金剛線複繞機是用於將金剛線從原線軸（母（mǔ）軸）重新（xīn）纏繞到（dào）目標線軸（子軸）的專（zhuān）用設備，核心作用是（shì）優化金剛線的纏繞狀（zhuàng）態（tài）（如排（pái）列精度、張力均勻性），以滿足後續切割加工（如光伏矽片、藍寶石等硬脆材料切割）的要求。其工作原理圍繞 “穩定放卷、精準控張、均勻排線、同步收卷” 四大核心環（huán）節展開，各係統協同（tóng）配合實現高質量複繞。
金剛線複繞（rào）機的工作（zuò）過程可拆解為放卷、張力控製、排線、收（shōu）卷、檢測及控製六大係統的協同運作，具體如下：
放卷係統的作用是將母軸上的金剛線（xiàn）平穩放出，避免線材鬆弛、纏繞（rào）或過度拉伸。
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結構：主要由母軸固定機構、放卷驅動 / 製動裝置（如磁粉製動器、伺服電機）組成。
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原理（lǐ）：
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母軸通過氣脹軸或機（jī）械夾具固（gù）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（zhuāng）置（如磁粉製動器）提供（gòng）反向阻力，平衡收卷拉力，防止線材因慣性（xìng） “超速放出” 導致（zhì）鬆弛；
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隨著母軸上線材減少，其直（zhí）徑逐漸減小（xiǎo），放卷驅動裝置會動態調整製動力度，維持放卷張力的初步穩定。
金剛線直徑極細（通常 0.03-0.15mm），且表麵附著金剛石顆粒（脆性塗層），張力過大易導致斷線或（huò）塗層脫落，張力過小則會導致排線混（hún）亂。張力控（kòng）製係統是複繞質量的核心（xīn）保障。
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結構：包含張（zhāng）力傳感器（如應變片式、壓電式）、張力調（diào）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（duì）張力輥的壓力或拉力轉換為電信號）；
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信號反饋（kuì）至（zhì）控製係統（如 PLC），與（yǔ）設定張力值對比（bǐ），若存在偏差，控製係統會調整（zhěng）放（fàng）卷（juàn）製動力度或收（shōu）卷速度：
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若張力過（guò）大，減（jiǎn）小放卷阻力（如降低磁粉製動器電流）或降低收卷速度；
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若張（zhāng）力過小，增（zēng）大放卷阻力或提高收卷速度（dù）；
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部（bù）分（fèn）設備會通過 “浮動張力輥” 機械緩（huǎn）衝：當張力波（bō）動（dòng）時，張力輥隨線材拉力上下擺動（dòng），通過（guò）機械結構臨（lín）時吸收（shōu）張力變化，配合（hé）電子控製實現 “機械 + 電子（zǐ）” 雙級（jí）穩張，進一步提升穩定性。
排線係統的核心是確保金剛線在（zài）子軸上（shàng）按設（shè）定螺距整齊排列，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（gòu）：由排線導輪（陶瓷材質，耐磨且（qiě）避免劃（huá）傷（shāng）線材）、橫向驅動機構（如伺服電機 + 滾珠絲杠 / 同步帶）組成。
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原理（lǐ）：
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排（pái）線導輪引導線材（cái）走向，其橫向位置（zhì）由驅動機構控製，沿子軸軸向（xiàng）做往複運（yùn）動（dòng）；
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驅動機構（gòu）與收卷係統聯動：收卷時，子軸旋轉速度與排線導輪的橫向移動速度嚴格匹配（通過 PLC 計算（suàn）），確保線材每纏繞一圈，導輪移動距離等於（yú）設定（dìng）螺距（如 0.05-0.2mm），形成緊密且均勻的 “層繞” 或 “密繞” 效果；
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當排線導輪（lún）移動至子軸兩端時，通（tōng）過光電傳感（gǎn）器檢測邊界，驅動機構反（fǎn）向運動，實現往複排（pái）線。
收卷係（xì）統帶動子（zǐ）軸旋轉，將線材纏（chán）繞成型，需保證纏繞速度與放卷、排線協同。
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結構：由子軸（zhóu）固定機（jī）構（氣脹軸，保證裝夾同心度（dù））、收卷（juàn）驅動電機（伺服電機，高精度調速）、直徑檢測裝（zhuāng）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（jī）轉速高；隨著線材纏繞，子軸直徑逐漸增大，電機轉速需按 “線速度 =π× 直徑 × 轉速” 公式動態降低，確保線材纏繞（rào）的線速度恒定（避免張力波動）；
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直徑檢測裝置（如激光傳感器或編（biān）碼器（qì）間接計算）實時監測子軸直徑，反饋至控製係統，自動調整收卷轉速，實現 “恒線速收卷”；
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部分高端設（shè）備采（cǎi）用 “張力 - 速度雙閉環控製”，既通過張（zhāng）力反饋調（diào）整速度，又通過（guò）速度反饋穩定張力（lì），進一（yī）步提升纏繞精度（dù）。
為避免複繞過程（chéng）中出現線（xiàn）材損傷或設備故障，檢測係統需實時監測（cè）關鍵參數：
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斷線檢測：通過光電傳感（gǎn）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，觸發停機並報警（jǐng）；
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線（xiàn）徑檢測（cè）：部分（fèn）設備集成（chéng）激光測徑儀，實時檢測金剛線直徑，若（ruò）超出公差範圍（如因磨損導致線徑過小），自動停機（jī）；
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排線偏移檢測：通過圖像傳感器或邊（biān）緣檢測傳感器監控線材排列（liè）位置（zhì），若偏離設（shè）定軌跡，反饋至排線係統修（xiū）正。
控製係統是複繞機的 “大腦”，以 PLC（可編程邏輯控製器）或工業 PC 為核心，整（zhěng）合各係統的信號與執行指令：
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接收張力、速度、位置、直徑等傳感器信號，按預設（shè）算法（如 PID 控製）計算控製量；
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向放卷製動、收（shōu）卷電機、排線驅動等執行機構（gòu）發（fā）送（sòng）指令，實現放卷 - 張力 - 排線 - 收卷的同步聯動；
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配備人機界（jiè）麵（HMI），可設（shè）置複繞參數（如排線螺距、目標張（zhāng）力、收卷（juàn）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），方便操作與監控。
由於金剛線表麵附（fù）著金（jīn）剛石顆粒（硬度高、脆性強），複繞過程需特別（bié）注意：
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接觸（chù）部件耐磨：導輪、張力輥等與線材接觸的部件需（xū）采（cǎi）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（dù）下降（jiàng）；
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低損傷張力控製：張力設定需（xū）嚴格匹配線材強度（通常幾至幾十牛），避免張力過大導致金剛石顆粒脫（tuō）落或線材斷裂；
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潔（jié）淨環境：複繞區域需（xū）防（fáng）塵，防止雜質附（fù）著線（xiàn）材表麵，影響後續切割質量。
金剛線複繞機通過（guò） “放卷穩速 - 張（zhāng）力閉環（huán）控製 - 排線精準同步 - 收卷恒線速” 的協同工作，在控製（zhì）係（xì）統的統籌（chóu）下，將金剛線從母軸高（gāo）質量（liàng）複繞至子軸，最終實現線（xiàn）材 “張（zhāng）力均勻、排列整齊、無損（sǔn）傷” 的目標，為後續高精度切（qiē）割加工（gōng）奠定基礎。
2025-07-10
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