张力组件的两端，第一线臂11和第二线臂13上分别设有结构相同的第一弹簧张力组件和第二弹簧张力组件，第一线臂11通过第一弹簧张力组件与重锤张力组件连接，第二线臂13通过第二弹簧张力组件与重锤张力组件连接。

其中，第一弹簧张力组件包括弹簧组件底板2、固定支座4、导向杆3、拉伸弹簧5、移动滑块6、第一张紧导轮7、锁钩8和压缩弹簧9，导向杆3通过固定支座4固定于弹簧组件底板2上方，拉伸弹簧5和压缩弹簧9套在导向杆3的两端，移动滑块6设置于导向杆3上并分别与拉伸弹簧5和压缩弹簧9连接，锁钩8设置于移动滑块6的侧面，用于将移动滑块6与导向杆3锁紧，第一张紧轮设置于移动滑块6上，在工作时分别与重锤张力组件和第一线臂11通过电极丝10串联。第一线臂11上还设有主导轮12，主导轮12和第一弹簧张力组件分别位于第一线臂11的两端，在工作时，主导轮12分别与第一弹簧张力组件和第二线臂13通过电极丝10串联，同理，第二线臂13的对称位置处也设有相应的主导轮12，从图中可以看出。本实施例中，为了保证工作的稳定性，主导轮12与所述第一张紧导轮7设置于同一水平线上。

而重锤张力组件包括第二张紧导轮14、固定销15、移动支撑板16、滑动导轨17、导轨滑块21和重锤单元，滑动导轨17设置于第一线臂11和第二线臂13之间，并分别与第一线臂11和第二线臂13平行，导轨滑块21设置于滑动导轨17上，两端分别与固定销15和重锤单元连接，移动支撑板16通过导轨滑块21与滑动导轨17连接，第二张紧导轮14的数量为两个，对称设置于移动支撑板16的两端，在工作时分别与储丝筒1、第一线臂11和第二线臂13通过电极丝10串联。重锤单元包括定滑轮18、绳索19和重锤20，绳索19的第一端与移动支撑板16连接，第二端绕过定滑轮18与重锤20连接。在工作时，重锤20通过绳索19在重力作用下垂直移动，移动范围为0～300mm，因此带动导轨滑块21在滑动导轨17上滑动，滑动范围也为0～300mm。本实施例中的滑动导轨17类型主要包括直线电机滚动导轨或直线滑动导轨，同时滑动导轨17的形状主要包括矩形、三角形、燕尾形或圆柱形，滑动导轨17的类型和形状不局限于上述几种，在应用过程中，根据实际情况进行选择即可。

基于上述结构，本实施例中电火花线切割二级张力控制装置的工作原理和过程如下：要将第一线臂11和第二线臂13上的弹簧张力组件上的移动滑块6向压缩弹簧9的方向移动，并将拉伸弹簧5拉伸而压缩弹簧9压缩，此时利用锁钩8将移动滑块6固定在导向杆3上不动，使得拉簧5和压簧9处在储能状态；重锤张力组件中的移动支撑板16置于滑动导轨17的最左端，利用固定销15进行固定，此时重锤20在绳索19的牵引作用下接近定滑轮18处于悬空下垂状态。然后，对储丝筒1上的电极丝10进行穿丝操作，电极丝10依次绕过重锤张力组件支撑板16上端的第二张紧导轮14、第一线臂11上属于弹簧张力组件的第一张紧导轮7以及第一线臂11上的主导轮12、第二线臂13上的主导轮12及第二线臂13上属于弹簧张力组件的第一张紧导轮7、最后绕过重锤张力组件支撑板16下端的第二张紧导轮14返回到储丝筒1上，最终形成一个闭合的运丝系统。在运丝系统工作时，先将第一线臂11和第二线臂13上的弹簧张力组件上的锁钩8进行解锁，释放弹簧存储的能量，移动滑块6在拉伸弹簧5与压缩弹簧9的拉力与回推力的作用下自右向左移动，实现运丝系统的一次微观走丝张力调控；再将重锤张力组件上的固定销15拨开，使得移动支撑板16在绳索19和重锤20的带动作用下自左向右移动，此时移动支撑板16上的第二张紧导轮14会给电极丝10一个向右的张紧力，同时也会通过电极丝10给弹簧张力组件一个向右的压力，促使弹簧张力组件上的拉伸弹簧5和压缩弹簧9始终处于有效的弹性变形范围内，即对运丝系统进行二次宏观张力调控。当以上工作准备好之后，开机运丝开始加工，在高速往复运丝加工过程中，弹簧张力组件可以消除在运丝系统在正反向切换时产生的瞬间冲击载荷，保证运丝系统正反向切换时的稳定运丝；较长移动距离的双向重锤张力部件，两个张紧导轮呈上下对称分布，可实现双边同时张紧，配重恒定，张力稳定，环境影响因素少，解决了单边松丝问题，同时可以满足电火花线切割多次切割工件的一致性。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。