金剛線複繞機是用於將金剛（gāng）線從原線軸（母軸）重（chóng）新纏繞（rào）到目標線軸（zhóu）（子軸）的專用設備，核（hé）心作用是優化金（jīn）剛線的纏繞狀態（如排列精度、張力均勻性），以滿足後續切（qiē）割加工（如光伏矽片、藍寶（bǎo）石等硬脆材料（liào）切割）的（de）要（yào）求。其工作原理圍繞 “穩定放卷、精準（zhǔn）控張、均勻（yún）排線、同步（bù）收卷” 四大核心環節展開，各係統協同配合實現高質量複繞。
金剛線複繞機的工作過程可（kě）拆（chāi）解為放卷、張力控製、排線、收卷、檢測及控製六大係統的協同（tóng）運作，具體如（rú）下：
放（fàng）卷係統的作用是將母軸上的（de）金剛線平穩放出，避免線材鬆（sōng）弛、纏繞（rào）或過度拉伸（shēn）。
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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（fú）電機）組成。
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原理：
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母軸通過氣脹軸或（huò）機（jī）械夾具固定，確保旋轉穩定（dìng）；
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放卷速度由收（shōu）卷係統的需求決（jué）定，通過製動裝置（如磁（cí）粉製動器）提供反向阻力，平衡收卷拉力，防止線材因慣（guàn）性 “超速放出” 導致鬆（sōng）弛；
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隨著母軸上線材減少，其直徑逐漸減小，放卷驅動裝置會動態調（diào）整製動力度，維持放卷張力的初（chū）步穩（wěn）定。
金剛（gāng）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（zhāng）力過大易導致斷線或塗（tú）層脫落，張力過小則會導致排線混亂。張力控製係統是複繞（rào）質量的核心保（bǎo）障。
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結構：包含張力傳感器（如應變片式、壓電（diàn）式）、張力調節機構（如（rú）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（qì）實時檢測線材的瞬時張力（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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信號反饋至控製係統（如（rú） PLC），與設定（dìng）張力值對比，若存在偏差，控製係統會調整放卷製動力度或收卷速度：
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若（ruò）張力過大，減小放卷阻力（如降低磁（cí）粉製動器電流）或降低收卷速度；
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若張力過小，增大放卷阻力或提高收（shōu）卷速度（dù）；
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部分設備會通過 “浮動張力輥” 機械緩衝：當張力（lì）波動時，張力輥隨（suí）線材（cái）拉力上下擺動，通過機械結構臨時吸收張力變化，配合電（diàn）子控製實現（xiàn） “機械 + 電子” 雙（shuāng）級穩（wěn）張，進一步提升穩定性。
排線係統（tǒng）的核心是確保金剛線在子軸上按設定螺距整齊排列，避免（miǎn）重疊、交叉或間隙過大（影響後續（xù）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）、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：
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排線導輪引（yǐn）導線材走向，其橫向位置由驅動（dòng）機構控製，沿子軸軸向做往複運（yùn）動；
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驅動機構（gòu）與收卷係統聯動：收卷時，子（zǐ）軸旋轉速度與排線導輪的橫向移動速度（dù）嚴格匹配（通過 PLC 計算），確保線（xiàn）材每纏繞一圈（quān），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（céng）繞” 或 “密繞” 效果；
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當排線導輪移（yí）動至子軸（zhóu）兩端（duān）時，通過光電傳感（gǎn）器檢測邊界，驅動機構反向運動，實現往複排線。
收卷係統帶動子軸（zhóu）旋（xuán）轉，將線材纏繞成型，需保（bǎo）證纏繞速度與放卷、排線協同。
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結構：由子軸（zhóu）固定機構（氣脹軸（zhóu），保證裝夾同心度）、收卷驅動電機（jī）（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（zǐ）軸旋轉，初始時子軸直徑小，電機轉速高；隨著（zhe）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（jiàng）低，確保線材纏繞（rào）的線速度恒定（避免張力波（bō）動）；
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直徑（jìng）檢測裝（zhuāng）置（如（rú）激光傳感器或編碼（mǎ）器間接（jiē）計算（suàn））實時監測子軸直徑，反饋至控製係統（tǒng），自動調整收卷轉速，實（shí）現 “恒線速收卷”；
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部分（fèn）高端（duān）設備（bèi）采用 “張力 - 速度（dù）雙閉環控製”，既通過（guò）張力（lì）反饋調整速度（dù），又通過速度反饋穩定張力，進一步（bù）提（tí）升纏繞精度。
為避免複繞過（guò）程中出現（xiàn）線材損傷或設備故（gù）障，檢（jiǎn）測係統需實時監測關鍵參數：
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斷線檢（jiǎn）測：通過光電傳感器（檢測線材是（shì）否在導輪上）或張力傳感器（張力突變為 0）判斷斷線，觸（chù）發停機並報警；
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線徑檢測：部分設備集（jí）成激光測徑儀，實時檢測（cè）金剛線直徑（jìng），若超出公差範（fàn）圍（如因磨損導致線徑過小（xiǎo）），自動（dòng）停機；
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排（pái）線偏移（yí）檢測：通過圖像傳感器或邊緣（yuán）檢測傳感（gǎn）器監控線（xiàn）材排列位置，若偏離設定軌跡，反（fǎn）饋至排線係統修正。
控製係統是（shì）複繞機（jī）的 “大腦（nǎo）”，以 PLC（可編程邏輯控（kòng）製器）或工業 PC 為核心，整合（hé）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（chuán）感器信號，按預設（shè）算法（如 PID 控製）計算控製（zhì）量；
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向放卷製動（dòng）、收卷電機、排線驅動等執行機構發送（sòng）指令，實現放（fàng）卷 - 張力 - 排線 - 收卷的同步聯（lián）動；
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配備人機界麵（miàn）（HMI），可設置複繞參數（如排線螺（luó）距、目標（biāo）張力、收卷長度 / 直徑），並實時顯示運行狀態（如當前張力、已繞長度、故障報警等），方便操作與監控。
由於金（jīn）剛線表麵附著金剛石顆粒（lì）（硬度高、脆性強），複繞過程需特別注意：
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接觸部件耐磨：導輪、張力輥（gǔn）等與線材接觸的部件需采用陶瓷（cí）或硬質合金材質，避免劃傷（shāng）線材或因磨損導致排線精度下降；
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低（dī）損傷張力控製：張力設定需嚴格匹配（pèi）線材強度（通常幾至幾十（shí）牛（niú）），避免（miǎn）張力過大導致金剛石顆粒脫（tuō）落或線材斷裂（liè）；
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潔淨環境：複繞區域需防塵，防（fáng）止雜質附著線材表麵，影響（xiǎng）後續切割質量。
金剛（gāng）線複繞機通過（guò） “放卷穩速 - 張力閉環控製 - 排線精準同步（bù） - 收卷恒線速” 的協同工作，在控製係統的統籌下，將（jiāng）金剛（gāng）線從母軸（zhóu）高質量複繞（rào）至子軸（zhóu），最終實現線材 “張力均勻、排列整齊、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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