一种电火花线切割的电机弹簧走丝机构的制作方法

本发明涉及一种电火花线切割领域的张力恒定的控制机构，具体是一种电火花线切割的电机弹簧走丝机构。

背景技术：

往复走丝电火花线切割机床俗称“快走丝”机床，在我国已发展了多年。快走丝机床与慢走丝机床在电极材料、工作方式和运丝结构等方面存在区别。由于快走丝的电极丝是以较高的速度反复快速运动的，因此快速走丝相对于慢走丝在电极丝的恒张力控制上难度更高。往复走丝电火花线切割机床上电极丝张力发生变化的主要原因有：换向冲击，快走丝线切割加工时，电极丝是往复运动、循环使用的。在换向时，电极丝由高速运动迅速停止并反向运动，产生较大的加速度，加速度的存在会在电极丝上产生惯性力，进而引起电极丝张力的变化；电极丝的损耗，电火花线切割加工过程中随着加工时间的延长电极丝不断地损耗，在一段时间后直径就会减小，由于电极丝的直径减小，绕在储丝筒上的电极丝长度减小，使得机床线架上的电极丝长度增加，从而引起电极丝张力减小；电极丝的弹塑性变形，电极丝在张力作用下会发生弹塑性变形，使电极丝伸长从而使电极丝上的张力减小。

现在在往复走丝线切割机床上最常见的张力调节机构是重锤式张力调节装置和弹簧式张力调节装置。重锤式张力调节装置主要依靠重锤自身的重力对加工过程中的电极丝进行张紧；弹簧式张力调节装置通常在上线架和下线架的后方进行安装，实现电极丝张力的双向控制。该装置通过弹簧的弹力实现对电极丝的张力控制，因为弹簧的弹力随着弹簧的伸缩行程变化，弹簧装置不能算作恒张力控制，弹簧式张力调节装置只能够依靠弹簧压缩时的弹力对加工过程中的电极丝施加张力，防止电极丝出现松弛；同时弹簧式张力调节装置上由于弹簧的弹力较小，在加工过程中需要频繁的对弹簧进行复位，严重影响加工效率和工件的加工精度；但弹簧式张力调节装置在换向时具有缓冲作用可以减小电极丝上张力的急剧变化，减小电极丝断丝的几率。

针对上述的传统的弹簧张力调节装置的优缺点，本发明将传统的弹簧张力调节装置与压力传感器、电机、丝杠螺母相结合，既发挥了传统弹簧张力调节装置在换向时对电极丝张力冲击小的优点，又借助压力传感器、电机、丝杠螺母等完成了对电极丝张力的检测和调节，增加了张力调节的有效行程，解决了传统弹簧张力调节装置中需要频繁复位的问题。另外，传统的弹簧张力调节装置在加工过程中的弹力是逐渐释放的，不能保证电极丝的恒张力，而本发明中的电机弹簧走丝机构使电极丝上的弹力一直维持在一定范围内保持不变，可以实现恒张力加工。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种不需要频繁复位，避免出现“单边松丝”现象，通过根据压力传感器上压力反馈能够及时调整承载台的位置，实现电极丝张力恒定，进行恒张力加工。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案为：一种电火花线切割的电机弹簧走丝机构，所述电机弹簧走丝机构对电极丝上的张力进行检测与调节，使得线切割加工过程中所述电极丝上的所述张力恒定，其特征在于：所述电机弹簧走丝机构包括张力检测机构和张力调节机构,，所述张力检测机构包括压力传感器、弹簧、张力导轮，所述电极丝穿过所述张力导轮，所述弹簧设置在所述压力传感器和所述张力导轮之间，所述电极丝上的所述张力作用在所述张力导轮，所述张力导轮将所述张力传递到所述弹簧，所述压力传感器感测从所述弹簧传递过来的所述张力；所述张力调节机构包括电机、承载台，所述张力检测机构设置所述承载台上，所述电机根据所述压力传感器反馈的所述张力的大小控制所述承载台运动，从而使得所述电极丝上的所述张力恒定。

优选地，所述张力检测机构还包括上固定部件、下固定部件、引导滑动结构。

优选地，所述张力调节机构还包括支撑部件、丝杠、螺母、导轨、滑块。

优选地，储丝筒上的所述电极丝在上线架上先后穿过上左导轮、所述电机弹簧走丝机构、上中导轮、上右导轮，所述电极丝在下线架上先后穿过下右导轮、下中导轮、另一电机弹簧走丝机构、下左导轮然后再缠绕到所述储丝筒从而形成闭合的运丝回路。

优选地，所述支撑部件为板状结构，所述电机固定在所述支撑部件的顶端，所述电机的输出轴与所述丝杠的一端连接，所述丝杠的另一端固定在所述支撑部件的底端，所述丝杠上设置有与所述丝杠配合的所述螺母，所述螺母固定在所述承载台的后面中部位置。

优选地，所述支撑部件的左边设置有一条所述导轨、右边设置有另一条所述导轨，每条所述导轨上设置有一组滑块，每组滑块至少包括2个滑块，左边所述导轨上的滑块固定在所述承载台的后面左边位置，右边所述导轨上的滑块固定在所述承载台的后面右边位置，每组滑块在所述承载台上均匀分布。

优选地，所述承载台的前面上端固定设置有所述上固定部件，所述上固定部件的下部左右两侧分别设置有一所述压力传感器，每一个所述压力传感器上固定设置有所述弹簧的一端，所述弹簧的另一端固定在所述下固定部件的上部上，所述上固定部件和下固定部件之间还通过所述引导滑动结构来连接，所述引导滑动结构能够保证所述下固定部件在向所述上固定部件运动时垂直于所述上固定部件，从而使得所述压力传感器能够准确感应所述弹簧产生的压力大小。

优选地，所述下固定部件的下部设置有所述张力导轮，所述电极丝穿过所述张力导轮的下部，即电极丝上的张力作用在所述张力导轮，所述张力导轮将所述张力的大小传递到所述下固定部件上，所述下固定部件将所述张力的大小作用在所述弹簧上，所述压力传感器感应到所述弹簧对所述压力传感器的压力的大小，两个所述压力传感器感应的所述压力的大小等于所述电极丝上的所述张力的大小。

优选地，所述压力传感器将所述电极丝上的所述张力的大小反馈给机床控制系统，所述机床控制系统控制所述电机运转；如果所述电极丝上的所述张力的大小小于初始张力，所述电机运转，使得所述承载台相对于所述支撑部件向下运动，所述承载台带动所述张力导轮对所述电极丝增加支撑力，从而使得所述电极丝上的所述张力恒定。

优选地，所述电机弹簧走丝机构和另一电机弹簧走丝机构的结构完全相同，以所述上线架和所述下线架之间的中心线对称设置。

优选地，所述电机弹簧走丝机构的工作过程为：步骤一，在所述电极丝上设置所述初始张力、确定两个所述压力传感器上的压力之和；步骤二，两个所述压力传感器上的压力之和与所述初始张力相同，进行线切割加工；步骤三，两个所述压力传感器上的压力之和小于所述初始张力，所述电机运转，带动所述张力导轮运动，所述张力导轮对所述电极丝的支撑力增加，从而使得两个所述压力传感器上的压力之和等于所述初始张力，进行恒张力加工；循环步骤二、步骤三直到加工结束。

本发明的有益效果如下：

(1)将传统的弹簧张力调节装置和电机、丝杠螺母相结合，既可以发挥传统弹簧张力调节装置换向时电极丝张力波动小，降低断丝的几率，同时又能通过电机和丝杠螺母增加调节行程，避免因弹簧弹力小，需要频繁复位的问题。

(2)电机弹簧走丝机构在上下线臂的对称位置上均安装有张力检测和张力调节的装置，可以单独或同时的对上下线臂上的张力进行检测和调节，避免出现“单边松丝”现象。

(3)电机弹簧走丝机构对张力检测和张力调节通过机床控制系统控制电路进行控制，实现对张力的闭环控制，使加工过程中的张力能够在一定范围内保持恒定，进行恒张力加工。

附图说明

图1是根据本发明的一个优选实施例的电机弹簧走丝机构示意图。

图2是电机弹簧走丝机构张力控制流程图。

图3是电机弹簧走丝机构上张力检测部分的示意图。

其中，1—储丝筒，1—钼丝，3—导轮，4—电机弹簧走丝机构，5—导轮，6—上导轮，7—上线架，8—下线架，9—下导轮，10—导轮，11—另一电机弹簧走丝机构，12—导轮，13—张力导轮，14—弹簧，15—压力传感器，16—电机，17—支撑部件，18—丝杠，19—导轨，20—承载台，21—上固定部件，22—下固定部件，23—引导滑动结构。

具体实施方式

以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。

参阅图1至图3，一种电火花线切割的电机弹簧走丝机构，对线切割加工过程中电极丝上的张力进行检测与调节。

储丝筒1上的电极丝2在上线架7上先后穿过上左导轮3、电机弹簧走丝机构4、上中导轮5、上右导轮6，在下线架8上钼丝先后穿过下右导轮9、下中导轮10、另一电机弹簧走丝机构11、导下左轮12然后在缠绕到储丝筒1从而形成闭合的运丝回路。

电机弹簧走丝机构4和另一电机弹簧走丝机构11的结构完全相同，以上线架7和下线架8之间的中心线对称设置，在此仅详细介绍电机弹簧走丝机构4的具体结构，电机弹簧走丝机构4包括张力调节机构和张力检测机构。

张力调节机构包括电机16、支撑部件17、丝杠18、螺母(图中未示出)、导轨19、滑块(图中未示出)、承载台20。

支撑部件17为常见的板状结构，本申请中支撑部件17具体为长方体的板状，电机16固定在支撑部件17的顶端，电机16的输出轴直接或者间接经过减速器与丝杠18的一端连接，丝杠18的另一端固定在支撑部件17的底端，丝杠18上设置有与丝杠18配合的螺母，该螺母固定在承载台20的后面中部位置。

支撑部件17的左边设置有一条导轨19、右边设置有另一条导轨19，每条导轨19上设置有一组滑块，每组滑块至少包括2个滑块，左边导轨19上的滑块固定在承载台20的后面左边位置，右边导轨19上的滑块固定在承载台20的后面右边位置，每组滑块在承载台20上均匀分布，从而提供稳定支撑。

张力检测机构包括压力传感器15、上固定部件21、下固定部件22、弹簧14、张力导轮13和引导滑动结构23。

承载台20的前面上端固定设置有上固定部件21，上固定部件21的下部左右两侧分别设置有一压力传感器15，每一个压力传感器15上固定设置有弹簧14的一端，弹簧14的另一端固定在下固定部件22的上部上，上固定部件21和下固定部件22之间还通过引导滑动结构23来连接，引导滑动结构23为常见的导轨和滑块配合结构，引导滑动结构23能够保证下固定部件22在向上固定部件21运动时垂直于上固定部件21，从而使得压力传感器15能够准确感应弹簧14产生的压力大小。

下固定部件22的下部设置有张力导轮13，电极丝2穿过张力导轮13的下部，即电极丝2上的张力作用在张力导轮13，张力导轮13将张力大小传递到下固定部件22上，下固定部件22将张力大小作用在弹簧14上，压力传感器15感应到弹簧14对其压力大小，两个压力传感器15感应的压力大小等于电极丝2上的张力大小。

压力传感器15将电极丝2上的张力大小反馈给机床控制系统，机床控制系统控制电机16运转；如果电极丝2上的张力小于初始张力，电机16运转，使得承载台20相对于支撑部件17向下运动，承载台20带动张力导轮13对电极丝2增加支撑力，从而使得电极丝2上的张力恒定。

本申请的工作过程为：(1)在电极丝2上设置初始张力、确定两个压力传感器15上的压力之和；(2)两个压力传感器15上的压力之和与初始张力相同，进行线切割加工；(3)两个压力传感器15上的压力之和小于初始张力，电机16运转，带动张力导轮13运动，张力导轮13对电极丝2的支撑力增加，从而使得两个压力传感器15上的压力之和等于初始张力，进行恒张力加工，如此循环直到加工结束。

本发明所带来的有益效果如下：

(1)该电机弹簧走丝机构的在上线架、下线架镜像设置，既可以对上线架、下线架上的张力同时进行调节，也可以单独对上、下线架上的张力进行调节，可以避免出现“单边松丝”现象。

(2)该电机弹簧走丝机构避免传统的弹簧张力调节装置中的弹簧张力有效调节距离短，需要频繁复位的问题；同时传统的弹簧张力调节装置在调节张力时是将弹力逐步释放，在弹力释放的过程中，张力是逐渐减小的，无法通过调节获得恒定的张力，而本电机弹簧走丝机构中通过根据压力传感器上压力反馈来及时调整承载台的位置，实现电极丝张力恒定，进行恒张力加工。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。