金剛線複繞機是用於將金剛線從原線軸（母軸）重新纏繞到目標（biāo）線軸（子（zǐ）軸）的專用設備，核心作用是優化（huà）金剛線的纏繞狀態（如（rú）排列精度、張力均勻性（xìng）），以滿足後（hòu）續切割加工（如光伏矽（guī）片、藍寶石等硬脆材料切割）的要求。其工作原理圍（wéi）繞 “穩定放卷、精（jīng）準控張、均勻排線、同步收卷” 四大核（hé）心環節展開，各係（xì）統協同配合實現高質量複繞。
金剛線複繞機的工作過程可拆解為放卷（juàn）、張力控製、排線、收卷、檢測及控製六（liù）大係統的協同運作，具體如下：
放卷係統的作用是將母軸上的金剛線平穩放出，避免（miǎn）線材鬆弛、纏繞或過度拉伸。
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結（jié）構：主要由母軸固定機構、放卷（juàn）驅動 / 製動裝置（如磁粉製動器、伺服電機）組成。
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原理：
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母軸通過氣脹軸或機械夾具固定，確保旋轉穩定；
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放卷速度由收卷係統的需求決定，通過製動裝置（如磁粉製（zhì）動器）提供反向阻力（lì），平衡收卷拉力，防止線材因慣性 “超速放出” 導致鬆弛；
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隨著母軸上線材減少，其直徑逐（zhú）漸減小，放卷驅動裝（zhuāng）置會動態調整製動力度（dù），維持放（fàng）卷張力（lì）的初步穩定。
金剛線直徑（jìng）極細（通常 0.03-0.15mm），且表麵附著金（jīn）剛石顆粒（脆性塗層），張力過大易導致斷（duàn）線或塗層（céng）脫落，張力過小則（zé）會導致排線混亂。張力控製係統是複繞質量的核心保障。
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結構：包含（hán）張力（lì）傳感器（qì）（如應變片式、壓電式）、張力調節機構（如張力輥、磁粉離合器）、反饋控製器。
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原理：
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張力傳感器實時檢測線材的（de）瞬時張力（通過線材對張力輥的壓力或拉力轉換為電信號）；
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信號反饋至控製係統（如 PLC），與設定張力值對比，若存在偏差，控製係統會（huì）調整放卷製動力度或收卷（juàn）速度：
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若張力過大，減小放（fàng）卷阻力（如降低磁（cí）粉製動器電流）或降低收卷（juàn）速度；
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若張力過小，增大放卷阻力或提高收（shōu）卷速度；
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部分設備（bèi）會通過 “浮動張力輥” 機械緩衝（chōng）：當張力波動時，張力輥隨線材拉力上下擺動，通過（guò）機械結構臨時吸收張力變化，配（pèi）合（hé）電子控製實現 “機械 + 電（diàn）子” 雙級穩張，進一步提升穩定（dìng）性。
排線係（xì）統的核心是確保金剛線在子軸上（shàng）按（àn）設定螺距（jù）整齊排列，避免重疊、交叉或間隙過大（影響後續放線精度）。
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結構：由排線導輪（陶瓷材質，耐磨且避免劃傷線材（cái））、橫向驅動機構（如伺服電機 + 滾珠絲杠（gàng） / 同步帶）組成（chéng）。
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原理：
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排線導輪引導線材走向，其橫向位置由驅動機構控製，沿子軸軸（zhóu）向做往複運動；
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驅動機構與收（shōu）卷係統聯動：收卷（juàn）時，子軸旋轉速度與排線導輪的（de）橫向移動速度嚴格（gé）匹配（通過 PLC 計算），確保線材每纏繞一圈，導輪移動距離等於設定螺距（如 0.05-0.2mm），形成緊密且均勻的 “層繞” 或 “密繞（rào）” 效果；
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當排線導輪移動至子（zǐ）軸兩端時，通過光電傳感（gǎn）器檢測（cè）邊界，驅動機構反（fǎn）向運動，實現往複排線。
收卷係統帶動子軸旋轉，將線材纏繞成型，需（xū）保證纏繞速度與放卷、排線協同。
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結構：由子軸固定機構（氣（qì）脹軸，保證裝夾（jiá）同心度（dù））、收卷（juàn）驅動電機（伺服電機，高（gāo）精度調速）、直徑檢測裝置組成。
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原理：
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伺服電機驅動子軸旋轉，初始時子軸直徑（jìng）小，電機轉速高（gāo）；隨著線材纏繞，子軸直徑逐漸增大，電機轉速需按 “線（xiàn）速度 =π× 直徑 × 轉速（sù）” 公式動態降低，確保（bǎo）線材纏（chán）繞的（de）線（xiàn）速度恒定（避（bì）免張力波動）；
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直徑檢測裝置（如激（jī）光傳感（gǎn）器或編碼器間接（jiē）計算）實時監測子軸直徑，反饋至控製係統，自動調整收卷（juàn）轉速，實現 “恒線（xiàn）速收（shōu）卷”；
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部分高端設備采用 “張力 - 速（sù）度雙閉（bì）環控製”，既通過張力反饋調整速度，又通過速度（dù）反饋穩定張力，進一步提升纏繞精度。
為（wéi）避免複繞過程中出現線材損（sǔn）傷或（huò）設備故障，檢測係統需實時監測關鍵參（cān）數：
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斷線檢測：通過光電傳感器（檢測線材是否在導輪（lún）上）或張力傳感器（張力突變為 0）判斷斷線，觸發停機並（bìng）報警；
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線（xiàn）徑檢測：部分設備集成激光測徑儀，實時檢測金剛線直徑，若超出公差範圍（如因磨損導（dǎo）致線徑過小），自動停機；
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排線偏移檢測：通過圖像傳感器或邊緣檢測傳感器監控線材排列（liè）位置，若偏離設定軌跡（jì），反饋至排線係統修正。
控製係統是複繞機的 “大腦”，以 PLC（可（kě）編程邏輯控製器）或工業 PC 為（wéi）核心，整合各係統的信（xìn）號與執行指令：
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接收張力、速度（dù）、位置、直徑等（děng）傳感器信號，按預設算法（如 PID 控製）計算控製量；
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向放卷（juàn）製動、收卷電機（jī）、排線驅動等（děng）執行機構發送指令，實現放卷（juàn） - 張力 - 排（pái）線 - 收卷的同步聯動；
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配備人機界麵（HMI），可設置複繞參數（如排線螺（luó）距、目標張（zhāng）力、收卷長度 / 直徑），並實（shí）時（shí）顯示運行狀態（如當前張力、已繞長度、故障報警等），方便操（cāo）作與監控。
由於金剛線表麵（miàn）附著金剛石（shí）顆粒（硬度高、脆性強），複繞過程（chéng）需特別（bié）注意（yì）：
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接觸部件（jiàn）耐磨：導輪、張力輥等與（yǔ）線材接觸的部件需采用陶瓷或硬質合金材質，避免劃傷線材或因磨損導致排線精度下降；
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低損傷張力控製：張力設定需嚴（yán）格（gé）匹配線材強度（通常幾至幾（jǐ）十牛），避免張力過大導致金剛石顆粒脫落或（huò）線材斷裂；
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潔淨環境：複繞區（qū）域需防塵（chén），防止雜質附著線材表麵，影響後續切割質量。
金剛（gāng）線複繞機通過 “放卷穩（wěn）速（sù） - 張力閉環控製 - 排線精準同步 - 收卷恒線速” 的協同工（gōng）作，在控製係統的統籌下，將金剛線從（cóng）母（mǔ）軸高質（zhì）量複繞至子軸，最終實現線材 “張力均勻、排（pái）列整齊、無損傷” 的目標，為後續高精度切割加工奠定基礎。
2025-07-10
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