[实用新型]高速走丝电火花线切割机床电极丝张力双频变化控制装置

说明书

一种高速走丝电火花线切割机床电极丝张力双频变化控制装置，其特征是丝筒（10）上的电极丝（2）经上辅助导轮（3）、上弹簧张力装置（9）上的上张紧导轮（6）、上主导轮（1）、下主导轮（18）、下弹簧张力装置（16）上的下张紧导轮（15）、下辅助导轮（17）后回到丝筒（10）上，所述连接板（12）安装在导轨滑块（13）上且连接板（12）两侧对称安装有所述上下弹簧张力装置，三者作为一个整体受恒力装置（11）的恒力控制。本实用新型将高速往复走丝电火花线切割机床电极丝张力的高、低频变化分别通过相应的高、低频响应装置进行控制，实现了加工过程中电极丝张力的快速、稳定调节，可以显著的提高切割稳定性和加工精度。

技术领域

本发明属于电火花线切割加工技术领域，涉及一种既能对电极丝张力的低频变化进行稳定调节，又能对电极丝张力的高频变化进行快速响应的电极丝张力控制装置，尤具体地说是一种高速走丝电火花线切割机床电极丝张力双频变化控制装置。

背景技术

具有我国完全自主知识产权的高速往复走丝电火花线切割机床以其高性价比、低运行成本而广泛应用于机械制造领域，特别是在大型机械零件加工和模具加工领域市场潜力巨大，具有广阔的发展前景。但是电极丝的张力变化会造成电极丝空间位置的不稳定，对切割精度产生较大的影响，同时张力的变化会影响机床切割的稳定性。特别地，机床的“往复走丝”特性，导致电极丝易形成“单边松丝”现象，即加工经过一段时间后，电极丝在丝筒的两端出现张力不一致的现象，这个问题一直困扰着高速往复走丝线切割机床的性能。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装置有多种。

如图1所示，重锤式张力装置是最简单的可调节式张力装置。首先，由于重锤质量较大导致该装置存在较大的惯性，使得重锤式张力装置的频率响应速度较低，而在电极丝以线速度8-12m/s的高速运行情况下，该装置无法响应走丝过程中电极丝的瞬间张力变化；其次，从力的静态角度而言，重锤式张力装置对电极丝丝张力的控制是有效的，但从动态角度而言，这种装置对电极丝张力控制则存在缺陷：在电极丝张力小于或者大于重锤的重量时，重锤就会向下或者向上运动，当重锤作向下运动时，对电极丝的作用力是重锤的重力G减去重锤质量m与其运动加速度a的乘积（G-ma）；当重锤作向上运动时，此时对电极丝的作用力是重锤的重力G加上重锤质量G与其运动加速度a的乘积（G+ma），两种情况下电极丝张力的控制有+/-ma的误差。因此重锤式张力装置在加工过程中电极丝张力是波动的，且其对电极丝张力的高频变化特性的反应是滞后的，一般只用于对电极丝张力进行宏观调节的场合。

如图2所示，双向弹簧式张力装置是目前“中走丝”机床上使用较多的张力控制装置。其利用弹簧弹性变形产生的弹力，分别施加在加工区域上、下两部分电极丝上，来控制往复走丝时电极丝的张力，其简单有效，并且比较经济。由于弹簧在压缩时会储存较大的弹性势能，当电极丝张力发生微小变化时，弹簧式张力装置会快速响应，因此双向弹簧式张力装置相对于重锤式张力装置的显著优点是：能实现双边同时张丝功能，且弹簧式张力装置的移动调节部件质量小，系统惯性较小，对加工区域电极丝的高频张力变化特性可以做出快速响应。但弹簧张力装置也有其存在的问题。首先，其在实际加工中以弹簧产生伸长变形来补偿电极丝在放电加工中产生的伸长量，由于弹簧伸长后其弹性力会下降，这样必然会导致电极丝张力的下降，因此双向弹簧式张力装置在加工过程中电极丝的张力实际是由大到小逐渐变化的；其次，弹簧式张力装置储能行程小，由于张力能量来自弹簧的弹力，当电极丝伸长变形量较大时，弹簧也会产生较大形变，此时电极丝张力会有较大变化。因此双向弹簧式张力装置能很好地控制电极丝张力的高频变化，在电极丝张力的低频变化控制方面会有很大的局限性。

发明内容

本发明的目的是针对现有的线切割机床电极丝高、低频张力变化控制难度大的问题，提供一种将电极丝张力的高、低频变化分别通过相应的高、低频响应装置进行控制的方法及装置，它实现了既能对电极丝张力的低频变化进行稳定调节，又能对电极丝张力的高频变化进行快速响应，使电极丝张力的高、低频变化都能够同时得到有效控制，提升电极丝张力控制调整的响应范围及稳定性。

本发明的技术方案是：