CN101602232A - 线切方机床 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种线切方机床，包括左、右立柱，其上设置有直线导轨；在左、右立柱之间设置有上、下工作台，伺服电机组通过减速机及设置于左立柱上的滚珠丝杠与上工作台驱动连接，上工作台可以沿着直线导轨作上下往复运动；上工作台下方设置有主动轴，主动轴上设有若干主动轮；上工作台上方设置有若干被动轮；伺服电机组与主动轴驱动连接，主动轴之间通过一齿轮箱驱动连接；还包括一收放线机构，它包括有用于切割的钢丝线。钢丝线在主动轮和被动轮上反复绕制，形成若干个井字格。与现有技术相比，其优点在于，它可以一次加工500mm长的单晶棒、多晶棒25根，刀口宽度仅有0.25mm，解决了材料利用率低、加工效率低的问题。

Description

线切方机床

技术领域

本发明涉及半导体材料单晶硅、多晶硅的加工领域，特别是一种线切方机床。

背景技术

随着电子行业飞速发展，硅电子材料的需求量越来越大，产量迅猛增长，硅电子材料价格的居高不下。因此，对于硅电子材料加工设备的要求也越来越高，尤其对设备的生产效率以及加工精度有了更高的要求，更加需要生产效率高又节约材料的设备。

目前，我国大多使用圆盘刀式切方机加工单晶硅。圆盘刀式切方机采用镀金刚砂的圆盘刀对晶棒进行切割，圆盘刀切口在2.2mm左右，一次只能加工一根晶棒，加工效率和材料的利用率都很低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对上述现有技术现状，而提供一种材料利用率高、工作效率高的线切方机床。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种线切方机床，包括左、右立柱，其上设置有直线导轨；在所述左、右立柱之间设置有上、下工作台，一伺服电机组通过一减速机及设置于左立柱上的滚珠丝杠与所述上工作台驱动连接，所述上工作台可以沿着所述直线导轨作上下往复运动；上工作台下方设置有主动轴，所述主动轴上设有若干主动轮；上工作台上方设置有被动轴，所述被动轴上设有若干被动轮；所述伺服电机组与所述主动轴驱动连接，所述主动轴之间通过一齿轮箱驱动连接；其特征在于：还包括一收放线机构，所述收放线机构包括有用于切割的钢丝线；所述收放线机构可以对所述钢丝线进行收、放；所述的钢丝线由收放线机构输出，顺序绕至所述各个主动轮和各个被动轮，经反复绕制，在上工作台下方、主动轴之间形成若干个井字格；所述井字格可以为十六个或二十五个，相应地，主动轮设置为三十二个或四十个，被动轮设置为三十个或三十八个；

所述收放线机构由左驱动轴、右驱动轴、左张紧轴、右张紧轴、左布线轴、右布线轴、左线轮、右线轮和介轮组成；所述左驱动轴、右驱动轴、左张紧轴、右张紧轴、左布线轴、右布线轴均与所述伺服电机组驱动联接；所述右线轮安装在右驱动轴上，其上缠绕有钢丝线，钢丝线在伺服电机组驱动下，经右布线轴、介轮、右张紧轴与主动轮、被动轮反复绕线形成若干个井字格，再经过收放线机构中的左张紧轴、左布线轴后，缠绕于安装在左驱动轴上的左线轮上，完成钢丝线的放；

待钢丝线基本放尽，即由右线轮转移到左线轮上时，由传感器控制伺服电机组反转，钢丝线在伺服电机组驱动下，经左布线轴、介轮、左张紧轴与主动轮、被动轮反复绕线形成若干个井字格，再经过收放线机构中的右张紧轴、右布线轴后，缠绕于安装在右驱动轴上的右线轮上，完成钢丝线的收；

所述井字格是这样绕制的：在所述上工作台的上部两对角处设置有第一、第二变相轮；主动轮包括若干个主动轮、被动轮；钢丝线经过收放线机构的介轮输出，绕至主动轮，从主动轮绕至被动轮，经第一、第二变向轮，再经被动轮绕至主动轮，经反复绕线，经过介轮进入收放线机构；

所述齿轮箱包括电机连接轴、锥齿轮、齿轮轴和主轴连接轴；伺服电机组通过所述电机连接轴与主动轴驱动连接；电机连接轴通过所述锥齿轮与所述齿轮轴正交连接实现正交传动，齿轮轴通过直齿轮与主轴连接轴实现1∶1传动，从而使两相交主动轴实现正交传动；

所述下工作台上设置有托料支架，工件采用立式装夹方式。

与现有技术相比，本发明的优点在于，它可以一次加工500mm长的单晶棒、多晶棒25根，刀口宽度仅有0.25mm，节省了原材料，提高了工作效率，即解决了材料利用率低，加工效率低的问题。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的收放线机构的结构示意图；

图3为图1中上工作台的结构示意图；

图4为本发明实施例的齿轮箱的结构示意图。

图中标记为：

11左立柱      111直线导轨    112滚珠丝杠    12右立柱    21上工作台

22下工作台    3伺服电机组    4减速机        5A主动轴    5主动轮

6被动轮       611第一变向轮  612第二变向轮              7齿轮箱

71电机连接轴  72锥齿轮       73齿轮轴       74直齿轮    75主轴连接轴

8收放线机构   81钢丝线       821左驱动轴                822右驱动轴

831左张紧轴   832右张紧轴    841布线轴                  842右布线轴

851左线轮     852右线轮      86介轮                     9工件

具体实施方式

下面根据实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、2、3、4所示，一种线切方机床，包括左立柱11、右立柱12，其上设置有直线导轨111；在所述左立柱11、右立柱12之间设置有上工作台21、下工作台22，一伺服电机组3通过一减速机4及设置于左立柱11上的滚珠丝杠112与所述上工作台21驱动连接，所述上工作台21可以沿着所述直线导轨111作上下往复运动；上工作台21下方设置有主动轴5A，所述主动轴5A上设有若干主动轮5；上工作台21上方设置若干被动轮6；所述伺服电机组3与所述主动轴5A驱动连接，所述主动轴5A之间通过一齿轮箱7驱动连接；还包括一收放线机构8，所述收放线机构8包括有用于切割的钢丝线81；所述收放线机构8可以对所述钢丝线81进行收、放；所述的钢丝线81由收放线机构8输出，顺序绕至所述各个主动轮5再绕至各个被动轮61，反复绕制，形成若干个井字格；所述井字格可以为16个或25个，相应地，主动轮5设置为32个或40个，被动轮6设置为30个或38个。参看图1。

所述收放线机构8由左驱动轴821、右驱动轴822、左张紧轴831、右张紧轴832、左布线轴841、右布线轴842、左线轮851、右线轮852和介轮86组成；所述左驱动轴821、右驱动轴822、左张紧轴831、右张紧轴832、左布线轴841、右布线轴842均与所述伺服电机组3驱动联接；所述右线轮852安装在右驱动轴822上，其上缠绕有钢丝线81，钢丝线81在伺服电机组3驱动下，经右布线轴842、介轮86、右张紧轴832与主动轮5、被动轮6反复绕线形成若干个井字格，再经过收放线机构8中的左张紧轴831、左布线轴841后，缠绕于安装在左驱动轴821上的左线轮851上，完成钢丝线81的放；参看图2。

待钢丝线81基本放尽，即由右线轮852转移到左线轮851上时，由传感器控制伺服电机组3反转，钢丝线81在伺服电机组3驱动下，经左布线轴841、介轮86、左张紧轴831与主动轮5、被动轮6反复绕线形成若干个井字格，再经过收放线机构8中的右张紧轴832、右布线轴842后，缠绕于安装在右驱动轴822上的右线轮852上，完成钢丝线81的收。参看图2。

所述井字格是这样绕制的：在所述上工作台21的上部两对角处设置有第一、第二变相轮611、612；主动轮5包括主动轮51、52、53、54、55、56、…；被动轮6包括被动轮61、62、63、64、6N、…；

钢丝线81经过收放线机构8的介轮86输出，绕至主动轮51，从主动轮51绕至主动轮52、从主动轮52绕至被动轮61，再绕至被动轮62，由被动轮62绕至主动轮53，从主动轮53，绕至主动轮54，从主动轮54绕至被动轮63，再绕至被动轮64，……，如此反复绕线，绕至被动轮6N时，经第一变向轮611、第二变向轮612绕至被动轮65，经被动轮65绕至主动轮55；经反复绕线，绕至主动轮56，钢丝线81从主动轮56再经过介轮86进入收放线机构8。参看图3。

上工作台21由伺服电机组3通过减速机4及设置于左立柱11上的滚珠丝杠112驱动下，沿着所述直线导轨111向下运动，至下工作台22上放置的工件9时，由钢丝线81绕制的若干井字格就会对工件9进行切割；同时对钢丝线81喷洒冷却砂浆进行冷却，砂浆中的碳化微粉起研磨作用，钢丝线81有一定的张力，再配有砂浆，通过钢丝线的快速运动，并带动砂浆对工件9进行研磨、切割。参看图2、3。

所述齿轮箱7包括电机连接轴71、锥齿轮72、齿轮轴73、直齿轮74和被动轴连接轴75；伺服电机组3通过所述电机连接轴71与主动轴5A驱动连接；电机连接轴71通过所述锥齿轮72与所述齿轮轴73正交连接实现正交传动，齿轮轴73通过直齿轮74与被动轴连接轴75实现1∶1传动，从而使主动轴5A与被动轴6实现正交传动。参看图4。

所述下工作台22上设置有托料支架，工件9采用立式装夹方式。参看图1。

主动轴5A之间成九十度安装，为了使主动轴5A之间同步，故采用正交运动，使钢丝线81在左线轮851、右线轮852的带动下做水平运动。

本发明中使用了多个交流伺服电机：收放线机构8中、驱动上工作台21运动均使用伺服电机，统称为伺服电机组3。

本发明中还使用了多种类别的传感器控制，由数控CNC智能控制整机的全部动作，操作简单，准确无误。

Claims (6)

1、一种线切方机床，包括左、右立柱(11，12)，其上设置有直线导轨(111)；在所述左、右立柱(11，12)之间设置有上、下工作台(21，22)，一伺服电机组(3)通过一减速机(4)及设置于左立柱(11)上的滚珠丝杠(112)与所述上工作台(21)驱动连接，所述上工作台(21)可以沿着所述直线导轨(111)作上下往复运动；上工作台(21)下方设置有主动轴(5A)，所述主动轴(5A)上设有若干个主动轮(5)；上工作台(21)上方设置有若干个被动轮(6)；所述伺服电机组(3)与所述主动轴(5A)驱动连接，所述主动轴(5A)之间通过一齿轮箱(7)驱动连接；其特征在于：还包括一收放线机构(8)，所述收放线机构(8)包括有用于切割的钢丝线(81)；所述收放线机构(8)可以对所述钢丝线(81)进行收、放；所述的钢丝线(81)由收放线机构(8)输出，顺序绕至所述各个主动轮(5)和各个被动轮(6)，经反复绕制，在上工作台(21)下方、主动轴(5A)之间形成若干个井字格。

2、根据权利要求1所述的线切方机床，其特征在于：所述收放线机构(8)由左右驱动轴(821，822)、左右张紧轴(831，832)、左右布线轴(841，842)、左右线轮(851，852)和介轮(86)组成；所述左右驱动轴(821，822)、左右张紧轴(831，832)、左右布线轴(841，842)均与所述伺服电机组(3)驱动联接；所述右线轮(852)上装有钢丝线(81)并安装在右驱动轴(822)上，钢丝线(81)经右布线轴(842)、介轮(86)、右张紧轴(832)与主动轮(5)、被动轮(61)反复绕线形成若干个井字格，再与收放线机构(8)中的左张紧轴(831)、左布线轴(841)及安装在左驱动轴(821)上的左线轮(851)连接，完成钢丝线(81)的收、放；所述左右布线轴(841，842)由多个传感器控制钢丝线(81)的往返运动。

3、根据权利要求2所述的线切方机床，其特征在于，所述井字格是这样绕制的：在所述上工作台(21)的上部两对角处设置有第一、第二变相轮(611)、(612)；主动轮(5)包括主动轮(51)、(52)、(53)、(54)、(55)、(56)、...；被动轮(6)包括被动轮(61)、(62)、(63)、(64)、(6N)、...；

钢丝线(81)经过收放线机构(8)的介轮(86)输出，绕至主动轮(51)，从主动轮(51)绕至主动轮(52)、从主动轮(52)绕至被动轮(61)，再绕至被动轮(62)，由被动轮(62)绕至主动轮(53)，从主动轮(53)，绕至主动轮(54)，从主动轮(54)绕至被动轮(63)，再绕至被动轮(64)，......，如此反复绕线，绕至被动轮(6N)时，经第一变向轮(611)、第二变向轮(612)绕至被动轮(65)，经被动轮(65)绕至主动轮(55)；经反复绕线，绕至主动轮(56)，钢丝线(81)从主动轮(56)再经过介轮(86)进入收放线机构(8)。

4、根据权利要求1至3任一权利要求所述的线切方机床，其特征在于：所述齿轮箱(7)包括电机连接轴(71)、锥齿轮(72)、齿轮轴(73)、直齿轮(74)和主动轴连接轴(75)；伺服电机组(3)通过所述电机连接轴(71)与主动轴(5A)驱动连接；电机连接轴(71)通过所述锥齿轮(72)与所述齿轮轴(73)正交连接实现正交传动，齿轮轴(73)通过直齿轮(74)与主动轴连接轴(75)实现传动，从而使主动轴(5A)之间实现正交传动。

5、根据权利要求4所述的线切方机床，其特征在于：所述井字格可以为16个或25个；相应地，主动轮(5)设置为32个或40个，被动轮(6)设置为30个38个。

6、根据权利要求5所述的线切方机床，其特征在于：所述下工作台(22)上设置有托料支架，工件(9)采用立式装夹方式。

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