[0002] 本发明涉及拉拔设备技术领域，特别涉及一种拉拔塔轮机构以及多道次丝材拉拔设备。

[0003] 高强度钨合金丝以更高的强度(抗拉强度超过5500MPa)、更细的线径(直径小于0.037mm)等综合的优异性能在金刚线切割、精密机械绳索、耐切割防护及丝网印刷等领域
逐步替代碳钢丝得到广泛的应用。

[0004] 当前，高强度和低线经的金属丝材(钨丝)的拉拔主要采用滑动拉拔装置进行，但是现有的滑动拉拔装置存在以下问题：

[0005] (1)如图1‑3所示，当前滑动多道次拉拔装置采用分段阶梯式塔轮，多道次丝材缠绕于同一根分段阶梯式塔轮上，因为塔轮台阶的设计要求及同轴度的要求，拉拔道次一般6
道或8道，不超过10道，不能集成更多的道次，造成单台拉拔效率不高。

[0006] (2)如图4‑6所示，当前滑动拉拔装置采用直筒式塔轮，多道次丝材缠绕于同一根直筒式塔轮上，从第一道次到最后一道次，丝材的线径规格逐渐变细，由于该直筒式塔轮的
转速一致，而丝材线径逐渐变细，导致道次之间的打滑量差异变大；直筒式滑动拉拔的方式
在拉拔道次超过7道后，因首道次与末道次的滑动系数差异过大，极容易频繁断丝；受限于
上述原因，直筒式塔轮一般也不超过10道次，单台拉拔效率不高。

[0043] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员
在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0044] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0045] 本发明提供如图7‑11实施例1、图12‑13实施例2、图14‑15实施例3、16‑17实施例4、图18实施例5所示的一种多道次丝材拉拔设备，其包括拉拔塔轮机构、加热炉40和用于调整丝材张力的张力控制机构50。

[0046] 对于拉拔塔轮机构

[0047] 拉拔塔轮机构设计一：

[0048] 如图7‑11实施例1、图12‑13实施例2、图14‑15实施例3所示，该拉拔塔轮机构包括塔轮组10、依次设于塔轮组10一侧的拉丝模架20和第一导轮组30；所述塔轮组10包括N个平
行排列设置的塔轮110；所述拉丝模架20包括M个拉丝模210；丝材通过第一导轮组30导向，
穿过拉丝模210的模口后，缠绕于塔轮110上并回绕至第一导轮组30上，如此往复进行多道
次的拉拔；其中，拉拔总道次为M，M大于等于2，N大于等于2且小于等于M，每一塔轮110至少
进行一道次丝材的拉拔。

[0049] 具体地，如图7‑11所示，拉拔过程中，首道次的丝材通过第一导轮组30导向，穿过拉丝模210的模口后，缠绕于塔轮110上并回绕至第一导轮组30上，回绕后同首道次一样，开
始进行第二道次拉拔；以次类推，直至进行到末道次。

[0050] 其中，使用时，多个道次的丝材被分为多组，分别由多个塔轮110进行拉拔，例如：本实施例1中总道次为八道，分为两组，每组四道，第一道次到第四道次的线材分布在第一
塔轮110上进行拉拔，以此类推，第五道次和第八道次分布在第二塔轮110上进行拉拔。

[0051] 综上，本发明的拉拔塔轮机构，其采用多个塔轮110并列排布组合成塔轮组10的方式，通过塔轮组10与拉丝模架20的对应配合，以及第一导轮组30与塔轮组10的回绕配合，将
多道次丝材分布在多个塔轮110上，其中由于各个独立的塔轮110可独立调节转速，从而解
决拉拔道次增多造成首末道次滑动系数差异过大而断丝的问题，单台拉拔效率提高；并且，
由于塔轮组10、拉丝模架20、第一导轮组30的回绕配合设计，在保障多道次丝材分布在多个
塔轮110的基础上，将多道次拉拔集成在一起，有效节约了设备空间和丝材生产空间。

[0052] 需要说明的是：本实施例1中设有两个平行排列设置的塔轮110，拉拔总道次和拉丝模210数为8(M＝2),8道丝材分为2组以通过两个塔轮110进行拉拔；根据上述设计构思，
对于塔轮110数量和丝材在各塔轮110上的分布拉拔数，可根据拉拔总道次M进行进行适应
性调整。并且，并不限于每组丝材的道数一样，例如也可以是8道丝材分为2组分别分布在不
同塔轮110上拉拔，一组3道，另一组5道，包括但不限于实施例1方案，优选每一塔轮110上的
丝材拉拔道次不超过八道。

[0053] 优选地，如图7‑11实施例1、图12‑13实施例2、图14‑15实施例3所示，前一塔轮110设有供缠绕于后一塔轮110的丝材通过的让位机构，所述前一塔轮110相较于所述后一塔轮
110更靠近所述拉丝模架20。

[0054] 优选地，如图7‑11实施例1、图12‑13实施例2、图14‑15实施例3所示，所述让位机构为细杆111；所述前一塔轮110包括细杆111和塔轮主体112，以使缠绕于后一塔轮110的所述丝材可从所述细杆111的上方空间通过。

[0055] 如图7‑11实施例1、图12‑13实施例2、图14‑15实施例3所示，使用时，细杆111的直径小于塔轮主体112的直径(实施例2‑3中配备有分段阶梯式塔轮112a，则细杆111的直径小
塔轮主体112的最小直径)，如此设计以使穿过拉丝模210的模口后的丝材可从细杆111的上
方空间穿过，并缠绕于后一塔轮110上。

[0056] 需要说明的是，本实施例1‑3中让位机构为细杆111，塔轮110由细杆111和塔轮主体112组成的方式，使得丝材可以从前一塔轮110的细杆111上方空隙中穿过；根据上述设计
构思，还可以是其他可起到以上效果的方案，例如，采用如图18实施例5所示的塔轮110交错
设计的方案，N个所述塔轮110沿其轴向方向交错分布，使所述塔轮110上缠绕的所述丝材不
穿过与之相邻的所述塔轮110的所在区域；又例如，前一塔轮110的部分区域的上部设有凹
槽，使得缠绕于后一塔轮110的丝材可以从前一塔轮110的凹槽中穿过，包括但不限于实施
例方案。

[0057] 优选地，如图7‑11实施例1、图12‑13实施例2、图14‑15实施例3所示，所述第一导轮组30包括与拉丝模210一一对应设置的M个第一导轮310。

[0058] 使用时，每一道次丝材配备一个第一导轮310，将每道次区分开，便于每道次的线路对准和过丝缓冲，方便实用。

[0059] 优选地，所述塔轮110为直筒式塔轮112b和/或分段阶梯式塔轮112a。

[0060] 如图7‑11实施例1、图12‑13实施例2、图14‑15实施例3所示，塔轮组10中的多个塔轮110，可以是直筒式塔轮112b、分段阶梯式塔轮112a的任意组合。

[0061] 优选地，所述塔轮组10包括分段阶梯式塔轮110a时，所述塔轮组10与所述拉丝模架20之间设有第二导轮组(图中未显示)。优选地，所述第二导轮组包括与拉丝模210一一对
应设置的M个第二导轮。

[0062] 丝材从拉丝模210穿出后，在不同道次上分段阶梯式塔轮110a存在高度差，采用第二导轮进行导向以适应不同道次从拉丝模210到分段阶梯式塔轮110a的高度差，提升拉拔
效果。

[0063] 拉拔塔轮机构设计二：

[0064] 如图16‑17实施例4所示，拉拔塔轮机构包括塔轮110；所述塔轮110表面沿其轴向分为至少Z段区域113；其中，每一段所述区域113的表面粗糙度不同，以使每一段所述区域
113的表面摩擦系数不同；其中，拉拔总道次为M，M大于等于2，Z大于等于2且小于等于M；每
一区域113至少进行一道次丝材的拉拔。

[0065] 优选地，还包括拉丝模架20、设于拉丝模架20远离所述塔轮110的一侧的第一导轮组30；所述拉丝模架20包括M个拉丝模210；丝材通过第一导轮组30导向，穿过拉丝模210的
模口后，缠绕于塔轮110上并回绕至第一导轮组30上，如此往复进行多道次的拉拔。

[0066] 具体地，如图16‑17所示，拉拔过程中，首道次的丝材通过第一导轮组30导向，穿过拉丝模210的模口后，缠绕于塔轮110上并回绕至第一导轮组30上，回绕后同首道次一样，开
始进行第二道次拉拔；以次类推，直至进行到末道次。

[0067] 其中，使用时，多个道次的丝材被分为Z组，分别布设于塔轮110的Z个不同粗糙度的区域113上，通过缠绕在塔轮110各区域113上进行丝材的拉拔。例如：本实施例4中总道次
为八道，分为三组(Z＝3)，第1‑3道缠绕于第一区域113a上，第4‑5道缠绕于第二区域113b
上，第6‑8道缠绕于第三区域113c上。并且从首道次所在区域113到末道次所在区域113，粗
糙度由Ra0.05递增到Ra0.8。

[0068] 综上，本发明的上述拉拔塔轮机构中，塔轮110设计分为至少Z段不同粗糙度的区域113，将多道次丝材分布在塔轮110多个不同粗糙度的区域113上进行拉拔，使得在同一塔
轮110转速下，各个区域113与丝材的摩擦系数可调整，其中，虽然Z段区域113位于同一塔轮
110的表面，但是由于不同区域113的不同粗糙度不同，使其各个区域113与丝材的摩擦系数
可调整，从而解决拉拔道次增多造成首末道次滑动系数差异过大而断丝的问题。

[0069] 现有的分段阶梯式塔轮110，因为塔轮110台阶的设计要求及同轴度的要求，拉拔道次一般6道或8道，不超过10道；而塔轮110设计分为至少Z段不同粗糙度的区域113的设
计，不受限于塔轮台阶的设计要求及同轴度的要求，可根据拉拔总道次M进行，对塔轮表面
110的区域113的数量Z和各区域113粗糙度进行适应性调整，以适应更多拉拔道次的加工。

[0070] 并且，通过塔轮110与拉丝模架20的对应配合，以及第一导轮组30与塔轮110的回绕配合，在保障多道次丝材分布在多个不同粗糙度的区域113上的同时，将多道次拉拔集成
在一起，有效节约了设备空间和丝材生产空间。

[0071] 优选地，如图16‑17实施例4所示，每一段所述区域113的表面涂覆有不同涂层，以使每一段所述区域113的表面粗糙度不同。可选地，所述涂层为氧化铝涂层、氧化锆涂层、WC
涂层、铬涂层、碳化钛涂层、氮化钛涂层、碳氮化钛涂层中的一种或多种组合。

[0072] 优选地，所述第一导轮组30包括与拉丝模210一一对应设置的M个第一导轮310。

[0073] 使用时，每一道次丝材配备一个第一导轮310，将每道次区分开，便于每道次的线路对准和过丝缓冲，方便实用。

[0074] 需要说明的是：

[0075] 根据上述设计构思，对于不同粗糙度的区域113的数量Z，可根据拉拔总道次M进行进行适应性调整，包括但不限于实施例4方案。同理，对于不同区域113的粗糙度设计，可根
据拉拔总道次M进行进行适应性调整，包括但不限于实施例4方案所述的表面粗糙度Ra为
0.05～0.8的方案；

[0076] 本文所述“沿其轴向分为至少Z段区域113”、“N个所述塔轮110沿其轴向方向交错分布”中，轴向指的是所述塔轮110的转轴。

[0077] 根据上述设计构思，还可以采用其他方式使得Z个区域113的粗糙度不同，包括但不限于上述涂覆不同涂层的方案。同理，根据上述设计构思，还可采用除上述氧化铝涂层、
氧化锆涂层、WC涂层(碳化钨涂层)、铬涂层、碳化钛涂层、氮化钛涂层、碳氮化钛涂层外的现
有涂层涂覆以调整区域113的粗糙度，包括但不限于实施例方案。

[0078] 对于拉拔塔轮机构设计一和拉拔塔轮机构设计二的结合：

[0079] 采用N个平行排列设置的塔轮110形成塔轮组10的方案中，根据上述设计构思，可将上述塔轮组10中的塔轮110设置为Z段不同粗糙度的区域113，以进一步提升单台拉拔效
率和拉拔质量。

[0080] 如图7‑11实施例1、图18实施例5所示，所述塔轮结构为塔轮组10；所述塔轮组10包括N个平行排列设置的塔轮110，在上述塔轮组10设计的方案中，还可设计N个所述塔轮110
中至少有一个塔轮110的表面沿其轴向分为至少Z段区域113；每一段所述区域113的表面粗
糙度不同，使每一段所述区域113的表面摩擦系数不同；其中，M大于等于3，N大于等于2且小
于M，Z大于等于2且小于M，每一区域113和每一塔轮110均至少进行一道次丝材的拉拔。

[0081] N个平行排列设置的塔轮110形成塔轮组10的方案中，设计塔轮组10中的至少一个塔轮110设置为Z段不同粗糙度的区域113，拉拔时，每一区域113和每一塔轮110至少进行一
道次丝材的拉拔。如此，设备空间利用率更高，单台拉拔效率和拉拔质量更好；例如，可将图
18实施例5中有一个塔轮110设置为Z段不同粗糙度的区域113。

[0082] 另外，本发明提供的实施例1‑5所示的一种多道次丝材拉拔设备，其包括拉拔塔轮机构、加热炉40和用于调整丝材张力的张力控制机构50：

[0083] 多道次丝材拉拔设备包括用于调整丝材张力的张力控制机构50、加热炉40、拉拔塔轮机构；所述加热炉40包括炉体壳410、设于炉体壳410的炉膛430内的加热组件420，其设
置于拉丝模架20与所述第一导轮组30之间，各道次丝材穿过所述加热炉40的炉膛430进行
加热；所述张力控制机构50设置于第一导轮组30远离拉丝模架20的一侧；其中，丝材依次通
过张力控制机构50和第一导轮组30后，再依次穿过加热炉40的炉膛430、拉丝模架20的拉丝
模210后，缠绕于塔轮110上，并回绕至张力控制机构50以进行下一道次拉拔如此往复进行
多道次拉拔。

[0084] 优选地，如图7‑11实施例1所示，还包括放卷机构60，其用于将首道次的丝材放出。

[0085] 优选地，如图7‑11实施例1所示，还包括收卷机构70，其用于收卷最末道次的丝材。

[0086] 为验证本申请的效果，给出以下实验对比数据：

[0087] (1)为了验证本申请采用多个塔轮并列排布组合成塔轮组的方式的方案效果，提供以下验证试验：

[0088] 验证实验一：以实施例1的设备进行8道次丝材拉拔，其中，塔轮组10的两个塔轮110分别布设4道丝材，测得的结果为：拉拔断线率6.1％，单盘平均长度26.7万米；

[0089] 对比实验一：对比实验一采用的设备与验证实验一的区别仅在于：采用如图3所示的分段(8段)阶梯式塔轮110a替代塔轮组10的两个塔轮110，测得的结果为：拉拔断线率
13.9％，单盘平均长度13.8万米；

[0090] 对比实验二：对比实验二采用的设备与验证实验一的区别仅在于：采用如图6所示的一个直筒式塔轮110b替代塔轮组10的两个塔轮110，测得的结果为：拉拔断线率18.5％，
单盘平均长度12.6万米。

[0091] 上述数据表明：采用分为两个塔轮110的塔轮组10进行拉拔，可以有效降低线材的断线率，提高单盘产出长度。

[0092] (2)为了验证本申请采用多个塔轮并列排布组合成塔轮组的方式的方案，其应用于更多道次丝材拉拔的效果，提供以下验证试验：

[0093] 验证实验二：验证实验二采用的设备与验证实验一的区别仅在于：其采用的直筒式塔轮110数为3个，拉丝模210的数量为12个(第一导轮310对应设置12个)，第一塔轮110分
布5道丝材(靠近拉丝模210的那个)，第二塔轮110分布4道丝材，第三塔轮110分布3道丝材，
测得的结果为：拉拔断线率8.7％，单盘平均长度23.8万米；

[0094] 验证实验三：验证实验三采用的设备与验证实验二的区别仅在于：其采用的塔轮110数为2个，其中，一个直筒式塔轮110b，一个分段阶梯式塔轮110a(分为4段)，直筒式塔轮
110b分布4道丝材(靠近拉丝模210的那个)，分段阶梯式塔轮110a分布4道丝材；测得的结果
为：拉拔断线率5.9％，单盘平均长度26.9万米；

[0095] 验证实验四：验证实验四采用的设备与验证实验二的区别仅在于：其采用的塔轮110数为2个，两个均为分段阶梯式塔轮110a(分为4段)，第一个分段阶梯式塔轮110a分布4
道丝材(靠近拉丝模210的那个)，第二分段阶梯式塔轮110a分布4道丝材；测得的结果为：拉
拔断线率7.9％，单盘平均长度25.3万米；

[0096] 验证实验五：该验证实验采用的设备与验证实验二的区别仅在于：其采用的塔轮110数为3个，拉丝模210的数量为8个(第一导轮310对应设置8个)，第一塔轮110分布3道丝
材(靠近拉丝模210的那个)，第二塔轮110分布3道丝材，第二塔轮110分布2道丝材，测得的
结果为：拉拔断线率4.6％，单盘平均长度29.2万米；

[0097] 对比实验三：该对比实验采用的设备与验证实验二的区别仅在于：采用一个分段(12段)阶梯式塔轮110a替代塔轮组10的三个塔轮110，测得的结果为：拉拔断线率30.8％，
单盘平均长度6.5万米；

[0098] 对比实验四：该对比实验采用的设备与验证实验二的区别仅在于：采用一个直筒式塔轮110b替代塔轮组10的三个塔轮110，测得的结果为：拉拔断线率43.2％，单盘平均长
度4.2万米。

[0099] 上述数据表明：采用分为多个塔轮110的塔轮组10进行拉拔，可以有效降低线材的断线率，提高单盘产出长度。

[0100] 相比现有技术，本发明实施例方案具有以下有益效果：

[0101] (1)本申请的拉拔塔轮机构：其采用多个塔轮并列排布组合成塔轮组的方式，通过塔轮组与拉丝模架的对应配合，以及第一导轮组与塔轮组的回绕配合，将多道次丝材分布
在多个塔轮上，解决拉拔道次增多造成首末道次滑动系数差异过大而断丝的问题，其单台
拉拔效率显著提高；

[0102] 并且，由于塔轮组、拉丝模架、第一导轮组的回绕配合设计，在保障多道次丝材分布在多个塔轮的基础上，将多道次拉拔集成在一起，有效节约了设备空间和丝材生产空间。

[0103] (2)本申请提供的拉拔塔轮分为至少Z段不同粗糙度的区域，解决拉拔道次增多造成首末道次滑动系数差异过大而断丝的问题，其单台拉拔效率显著提高。

[0104] 并且，其采用分为至少Z段不同粗糙度的区域的塔轮设计，与拉丝模架、第一导轮组的回绕配合设计，在保障多道次丝材分布在塔轮的各个区域的基础上，将多道次拉拔集
成在一起，有效节约了设备空间和丝材生产空间。

[0105] (3)另外，本申请提供的拉拔塔轮机构，其还将多个塔轮并列排布组合成塔轮组的设计与分为至少Z段不同粗糙度的区域的塔轮的设计相结合，通过塔轮组与拉丝模架的对
应配合，以及第一导轮组与塔轮组的回绕配合，将多道次丝材分布在多个塔轮上，解决拉拔
道次增多造成首末道次滑动系数差异过大而断丝的问题，其单台拉拔效率显著提高；并且，
由于塔轮结构、拉丝模架、第一导轮组的回绕配合设计，在保障多道次丝材分布在多个塔轮
的基础上，将多道次拉拔集成在一起，有效节约了设备空间和丝材生产空间。

[0106] 尽管本文中较多的使用了诸如塔轮、拉丝模架、第一导轮组等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它
们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

[0107] 最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依
然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术
方案的范围。