大連連城數(shù)控機(jī)器股份有限公司 ■ 劉淑華

一 引言

多線切割機(jī)是用多條鋼線同時快速移動進(jìn)行切割的機(jī)器，主要適應(yīng)硬脆材料的切割，如硅晶，藍(lán)寶石等。

在多線切割機(jī)器中都設(shè)置線管理區(qū)，承擔(dān)線輥上鋼線有序纏繞和放出，并調(diào)節(jié)切割線上張力的形成等。在機(jī)器中，放線輥上的鋼線為多層纏繞，收線輥上的鋼線也為多層回收。在切割中鋼線的線速度必須恒定，才能保證切割正常進(jìn)行。為此，機(jī)器的布線機(jī)構(gòu)需有序布線，同時，機(jī)器的控制系統(tǒng)需時刻監(jiān)控兩線輥的驅(qū)動電機(jī)及布線電機(jī)的轉(zhuǎn)速，并進(jìn)行計(jì)算；調(diào)節(jié)使線速度達(dá)到新的統(tǒng)一。

布線機(jī)構(gòu)，簡單說，就是布線輪拖著鋼線，按規(guī)定的節(jié)距在線輥上布線或放線的裝置。布線過程是多線切割機(jī)的重要環(huán)節(jié)，布線機(jī)構(gòu)是否完善，直接影響鋼線的平穩(wěn)運(yùn)行和斷線頻率，影響機(jī)器的切割效果。

二 多線切割機(jī)器收放線的布線裝置

1 QFA1250型多線切方機(jī)的布線機(jī)構(gòu)

QFA1250型多線切方機(jī)的布線裝置如圖1所示。線管理區(qū)由隔板分為前后兩面，前面與切割區(qū)相通，鋼線運(yùn)行中能帶入大量切割用研磨漿液，金屬類零件都會被腐蝕，所以，布線機(jī)構(gòu)的前面只裝布線輪及帶動布線輪移動的拉桿，當(dāng)拉桿伸出時，有彈性皮腔保護(hù)。

圖1 QFA1250型切方機(jī)線管理區(qū)布線裝置

布線的傳動裝置裝在隔板后箱體中，箱體固定在隔板上，使重量卸荷在隔板上。傳動的過程為：伺服電機(jī)(N=0.82kW)驅(qū)動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換為螺母的軸向移動，并帶動布線桿沿軸向移動，此時布線桿端部的布線輪實(shí)現(xiàn)了在線輥上布線或放線。布線桿由兩直線軸承支承，軸承跨距合理，使拉桿剛性最佳(拉桿直徑35mm)，具有很高的硬度、強(qiáng)度和剛性。當(dāng)布線輪走到最前端時，懸臂最大，若剛性不足，極易使鋼絲抖動，嚴(yán)重時能斷線，影響切割質(zhì)量和進(jìn)度。在布線箱體中，還裝有平衡軸，與布線桿平行，使布線桿移動平穩(wěn)，防止切割線跳動。收線輥的布線節(jié)距一般為1.5mm，放線輥的節(jié)距由生產(chǎn)廠家定(放線輥，本機(jī)外購標(biāo)準(zhǔn)型)，兩線輥的驅(qū)動伺服電機(jī)N=17.5kW，布線桿的驅(qū)動伺服電機(jī)N=0.82kW。機(jī)器的PLC控制器對兩組驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速時刻監(jiān)控并進(jìn)行計(jì)算、調(diào)節(jié)，使切割線保持恒定的線速度。

對比同類機(jī)器，一種進(jìn)口切方機(jī)，其布線有類似的結(jié)構(gòu)，但布線桿的直徑較細(xì)，布線桿的支撐軸承并在一起，跨距太小、剛性差，布線桿伸出時容易抖動，斷線的幾率也大，影響切割效率。

2 QP20100型多線切片機(jī)的布線裝置

QP20100型多線切片機(jī)的布線裝置如圖2所示。線管理區(qū)由兩互相垂直隔板分開，垂直隔板里面與切割區(qū)相通會有大量研磨砂漿進(jìn)入，此處只安置布線輪等不怕腐蝕的元件，外面則布置了驅(qū)動電機(jī)、軸承、導(dǎo)軌等金屬件。布線裝置與繞線輥分別裝在前隔板及側(cè)隔板上。

動作原理是：布線伺服電機(jī)(固定在隔板上)驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)化為螺母在直線導(dǎo)軌上移動，通過支架板帶動布線輪沿線輥軸向移動進(jìn)行布線。由于是在兩互相垂直的隔板上布置，當(dāng)布線輪布線時，沒有布線桿的懸臂伸出。因此，布線過程平穩(wěn)，順暢。為了使布線輪運(yùn)行穩(wěn)定，加入一個多片平衡輪，在裝配中進(jìn)行調(diào)節(jié)。同時，由于布線過程中，切割鋼線要與線輥始終保持相切狀態(tài)，由于線輥直徑不斷在變化，布線輪要隨鋼線方向擺動，所以，在布線輪的上端增加了擺動支點(diǎn)。此外，為了保證規(guī)定的布線節(jié)距，設(shè)置兩個導(dǎo)線柱，鋼線置于中間位置，當(dāng)布線節(jié)距變化時，鋼線碰到導(dǎo)線柱，導(dǎo)線柱上的傳感器將通知機(jī)器控制器，經(jīng)過計(jì)算并再次調(diào)節(jié)布線速度。

圖2 QP20100型切片機(jī)線管理區(qū)布線裝置

3 QDB2320型多線切斷機(jī)的布線機(jī)構(gòu)

QDB2320型多線切斷機(jī)的布線機(jī)構(gòu)如圖3所示，這是用金剛石線切割的多線切割機(jī)器，其特點(diǎn)是被切斷的零件數(shù)量少，所以線輥上繞線層數(shù)少，若繞線層數(shù)太多則會使鋼線上的金剛石微粉易脫落。

圖3 QDB2320型切斷機(jī)布線簡圖

結(jié)構(gòu)特征：收放線輥可互換，線輥不是外購，可自行在專機(jī)上繞線，由于線輥上繞線層數(shù)少，而且線輥的材料采用高強(qiáng)度的鋁合金，線輥的重量較輕。所以，本機(jī)的布線機(jī)構(gòu)選擇了線輥沿自身軸向移動，布線輪固定。

運(yùn)動順序：布線電機(jī)(N=0.82kW)驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)化成螺母移動，帶動連接板和繞線輥同步移動，并在電機(jī)的驅(qū)動下線輥轉(zhuǎn)動。此時，帶有鋼線的布線輪(固定安裝在隔板上)則實(shí)現(xiàn)了在線輥上布線或放線。

這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是：由于布線輪固定不移動，所有過輪都可在同一平面布置，使機(jī)器線輪布置簡單，鋼線走向順暢。

三 結(jié)束語

通過介紹多線切方機(jī)、多線切片機(jī)和多線切斷機(jī)三種切割機(jī)的布線結(jié)構(gòu)，可根據(jù)各機(jī)器的切割特點(diǎn)，選擇步線方式，可最大程度地提高機(jī)器的切割效果。