金剛線（xiàn）複繞機是用於（yú）將金（jīn）剛（gāng）線（xiàn）從原線軸（母（mǔ）軸）重新纏繞到目標線軸（子（zǐ）軸）的專用（yòng）設（shè）備，核心（xīn）作用是優（yōu）化金剛線的纏繞狀態（如（rú）排列（liè）精度、張力均勻（yún）性），以滿足後續切（qiē）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（rào） “穩定放卷、精準控張、均勻排線、同步收卷” 四大核心環節展開，各係統協同配合實現高質量複繞。
金（jīn）剛線複繞機的工作過程可拆解為放（fàng）卷、張力控製、排線、收卷、檢測及控製六（liù）大係統的協同（tóng）運作，具體如下：
放卷係統的（de）作用是將母軸上的金剛（gāng）線平穩放出，避免線材鬆（sōng）弛、纏繞或過度（dù）拉伸。
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結構：主（zhǔ）要（yào）由母軸固定機構、放（fàng）卷驅動 / 製動（dòng）裝置（zhì）（如磁粉（fěn）製（zhì）動（dòng）器、伺服電機（jī））組成。
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原理：
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母軸通（tōng）過氣脹軸或機械夾具固定（dìng），確保旋轉穩定；
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放卷速（sù）度由收卷係統（tǒng）的（de）需求決定，通過製動裝（zhuāng）置（如磁粉製動器）提供反向阻力，平衡收卷拉力，防（fáng）止線材因慣（guàn）性 “超速放出” 導致鬆弛；
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隨著母軸上（shàng）線材減少，其直徑逐漸減小，放卷驅動裝置（zhì）會動態（tài）調整製動力度，維持放卷張力的初步穩定。
金剛線直（zhí）徑極細（通（tōng）常 0.03-0.15mm），且表麵附著金剛石顆粒（lì）（脆性塗層），張力（lì）過大易（yì）導致斷線或塗層脫落，張力過小則會導致排線混亂。張力控製（zhì）係統是複繞質（zhì）量的核心保障。
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結（jié）構：包含（hán）張（zhāng）力傳感器（如應變片式、壓（yā）電式（shì））、張力調節機（jī）構（如張力輥、磁粉離合器）、反（fǎn）饋控製器。
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原理：
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張力傳感器（qì）實時（shí）檢測線材的瞬時張力（通過線材對張力輥的（de）壓力或拉力轉換為電信號）；
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信號反饋（kuì）至控製係統（如 PLC），與設定張力值對比，若存在偏差，控製係（xì）統會調整放卷製動力度或收卷速度：
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若張力過大，減小放卷阻力（如降低磁粉製動器電流）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：當張力波（bō）動時，張力輥隨線材拉力上下擺動，通過機械結構臨（lín）時吸（xī）收（shōu）張力變化（huà），配合（hé）電子控製實現 “機械 + 電子” 雙級穩張，進一步提升穩定性（xìng）。
排線係統的（de）核心是確保金剛線在子軸上按（àn）設（shè）定螺距整齊排列，避（bì）免重疊、交叉或間隙過大（影響後續放（fàng）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（chéng）。
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原理：
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排線導輪引導線（xiàn）材走向，其橫向位置由驅動機構控製，沿子軸軸向做往複運動；
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驅動機構與收卷係統聯（lián）動：收卷時，子軸旋轉速度與排線（xiàn）導輪（lún）的橫向移動速度嚴格（gé）匹配（通過 PLC 計算（suàn）），確保線材每纏繞一圈，導輪移動距離等於設定螺距（如 0.05-0.2mm），形成緊密且均勻（yún）的 “層繞” 或 “密繞” 效果；
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當排線導輪移動至子軸兩端時，通（tōng）過光電傳感（gǎn）器檢測邊界，驅動機構反向運動（dòng），實現往複排（pái）線。
收卷係統帶動子軸旋轉（zhuǎn），將線材纏繞成型，需保證纏繞速度與放卷、排線協同。
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結構：由子軸固定機構（氣脹軸，保證裝夾同心度）、收卷驅動電機（伺服電機，高（gāo）精（jīng）度調速）、直徑檢測裝置組成。
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原（yuán）理：
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伺服電機驅動子（zǐ）軸旋轉，初始時子軸直徑小（xiǎo），電機轉速高；隨著線材纏繞，子軸（zhóu）直徑逐漸增大，電機轉速需按 “線速度 =π× 直徑 × 轉速” 公式（shì）動態降低，確保線材纏繞的線（xiàn）速度恒定（避免張力波動）；
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直徑檢測裝置（如激光傳感器或編碼器間接（jiē）計算）實（shí）時監測子軸直徑，反饋至控製係統，自動（dòng）調整收卷轉速，實（shí）現 “恒線速收卷”；
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部分高端設備采（cǎi）用 “張力 - 速度雙閉環控製”，既通過（guò）張力反饋（kuì）調整（zhěng）速度，又通過速度反饋穩定張力，進一步（bù）提升纏繞精（jīng）度。
為（wéi）避免複繞過程中出現線材（cái）損傷或設備故障，檢測係（xì）統需實時監測關鍵參數：
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斷線檢測：通過光電傳感器（qì）（檢（jiǎn）測線材是否在（zài）導輪上）或張力傳感器（張力突變為（wéi） 0）判斷斷（duàn）線，觸發停機並報警；
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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（xiàn）直徑，若超出公差範圍（wéi）（如因（yīn）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緣檢測傳（chuán）感器監（jiān）控線材（cái）排列位置，若偏離設定軌跡，反（fǎn）饋至排線係統修正。
控製係（xì）統是複繞機的 “大腦”，以 PLC（可編程邏（luó）輯控製器）或工業（yè） PC 為核（hé）心，整合各係統的（de）信號與執行指令：
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接（jiē）收張力、速度、位置、直徑（jìng）等傳感器信號，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）、排線驅動等執行機構發送指令，實現放卷 - 張力 - 排線 - 收卷的同步（bù）聯動；
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配備人機界麵（miàn）（HMI），可設置（zhì）複繞參（cān）數（如排線螺距、目標張力、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。
由於金剛線表麵附著金剛石顆粒（硬度高、脆（cuì）性強），複繞過程需（xū）特別注意：
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接（jiē）觸部件耐磨：導（dǎo）輪、張力輥等與線材接觸的（de）部件需采用陶瓷或硬質合（hé）金材質，避免（miǎn）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（shè）定需嚴格匹配線材強度（通（tōng）常（cháng）幾至幾十牛），避免（miǎn）張力過大導致金（jīn）剛石顆粒脫落或線材斷裂（liè）；
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潔淨環境：複繞區（qū）域需防塵，防止雜質附著線材表麵，影響後續切割質量。
金剛線複繞機（jī）通過 “放（fàng）卷穩速 - 張力閉環控製 - 排線（xiàn）精準同步 - 收卷（juàn）恒線速” 的協同工作，在控製係（xì）統的統籌下，將金剛線從母軸（zhóu）高質量複繞至子軸，最終實現線材 “張力均勻、排列整齊（qí）、無（wú）損傷” 的目（mù）標，為（wéi）後續高精度切割加工奠定基礎。
2025-07-10
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