一種恒張力控制機構(gòu)的設(shè)計

1、一種恒張力控制機構(gòu)的設(shè)計摘要:根據(jù)快走絲電火花線切割機床在現(xiàn)有技術(shù)中線電極張力控制存在的問題，設(shè)計了一種松弛邊阻滯式恒張力控制裝置。在安裝線電極時，根據(jù)工藝條件的需要量化設(shè)定初始張力大小，并且可以適時顯示.線電極工作時，張力可以在線檢測，適時補償保證張力恒定。關(guān)鍵詞:線電極張力量化顯示適時補償1整體設(shè)計思路擬開發(fā)的快走絲線切割機，鉬絲的恒張力控制系統(tǒng)主要由以下三個部分組成：張力采樣信號放大部分、張力的伺服控制調(diào)節(jié)部分、張力顯示部分組成。當(dāng)鉬絲張力的大小由于某種原因發(fā)生波動時，通過設(shè)置在切割端的力傳感器，將檢測到的張力變化轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)運算放大器放大后，一部分經(jīng)過A/D芯片和液晶顯示器便可得

2、到和看到張力大??；另一部分通過電壓比較器和給定值進(jìn)行比較，得到偏差值。那么張力存在兩種情況，要么過小、要么過大，這都需要進(jìn)行調(diào)整。當(dāng)張力過小表明鉬絲處于松弛狀態(tài)，電壓比較器輸出高電平信號接入電液伺服閥的一個線圈，進(jìn)而控制輸入液壓缸的液體的流量，驅(qū)動張力調(diào)整機構(gòu)動作,使鉬絲張緊，使張力回復(fù)到原限定值；當(dāng)張力過大時，電壓比較器輸出高電平信號接入電液伺服閥的另一個線圈，電液伺服閥向相反的方向動作，張力調(diào)整機構(gòu)動作，使鉬絲變松馳回復(fù)到其原來原限定值。以此達(dá)到顯示與控制張力的目的本設(shè)計要求：在機床開始運行前能顯示鉬絲張力的初值，根據(jù)加工時的需要調(diào)節(jié)張力大小，在加工過程中，能隨時顯示張力大小并適時調(diào)整，防

3、止張力的不穩(wěn)，保證加工精度和質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。這樣不論是不同直徑的鉬絲還是加工中的各種干擾都可以方便的調(diào)節(jié)張力的大小，達(dá)到恒張力控制的目的。2機械部分的設(shè)計方案在這個鉬絲恒張力的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，張力的機械調(diào)節(jié)裝置是其執(zhí)行部分，其設(shè)計的主要要求為：能滿足整個控制系統(tǒng)的設(shè)計要求，與液壓部分相連，運行靈活、平穩(wěn)、振動小、結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、在斷絲時機構(gòu)能激活機床的制動裝置等。(1) 確定機構(gòu)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。單導(dǎo)輪調(diào)節(jié)。隨著鉬絲的松緊，導(dǎo)輪所處的位置不同，形成的角度是個變量。所以鉬絲張力隨著角度的改變而變化。這種結(jié)構(gòu)在實際使用中不能完全達(dá)到鉬絲運行過程中內(nèi)部張力完全一致，既不能產(chǎn)生恒張力。那么在

4、本設(shè)計整體方案中有液壓部分與機械部分相連，由液壓缸與機械裝置的連桿來調(diào)節(jié)張力大小，利用單導(dǎo)輪在上、下方向的運動及角度的變化可以調(diào)整張力大小。當(dāng)力傳感器檢測到張力過大或過小時，導(dǎo)輪在液壓缸驅(qū)動下沿導(dǎo)軌向上或向下運動，直到達(dá)到給定張力值為止雙導(dǎo)輪調(diào)節(jié)。當(dāng)運絲系統(tǒng)正向運轉(zhuǎn)時，由于換向沖擊載荷的作用，導(dǎo)輪2可隨其絲動作向上繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，以使導(dǎo)輪1、2受力達(dá)到平衡，協(xié)調(diào)了載荷的沖擊變化。當(dāng)運絲系統(tǒng)反向運轉(zhuǎn)時，由于換向沖擊載荷的作用導(dǎo)輪1可隨絲動作向上繞其轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，也能使導(dǎo)輪1、2受力達(dá)到平衡，緩解了沖擊載荷的變化。也能滿足恒張力控制。以上所述可以看出單導(dǎo)輪調(diào)節(jié)和雙導(dǎo)輪調(diào)節(jié)都可以滿足整體設(shè)計要求，因整體設(shè)

5、計中已有張力傳感器、電液伺服閥和液壓缸可檢測、緩解沖擊載荷的變化，且張力調(diào)節(jié)裝置部分設(shè)計機構(gòu)越簡單，越不容易在運行過程中出錯。所以選擇單導(dǎo)輪調(diào)節(jié)，既保持了張力的恒定，又能滿足整體設(shè)計要求。（2）張力大小的預(yù)先確定。由于鉬絲張力的大小對運行時鉬絲的振幅和加工穩(wěn)定性影響很大,直接影響到加工精度，所以在不引起斷絲的情況下，張力T的值在其最大拉力的范圍內(nèi)盡可能取大些。應(yīng)用幾何學(xué)黃金分割法，張力取鉬絲最大拉力F的0.3820.618之間（通常鉬絲直徑小時取值接近上限，直徑較大時取值接近下限）。因此，對常用直徑的鉬絲（0.1mm0.2mm）,其張力可參考（表1）來選取。(3) 確定張力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)

6、輪和導(dǎo)輪的軸承選標(biāo)準(zhǔn)件。為了使運行時導(dǎo)輪的滑行平穩(wěn)、靈活，導(dǎo)輪與軸柱之間采用導(dǎo)軌，起到支承調(diào)節(jié)裝置的作用。軸柱部分因裝配因素分成兩段，之間用螺栓連接。在軸柱與杠桿之間的連接采取螺栓加墊圈連接，這樣可以達(dá)到連接牢固的目的。為了使運行端與液壓部分相連時能平穩(wěn)、靈活的運動，選擇了鉸鏈機構(gòu)。液壓缸的驅(qū)動桿與調(diào)節(jié)裝置的杠桿，以及杠桿與固定支架的連接也采用鉸鏈。在調(diào)節(jié)設(shè)定張力時，超過鉬絲極限，也應(yīng)進(jìn)行保護(hù)。有兩種方式，閉和開關(guān)：對電液伺服閥進(jìn)行手動調(diào)節(jié)。如加工過程中鉬絲突然斷絲，需緊急制動，因原機床上已有制動開關(guān)，在軸柱上朝制動開關(guān)方向安裝一個桿，當(dāng)斷絲時桿觸碰到制動開關(guān)使機床停機，達(dá)到制動的目的。綜上所述采用力傳感器檢測鉬絲張力的波動，與給定值比較,得到偏差值，通過電放大器，電液伺服閥等進(jìn)行適時調(diào)整，由張力調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)鉬絲張力大小，形成一個閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)恒張力控制。該方案并且可以實現(xiàn)定量選擇張力初值，及適時顯示加工狀態(tài)時的張力值，是一個改造快走絲線切割機床恒張力機構(gòu)，提高鉬絲張力控制精度的可行方案。致謝:本材料力學(xué)實驗教學(xué)改革的研究項目經(jīng)費來自江漢大學(xué)機電與建筑工程學(xué)院院級課題SY0