一种测量和稳定电极丝张力的方法与流程

本发明涉及电火花线切割领域，尤其涉及一种测量和稳定电极丝张力的方法。

背景技术：

高速走丝线切割加工时，电极丝易受丝振的影响，降低加工精度和切割速度。具体来说，电极丝张力波动产生的原因有：贮丝筒上的电极丝正反运动时张力不同；工作一段时间后电极丝又会伸长，致使张力下降，张力下降易导致丝振加剧，极易断丝。而且，单边松丝、张紧力的大小控制一直影响线切割机床的正常工作，电极丝的张力一般是通过人工紧丝，受操作者经验限制致使电极丝松紧不均，影响线切割的效率和精度，同时单一地将电极丝拉紧，更无法修正和稳定张力。

另外，现有的电极丝张力的测量通常直接通过张力传感器测出，虽然比较直观，但张力传感器的成本比压力传感器的成本高出许多，在实际使用中，经济压力较大，不适于广泛使用。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种测量成本低，张力稳定，能对张力进行修正，保证切割效率和精度的测量和稳定电极丝张力的方法。

本发明的实施例提供一种测量和稳定电极丝张力的方法，包括以下步骤：

(1)确定电极丝张力的稳定范围；

(2)将一滚轮压在待切割的电极丝上，滚轮对电极丝有压力，且压力与电极丝上的张力相对应，所述滚轮连接摆锤，所述摆锤上设有压力传感器，所述压力传感器能实时测量滚轮压在电极丝上产生的压力；

(3)将步骤(2)压力传感器测量的滚轮压在电极丝上产生的压力转化为电极丝所受的张力，并与步骤(1)确定的电极丝张力的稳定范围相比较；

在稳定范围内，继续切割；在稳定范围外，压力传感器将信号传输给单片机，所述单片机与压力传感器连接，单片机产生指令，并将指令传输给步进电机，所述步进电机连接单片机和摆锤，步进电机接收指令，并驱动摆锤偏转，所述摆锤带动滚轮偏转调整电极丝的张力至步骤(1)确定的电极丝张力稳定范围内。

进一步，所述步骤(1)中，电极丝张力的稳定范围为12-15N。

进一步，所述步骤(2)中，压力传感器的量程与电极丝张力的稳定范围相对应。

进一步，所述压力传感器的量程计算方法如下：

对电极丝和滚轮进行受力分析；

计算滚轮对电极丝的压力，计算公式如下：

N＝2Fsin(90°-θ/2)

式中：N为滚轮对电极丝的压力，F为电极丝的稳定张力，θ为滚轮两侧电极丝之间的夹角；

计算压力传感器的受力，计算公式如下：

F_c＝(N-G)/cosα

式中：F_c为压力传感器的受力，G为滚轮的重力，α为滚轮偏转的角度。

进一步，所述压力传感器的量程为10N。

进一步，所述步骤(3)中，压力传感器测量的滚轮压在电极丝上产生的压力转化为电极丝所受的张力的计算公式如下：

F₁＝(F_c1cosα+G)/2sin(90°-θ/2)

式中：F₁为电极丝的实际张力，F_c1为压力传感器测量的滚轮压在电极丝上产生的压力。

进一步，所述电极丝为Φ0.15-0.25mm的钼丝。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：通过对力的分析将电极丝所受的张力转化为求压力，大大降低成本，通过机电一体控制，避免产生偏差，能更精准实时的对电极丝所受的张力进行调整，达到闭环控制的效果，保持电极丝所受张力的稳定，避免电极丝的抖动，减少断丝的几率，延长电极丝的使用寿命，保证切割效率和精度。

附图说明

图1是本发明一实施例的流程图。

图2是本发明一实施例所用装置的结构示意图。

图3是本发明一实施例的一受力分析图。

图4是本发明一实施例的另一受力分析图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图2，本发明的实施例提供了一种测量和稳定电极丝张力的方法，包括以下步骤：

(1)确定电极丝1张力的稳定范围，在一实施例中，电极丝1为Φ0.15-0.25mm的钼丝，电极丝1张力的稳定范围为12-15N；

(2)将一滚轮5压在待切割的电极丝1上，滚轮5对电极丝1有压力，且压力与电极丝1上的张力相对应，所述滚轮5连接摆锤4，所述摆锤4上设有压力传感器3，所述压力传感器3能实时测量滚轮5压在电极丝1上产生的压力；

所选用压力传感器3的量程与电极丝1张力的稳定范围相对应，压力传感器3的量程计算方法如下：

对电极丝1和滚轮5进行受力分析；

计算滚轮5对电极丝1的压力，计算公式如下：

N＝2Fsin(90°-θ/2)

式中：N为滚轮5对电极丝1的压力，F为电极丝1的稳定张力，θ为滚轮5两侧电极丝1之间的夹角；

如图3所示，θ在工作状态下为钝角，接近平行，此时我们张力F取值15N，θ为160°，代入公式，计算得滚轮5对电极丝1的压力为5.21N；

计算压力传感器3的受力，计算公式如下：

F_c＝(N-G)/cosα

式中：F_c为压力传感器3的受力，G为滚轮5的重力，α为滚轮5偏转的角度。

如图4所示，G为4N，α取值10°，代入公式，得到压力传感器3的受力为1.23N；

根据以上计算得到压力传感器3的受力范围为1kg，即压力传感器3的量程为10N，通过选用与电极丝1张力的稳定范围相对应的压力传感器3，既能保证不超出受力范围，损坏压力传感器3，又能保证测量精度。

(3)将步骤(2)压力传感器3测量的滚轮5压在电极丝1上产生的压力转化为电极丝1所受的张力，计算公式如下：

F₁＝(F_c1cosα+G)/2sin(90°-θ/2)

式中：F₁为电极丝1的实际张力，F_c1为压力传感器3测量的滚轮5压在电极丝1上产生的压力。

与步骤(1)确定的电极丝1张力的稳定范围相比较；

在稳定范围内，继续切割；

在稳定范围外，压力传感器3将信号传输给单机片6，所述单机片6与压力传感器3连接，单机片6产生指令，并将指令传输给步进电机2，所述步进电机2连接单机片6和摆锤4，步进电机2接收指令，并驱动摆锤4偏转，所述摆锤4带动滚轮5偏转调整电极丝1的张力至在步骤(1)确定的电极丝1张力稳定范围内。

通过对力的分析将电极丝所受的张力转化为求压力，大大降低成本，通过机电一体控制，避免产生偏差，能更精准实时的对电极丝所受的张力进行调整，达到闭环控制的效果，保持电极丝所受张力的稳定，避免电极丝的抖动，减少断丝的几率，延长电极丝的使用寿命，保证切割效率和精度。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。