多线切割机放线自动排线的研究

徐君

摘要：分析了多线切割机放线排线的重要性，说明了工作原理，给出了其机械结构和控制系统的设计框图。重点研究了切割线位置检测传感器的检测方式，并针对此方案设计相关的控制过程。通过试验论证采用压力传感器式方案控制波动范围小、精确度高。

关键词：多线切割机；放线自动排线；检测传感器

引言

目前，一种用于硬脆性材料高精度薄片切割的多线切割机其切割原理是切割线高速反复的正反运转，将磨料带入到加工区域，从而实现切割，在这高速反复正反运转中，由于切割磨损，使用排线装置逐步的将切割线收至收线筒。也就是在这个过程中，由于切割线的磨损，放线筒正转放线的时间总大于反转收线时间。放线筒正转放线时，切割线将按原先绕制的规律来回放线，放线筒反转收线时，由于不带有排线装置，回收的线将叠在一处或呈纺锤形排布，当再次由反转变回正转时，放线筒又将处于放线状态，此时放线筒将反转回收的线放完后再放到新线时，切割线位置会出现跳变，这将会造成切割线的张力极不稳定。本文给出了一种放线自动排线的装置和控制方案。

1.放线排线状态分析

多线切割机在放线过程中，由于新线筒绕线时的不稳定性，特别是在线筒两侧线距的跳跃，导致在放线过程中会出现如图1所示的三种状态。状态1为正常排线时，状态2为排线机在钢线右侧，状态3为排线机在钢线左侧。

排线装置包括能检测切割线位置的两个检测轮，以及能根据检测轮的检测信号控制驱动机构运行速度并调整安装支架位置的控制器。两个检测轮并排设置在安装支架上并分别位于切割线两侧，每个检测轮上均设置有一与控制器相连接的压力传感器。安装支架能相对于机架沿着收放线筒的轴线方向往复移动，当安装支架移动速度过快时，切割线将压在与安装支架移动方向相反一侧的检测轮上，当安装支架移动速度过慢时，切割线将压在与安装支架移动方向相同一侧的检测轮上，控制器根据连接在检测轮上的压力传感器检测切割线是否接触至检测轮上，从而判定由排线导向机构引出的切割线在收放线筒上排线是否到位，若不到位，则通过调整安装支架的移动速度以对排线位置进行调整。

当切割线碰到到轮体时，轮体能相对轮轴进行转动，以减少受力，避免检测轮与切割线接触过程中产生的损伤，延长使用寿命。

3.1.排线距δ设定

对于新的放线筒，厂家有自己绕制的线距，根据此线距计算出放线筒每转一圈，排线伺服电机需要转过的圈数，即设定排线伺服电机的转速。

3.2.排线方向设定

3.2.1.由于对放线筒绕制的方向不确定，首次正转放线时先自定义钢线排线方向，例如向左侧运行，此时控制器按设定的排线距控制排线伺服电机，通过排线传动机构将排线杆按设定的速度往左侧运行。

3.2.2.当放线筒绕制的方向与排线杆运行方向一致时，如果此时排线杆运行的速度和原先绕制的速度相同，左右侧检测传感器都将检测不到信号；如果速度不一致，切割线将会压到左或右检测轮，此时左或右侧检测传感器将会检测到压力信号传递给控制器。

3.2.3.当放线筒绕制的方向与排线杆运行方向不一致时，此时右侧检测传感器检测到的信号较方向一致时检测到的值偏大，控制器判断方向不一致，从而排线伺服电机改变方向。

3.2.4.排线杆运行到线筒前后限位末端，改变方向，与当前方向反向。

3.3.感应系数差k左-k右

3.3.1.当排线方向从左到右时，此时检测回的信号k左-k右大于零，即左侧检测传感器检测到信号时，表示排线杆运行快了，要减慢排线伺服电机。

3.3.2.当排线方向从右到左时，此时检测回的信号k左-k右小于零，即右侧检测传感器检测到信号时，表示排线杆运行慢了，要加快排线伺服电机。

4.总结

设计结构简单，控制方式简洁，切割线位置检测准确、跟踪灵活，避免了爬线现象，解决了叠线问题，保证了排线的均匀性，减少了张力的波动，降低了断线的可能性，从而提高了多线切割机切割的品质。