一、核心系統(tǒng)組成及工作邏輯

1. 放卷系統(tǒng)：穩(wěn)定釋放原線軸線材

• 結(jié)構(gòu)：主要由母軸固定機(jī)構(gòu)、放卷驅(qū)動(dòng) / 制動(dòng)裝置（如磁粉制動(dòng)器、伺服電機(jī)）組成。
• 原理：
  • 母軸通過(guò)氣脹軸或機(jī)械夾具固定，確保旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定；
  • 放卷速度由收卷系統(tǒng)的需求決定，通過(guò)制動(dòng)裝置（如磁粉制動(dòng)器）提供反向阻力，平衡收卷拉力，防止線材因慣性 “超速放出” 導(dǎo)致松弛；
  • 隨著母軸上線材減少，其直徑逐漸減小，放卷驅(qū)動(dòng)裝置會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整制動(dòng)力度，維持放卷張力的初步穩(wěn)定。

2. 張力控制系統(tǒng)：保證線材受力均勻

• 結(jié)構(gòu)：包含張力傳感器（如應(yīng)變片式、壓電式）、張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如張力輥、磁粉離合器）、反饋控制器。
• 原理：
  • 張力傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)線材的瞬時(shí)張力（通過(guò)線材對(duì)張力輥的壓力或拉力轉(zhuǎn)換為電信號(hào)）；
  • 信號(hào)反饋至控制系統(tǒng)（如 PLC），與設(shè)定張力值對(duì)比，若存在偏差，控制系統(tǒng)會(huì)調(diào)整放卷制動(dòng)力度或收卷速度：
    • 若張力過(guò)大，減小放卷阻力（如降低磁粉制動(dòng)器電流）或降低收卷速度；
    • 若張力過(guò)小，增大放卷阻力或提高收卷速度；
  • 部分設(shè)備會(huì)通過(guò) “浮動(dòng)張力輥” 機(jī)械緩沖：當(dāng)張力波動(dòng)時(shí)，張力輥隨線材拉力上下擺動(dòng)，通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)臨時(shí)吸收張力變化，配合電子控制實(shí)現(xiàn) “機(jī)械 + 電子” 雙級(jí)穩(wěn)張，進(jìn)一步提升穩(wěn)定性。

3. 排線系統(tǒng)：實(shí)現(xiàn)線材均勻排列

• 結(jié)構(gòu)：由排線導(dǎo)輪（陶瓷材質(zhì)，耐磨且避免劃傷線材）、橫向驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)（如伺服電機(jī) + 滾珠絲杠 / 同步帶）組成。
• 原理：
  • 排線導(dǎo)輪引導(dǎo)線材走向，其橫向位置由驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)控制，沿子軸軸向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)；
  • 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)與收卷系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)：收卷時(shí)，子軸旋轉(zhuǎn)速度與排線導(dǎo)輪的橫向移動(dòng)速度嚴(yán)格匹配（通過(guò) PLC 計(jì)算），確保線材每纏繞一圈，導(dǎo)輪移動(dòng)距離等于設(shè)定螺距（如 0.05-0.2mm），形成緊密且均勻的 “層繞” 或 “密繞” 效果；
  • 當(dāng)排線導(dǎo)輪移動(dòng)至子軸兩端時(shí)，通過(guò)光電傳感器檢測(cè)邊界，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)反向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)往復(fù)排線。

4. 收卷系統(tǒng)：精準(zhǔn)纏繞目標(biāo)線軸

• 結(jié)構(gòu)：由子軸固定機(jī)構(gòu)（氣脹軸，保證裝夾同心度）、收卷驅(qū)動(dòng)電機(jī)（伺服電機(jī)，高精度調(diào)速）、直徑檢測(cè)裝置組成。
• 原理：
  • 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)子軸旋轉(zhuǎn)，初始時(shí)子軸直徑小，電機(jī)轉(zhuǎn)速高；隨著線材纏繞，子軸直徑逐漸增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速需按 “線速度 =π× 直徑 × 轉(zhuǎn)速” 公式動(dòng)態(tài)降低，確保線材纏繞的線速度恒定（避免張力波動(dòng)）；
  • 直徑檢測(cè)裝置（如激光傳感器或編碼器間接計(jì)算）實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)子軸直徑，反饋至控制系統(tǒng)，自動(dòng)調(diào)整收卷轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn) “恒線速收卷”；
  • 部分高端設(shè)備采用 “張力 - 速度雙閉環(huán)控制”，既通過(guò)張力反饋調(diào)整速度，又通過(guò)速度反饋穩(wěn)定張力，進(jìn)一步提升纏繞精度。

5. 檢測(cè)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)監(jiān)控異常狀態(tài)

• 斷線檢測(cè)：通過(guò)光電傳感器（檢測(cè)線材是否在導(dǎo)輪上）或張力傳感器（張力突變?yōu)?0）判斷斷線，觸發(fā)停機(jī)并報(bào)警；
• 線徑檢測(cè)：部分設(shè)備集成激光測(cè)徑儀，實(shí)時(shí)檢測(cè)金剛線直徑，若超出公差范圍（如因磨損導(dǎo)致線徑過(guò)小），自動(dòng)停機(jī)；
• 排線偏移檢測(cè)：通過(guò)圖像傳感器或邊緣檢測(cè)傳感器監(jiān)控線材排列位置，若偏離設(shè)定軌跡，反饋至排線系統(tǒng)修正。

6. 控制系統(tǒng)：統(tǒng)籌各系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)作

• 接收張力、速度、位置、直徑等傳感器信號(hào)，按預(yù)設(shè)算法（如 PID 控制）計(jì)算控制量；
• 向放卷制動(dòng)、收卷電機(jī)、排線驅(qū)動(dòng)等執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)放卷 - 張力 - 排線 - 收卷的同步聯(lián)動(dòng)；
• 配備人機(jī)界面（HMI），可設(shè)置復(fù)繞參數(shù)（如排線螺距、目標(biāo)張力、收卷長(zhǎng)度 / 直徑），并實(shí)時(shí)顯示運(yùn)行狀態(tài)（如當(dāng)前張力、已繞長(zhǎng)度、故障報(bào)警等），方便操作與監(jiān)控。

二、金剛線復(fù)繞的特殊性

• 接觸部件耐磨：導(dǎo)輪、張力輥等與線材接觸的部件需采用陶瓷或硬質(zhì)合金材質(zhì)，避免劃傷線材或因磨損導(dǎo)致排線精度下降；
• 低損傷張力控制：張力設(shè)定需嚴(yán)格匹配線材強(qiáng)度（通常幾至幾十牛），避免張力過(guò)大導(dǎo)致金剛石顆粒脫落或線材斷裂；
• 潔凈環(huán)境：復(fù)繞區(qū)域需防塵，防止雜質(zhì)附著線材表面，影響后續(xù)切割質(zhì)量。

總結(jié)