陈文

（闽南理工学院，福建石狮362700）

线切割自动紧丝装置的研究设计

陈文

（闽南理工学院，福建石狮362700）

针对线切割加工过程中经常发生断丝现象，通过对各种断丝原因进行分析，设计一种具有自动紧丝功能的紧丝装置，切割产品时不抖丝，不松丝，不短路，显著提高加工效率和加工质量，降低生产成本。

断丝；自动紧丝；提高加工效率；降低成本

线切割作为我国独创的一种电火花线切割加工模式，在我国应用极为广泛。但线切割加工中的断丝问题一直是一个最普遍的问题[1]。它使加工停顿并不得不从头开始，浪费了大量时间，破坏了加工表面的完整性，增加了无人加工的困难。高速走丝电火花线切割机的主要优点是生产率高、加工成本低，但在使用中也存在一定的问题。由于线切割机采用单贮丝筒循环走丝方式，电极丝张力大小通常由上丝时丝的拉力决定[2]。然而上丝过程通常是人工操作，丝的张力是非恒定的，这势必影响电极丝的运动平稳性。而目前在市场上，电火花线切割机使用的钼丝张力产品，无论是重锤式、弹簧式或其它方式，都只是单一的将钼丝拉紧，无法修正和稳定张力，所以并不能真正解决钼丝张力问题[3]。电极丝的振动对线切割加工精度和表面粗糙度影响很大，如切割机运丝平稳性提高，其加工精度和加工表面质量必将提高。研究引起断丝的各种原因并提出有效的解决方法是十分重要的。

近几年来，许多研究单位和制造厂商根据影响线切割加工精度的各种机械要素，认识到影响重复切割精度的因素主要有:（1）电极丝在空间的位置稳定性和一致性；（2）坐标工作台的几何精度和运动定位精度；（3）工件本身的应力变形等，其中最关键的是电极丝在空间的位置不确定性[4]。而设计的线切割自动控紧丝装置是一种智能修正和稳定张力的设备。它恰恰能够降低电极丝的移动速度，能够大幅度降低导轮的振幅，有助于电极丝空间位置相对稳定，所获得的加工表面粗糙度为Ra1.02，且加工表面光泽，没有明显的切割条纹，使其始终保持最佳工作状态，大零件切割能够提高产品加工精度、加工效率及加工件表面质量，有效提高线切割产品的质量和加工效率，延长钼丝和线切割机床的使用寿命。本文主要是克服电火花线切割机断丝的不足，设计一种自动紧丝和增加电极丝空间位置稳定性的自动紧丝装置。

1 线切割的运丝结构及断丝原因分析

1.1 线切割的运丝结构

线切割机的运丝机构主要是由贮丝筒、线架和导轮组成。运丝机构的作用是将绕在贮丝筒上的钼丝通过丝架做反复变换方向的送丝运动，使钼丝在整体长度上均匀参与电火花加工，以保证精度的稳定性，同时可延长丝的使用寿命。贮丝筒的转动是由一只交流电机带动，丝速按高、中、低共分为五档。高速运丝利于排屑，低速运丝传动平稳。

1.2 线切割的断丝原因

线切割的断丝原因：（1）钼丝张紧力不适当造成的断丝；（2）张紧机构引起的断丝；（3）贮丝桶造成的断丝；（4）钼丝在贮丝桶上缠绕不合理造成的断丝；（5）钼丝没有放置在导轮的槽中造成的断丝；（6）与工件相关的断丝；（7）与脉冲电源相关的断丝；（8）与电极丝相关的断丝[4]。

2 线切割自动紧丝装置的设计

如图1~图4所示，设计的自动紧丝装置包括支架1，支架1上可旋转设有导轮固定板2，导轮固定板2的两端均可旋转设有导轮3，支架1与导轮固定板2之间设有发条5，发条5的一端连接支架1、另一端连接导轮固定板2，用于使导轮固定板2相对于支架1转动；导轮固定板2上设有限位杆10，支架1上设有与限位杆10配合的限位槽101，限位槽101用于限制导轮固定板2的转动角度；支架1上通过旋钮螺钉7固定有卡钩6，旋钮螺钉7为旋钮的下端设有螺钉，旋转旋钮螺钉7可将卡钩6锁紧在支架1上，卡钩6上设有用于卡住限位杆10的卡槽601；导轮3的转轴上设有旋转阻尼器11；旋转阻尼器11可使导轮3转动具有一定的阻尼，可用于限制电极丝的速度，增加稳定性。导轮固定板2上设有齿轮8，支架1上设有与齿轮8配合的摆杆9，摆杆9与支架1之间设有扭簧；扭簧可驱动摆杆9压住齿轮8，摆杆9可卡住齿轮8使导轮固定板2只能单向转动；卡钩6的根部设有条形孔602，旋钮螺钉7穿过条形孔602连接在支架1上，卡钩6可通过条形孔602在旋钮螺钉7上滑动调节长度，卡钩6的卡槽601可卡住限位杆10使导轮固定板2不能转动。

使用时，将支架1固定在电火花线切割机上，电极丝4依次绕过一导轮3的上部和另一导轮3的下部，导轮固定板2在发条5的作用转动将电极丝4拉紧，导轮固定板2转动时齿轮8跟着转动，摆杆9卡住齿轮8避免其倒转。

图1 自动紧丝装置的套上电极丝后的结构示意图

图2 自动紧丝装置的前部结构示意图

图3 自动紧丝装置的后部结构示意图

图4 自动紧丝装置的卡钩钩住限位杆时的结构示意图

3 结束语

线切割自动紧丝装置改善线切割单边松紧，减少钼丝抖动，代替人工紧丝，显著减少烧丝和钼丝花斑现象，并且能在工作中自动张紧伸长后的电极丝，使其始终保持最佳工作状态，大零件切割能够提高产品加工精度、加工效率及加工件表面质量，有效提高线切割产品的质量和加工效率，延长钼丝和线切割机床的使用寿命。降低了成本，对于低价线切割机床以及工作半年以上线切割机床的效果尤为明显。

[1]王至尧.电火花线切割工艺[M].北京：原子能出版社，l987.

[2]程新江.高速走丝气中电火花线切割精加工机理研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2004.

[3]杜炳荣，刘志东，刘共荣，等.高速走丝多次切割的实验研究[C].//第七届全国电加工学术年会论文集，1993，200-206.

[4]刘瑞已，刘韬.线切割加工中断丝的原因及其解决办法[J].机床与液压，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项目资助（项目编号：JA15591）

陈文（1986-），男，河南人，本科，助理实验师，主要从事机械设计制造及其自动化的教学与科研工作。