金剛（gāng）線複繞機是用於將金剛線從原線（xiàn）軸（母軸）重新纏（chán）繞到目標（biāo）線（xiàn）軸（子軸）的專用設備（bèi），核心作用是優化金剛線的纏（chán）繞狀態（如（rú）排列精度、張力均勻性），以滿足後續切割加（jiā）工（如光伏矽片（piàn）、藍寶石等硬脆材料（liào）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（shōu）卷” 四大核心環節展開，各係統（tǒng）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、張力控製、排線、收卷、檢測及控製六大係統的協同運作，具體如下：
放卷（juàn）係統（tǒng）的作用是（shì）將母軸上的金剛線平穩放出，避（bì）免線材鬆弛、纏繞或過度拉（lā）伸。
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結構（gòu）：主要（yào）由母軸固定機（jī）構、放卷驅動 / 製動裝置（zhì）（如（rú）磁粉製動器、伺服電機）組成（chéng）。
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原（yuán）理：
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母軸通過氣脹軸或機械夾具固定，確保旋轉（zhuǎn）穩（wěn）定；
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放卷速度由收卷係統的需（xū）求決定，通過製（zhì）動裝置（zhì）（如磁粉製動器）提供反向阻力，平衡收卷拉力，防止線材因慣性 “超速放出” 導致鬆弛；
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隨著（zhe）母軸上線材減少，其直徑逐（zhú）漸減小，放卷驅動裝置會動態調整製動力度，維持放卷張力（lì）的初（chū）步穩（wěn）定。
金剛線（xiàn）直徑極細（通常（cháng） 0.03-0.15mm），且表麵附著（zhe）金剛石（shí）顆粒（脆性塗層），張力過大易導致（zhì）斷線或塗層脫落，張力過（guò）小則會導致排線（xiàn）混（hún）亂。張力控製係（xì）統是複繞質量的核心（xīn）保障。
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結構：包含張力傳（chuán）感器（如應變（biàn）片式、壓電式）、張力調節（jiē）機構（如張力輥（gǔn）、磁粉離合器）、反饋控製器（qì）。
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原理：
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張力傳感器實時檢測線材的瞬時張力（通過線材對張（zhāng）力輥的（de）壓力或拉力轉換為電信號）；
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信號（hào）反饋至控製係（xì）統（如 PLC），與設定張力值對比，若存在偏差，控製係統會調整放卷（juàn）製動力度或收卷速度：
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若張力過大，減小放卷阻力（如降（jiàng）低磁粉（fěn）製動器電流）或（huò）降（jiàng）低收卷速度；
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若張力過小（xiǎo），增大放卷阻力或提高收卷速（sù）度；
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部分設備會通過 “浮動張力輥” 機械緩衝：當張力波動時，張力輥隨線材拉力上下擺動，通過機械結構臨時吸收張力變化，配合電子控製實現 “機械 + 電子” 雙級穩張，進一步提升穩定性。
排線係統的核心是（shì）確（què）保金剛線在子軸上按設定螺距整齊（qí）排列，避免重疊、交叉或間隙（xì）過大（影響後續放（fàng）線精度）。
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結構：由排線（xiàn）導輪（陶瓷材質，耐磨（mó）且（qiě）避免劃傷線材）、橫向驅動機構（如伺（sì）服電機 + 滾珠絲杠 / 同步（bù）帶）組成。
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原理：
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排線導輪引導線材走向，其橫向位（wèi）置由驅動機（jī）構控製，沿子軸軸向做往複運動；
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驅動機構與收卷係統聯動：收卷時，子軸（zhóu）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），確（què）保線材每纏繞一圈，導輪移動（dòng）距離等（děng）於設定（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（pái）線導輪移動至子軸兩端時，通過光電（diàn）傳感器檢（jiǎn）測邊（biān）界，驅動機構反向運動，實現往（wǎng）複排線。
收卷係統帶動子軸旋轉，將（jiāng）線材纏繞成型，需（xū）保（bǎo）證纏（chán）繞速度與放卷、排線協同。
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結構：由子（zǐ）軸固定機構（氣脹軸（zhóu），保證裝夾同心（xīn）度）、收卷驅（qū）動電機（伺服電機，高精（jīng）度調速）、直徑檢測裝置（zhì）組（zǔ）成。
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原理：
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伺（sì）服電（diàn）機驅動子軸旋轉，初始時子軸直徑小，電機轉速高（gāo）；隨著線材纏繞，子軸直徑逐漸增大（dà），電機轉速需按 “線速度（dù） =π× 直徑 × 轉速” 公式動態降（jiàng）低，確保線材纏繞的線速度恒定（避免張力波動（dòng））；
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直徑檢測裝置（zhì）（如激光傳感器或編碼（mǎ）器間接計算）實時監測子（zǐ）軸直徑，反饋至控（kòng）製（zhì）係統，自（zì）動調整收卷轉速，實現 “恒（héng）線速收（shōu）卷”；
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部分高端設備采用（yòng） “張力 - 速度（dù）雙閉環（huán）控製”，既通過張力反饋調整速度，又通（tōng）過（guò）速度反饋穩定張力，進一步提升纏繞精度。
為避免複繞過程中出（chū）現線材損傷（shāng）或設備故障，檢測係統需實時監測關鍵參數：
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斷線檢測：通過（guò）光電傳感器（檢測（cè）線（xiàn）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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線徑檢測：部分設備集（jí）成（chéng）激光測徑儀，實時檢測（cè）金（jīn）剛線（xiàn）直徑，若超出公差範圍（如因磨損導致線（xiàn）徑過（guò）小），自（zì）動停機；
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排線偏移檢測：通過圖像傳感器（qì）或邊緣檢測傳感器監控線材排列位（wèi）置，若偏離設定軌（guǐ）跡，反饋至排線係統修正（zhèng）。
控製係統是複繞機的 “大腦”，以 PLC（可編（biān）程邏輯控製器）或工業 PC 為核心（xīn），整合各係統的信號與執行指令：
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接收張力、速（sù）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、收卷電機、排線驅動（dòng）等執行機構發（fā）送指令，實現放卷 - 張力（lì） - 排（pái）線 - 收卷的同步聯（lián）動；
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配備人機界麵（HMI），可設置（zhì）複繞（rào）參數（如排線螺距、目標張力、收卷長度 / 直（zhí）徑），並實（shí）時顯示運行狀態（如當前張力、已繞長度、故障報警等），方便（biàn）操作與監控。
由於金剛線表麵附著金剛石顆粒（硬度高、脆性強），複繞過程需（xū）特別注意：
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接（jiē）觸部件耐磨：導輪、張力輥等與線材接觸的部件需采用陶瓷或硬質合金材質，避免劃（huá）傷線材或因磨損導致（zhì）排線精度下降；
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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（tōng）常幾至幾十牛），避免張（zhāng）力過（guò）大導致金剛石顆粒脫（tuō）落或線材斷裂；
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潔淨（jìng）環境：複繞區域需防塵，防止雜質附著線材表麵，影響（xiǎng）後續切割質量。
金剛線複繞機通過 “放卷穩速 - 張力閉環控製 - 排線（xiàn）精準同步 - 收卷恒線速” 的協同工作，在控製係統的統籌下，將金剛（gāng）線從母軸（zhóu）高質量複繞至子軸，最終實現線材（cái） “張（zhāng）力均勻、排列整（zhěng）齊、無損傷（shāng）” 的目標，為後（hòu）續高精度切割（gē）加（jiā）工奠定基礎。
2025-07-10
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