| |
|
电火花线切割加工双贮丝筒恒张力控制的研究 |
( 文章来源：五丰电子科技有限公司 应用行业： 阅读次数：279
) 【字体：大 中 小】  |
电火花线切割加工双贮丝筒恒张力控制的研究
摘要：电火花线切割机电极丝张力的大小对加工质量、效率邮政要影响。分析高速走丝线切割机使用重锤式恒张力机构存在的缺点，并详细阐述了两种新型的双贮丝筒恒张力控制装置是如何实现电极丝恒张力控制的。
关键词：电火花线切割加工；双贮丝筒；恒张力控制装置
高速走丝线切割机一般采用单贮丝筒往复循环走丝方式。单贮丝筒走丝系统结构简单，控制容易，所占空间小，但是电极丝张力通常由上丝时丝的拉力决定，丝的张力是非恒定的，这势必影响电极丝的运动平稳性 。电极丝上例不恒定，松弛的电极丝偏离理想的切割位置，会是加工过程不稳定，影响加工质量和生产率 。电极丝的振动对高速走丝线切割加工精度和表面粗糙度影响很大 。而低速走丝线切割机正是由于电极丝单向走丝，电极丝运动平稳，振动小，才能做到加工精度高，表面粗糙度值低。如高速走丝线切割机运丝平稳性得到提高，其加工精度和表面质量必将提高 。
1 传统恒张力控制方式分析
目前，高速走丝电火花线切割机实现的恒张力控制主要采用机械重锤式机构，这种机构虽有多种不同的结构形式，但其工作原理都一样，他们都是利用重锤的重力对电极丝产生拉力，是电极丝保持一个相对恒定的张力，如图1所示。
图 1 重锤式张紧原理图
采用单贮丝筒走丝装置的张力控制在加工过程中都存在一些缺点：
(1) 电极丝运行路径曲折迂回7~11m/s的线速度使电极丝疲劳应力加大。由于曾加导轮（悬臂导轮）的数量，也加剧了电极丝纵向振动。
(2) 这种机构由于线架的结构限制，加工一段时间后需厅机进行调整，不能实现电极丝张了的而自动调节
(3) 重锤式机构导轮分布不均匀，正常加工时无法保证贮丝筒正、反向循环时放电区电极丝张力的一致
(4)在贮丝筒换向过程中，重锤对电极丝传声瞬间冲击载荷，是电极丝容易被拉断。
(5)重锤惯性大，难以适时响应张力的波动。
(6)张紧力直接作用于工作区，电极丝容易被拉长变细，降低了电极丝寿命 。
2 现有双贮丝筒恒张力系统装置
双贮丝筒横长控制系统原理如图2所示，该系统由两个贮丝筒和拖动贮丝筒运转的两个直流电机做成，利用同一台电机既可作电动机运行，也可作发电机运行，来实现恒张力控制。作为绕丝端时，电机断电，轴上输入机械能，这时电机处于发电状态所产生的电磁转矩是制动转矩。
图2 双贮丝筒恒张力系统示意图
电机生产的制动电磁转矩为：
（1）
式中：C 为电机电势常数；C 为电机转矩常数； 为磁场的磁通量，Wb；R 为电枢回路总电阻， ：R 为外加调节电阻，因此通过改变外加调节电阻R 的大小可得到不同的制动力矩T，从而产生相应的张力，电极丝张力可在电极丝张力可在电极丝运转过程中调节，且调节非常方便 。
双贮丝筒可调电极丝恒张力控制装置，能克服机械重锤式恒张力机构存在的缺点，且张力的调节和穿穿丝非常方便，实现了从机械式张力控制到电气式张力控制的变革。这种改变电阻大小选择相对应的电阻，电极丝在加工中不断磨损，直径不断变化，电阻的大小不易确定；这种控制方式不能对张力进行连续调节控制，且控制不精确。
3 新型双贮丝筒恒张力控制系统
通过分析可发现现有的双贮丝筒恒张力控制机构还存在很多不足，为了避免上述不足，先把该控制装置改进为用磁制动器产生的转矩在一定范围内与力磁电流成正比，是一种线性调节装置。
新系统结构如图3所示，系统由两个贮丝筒和拖动贮丝筒运转的两个电机组成，每个贮丝筒分别于一个磁粉制动器连接，磁粉制动器给放丝贮丝筒拖加阻尼。当贮丝筒收丝时，所连接的点击电动运行，与之相连的磁粉制动器断电，对贮丝筒无作用力，同时放丝端的电机处于断电自由状态，磁粉制动器对放丝贮丝筒有一个阻尼转矩，是电极丝处于紧力状态，磁粉制动器对放丝贮丝筒有一个阻尼转矩，使电极丝处于张紧状态 。
图3 双贮丝筒恒张力运丝系统结构
应用磁粉制动器的张力控制系统从控制方式上可分为手动控制和自动控制。手动控制属于开环控制，根据经验值设定磁粉制动器励磁电流的大小，获得固定的制动转矩来控制电极丝张力值。
自动控制属于全闭环控制，精度高，能自动减少扰动的影响。控制过程如图4所示：通过张力控制器设定张力目标值，张力传感器将检测到的电极丝的张力信号经过相加放大，在张力表上显示数值，同时作为检测信号反馈给张力控制器，在控制器内经过放大，采集，然后再将采集到的信号送入PI调节器与设定张力值比较，产生的差值经过电流放大，纠正磁粉制动器的励磁电流，控制其输出力矩；如此形成负反馈闭环控制系统，最终使电极丝张力保持恒定。该系统选用ZK-3张力控制器，它以8051单片机为中央处理器，张力标定过程简单。它可实时显示张力值，可设定启动时间和停机瞬间制动电流及停机时间。
4 结论
双贮丝筒可调电极丝恒张力控制装置，能克服机械重锤式恒张力机构存在的缺点，且张力的调节和穿死都非常方便。新型的磁粉制动器恒张力控制系统还可以对电极丝张力进行闭环控制，从而可提高加工质
|
| [关闭] |
搜索：张力控制 |
|
相关文章