CN105751389B - 超硬材料开方机的整体结构 - Google Patents

Abstract

超硬材料开方机的整体结构，它包括机架（1）、一对排放线导线系统（2）、多轴捆绑式移动系统、一组切割线（4）和一对专用工作台，一对排放线导线系统（2）分别对称安装在机架（1）的两侧，多轴捆绑式移动系统的轨道固定安装在机架（1）上，独立V轮系统安装在多轴捆绑式移动系统上，一组切割线（4）分别绕在一对排放线导线系统（2）和一组独立V轮系统上，一对专用工作台分别并排安装在机架（1）上，并位于独立V轮系统的下方。本发明机械体积更小，结构更紧凑，结构设计新颖、切割效率高、切割超硬材料体积质量大。能满足大重量、高产量超硬材料的切割需求，具有很好的市场推广价值。

Description

超硬材料开方机的整体结构

技术领域

本发明涉及超硬材料切割机领域，具体涉及超硬材料开方机的整体结构。

背景技术

随着“禁白”政策的不断推进，作为传统白炽灯的替代品，LED灯在市场广为流行，每年将以35%以上的速度迅速递增。一旦2016年10月1日起所有白炽灯停止生产和销售，市场对LED灯的需求还将持续增加。着眼于LED的市场，考虑LED的常用衬底材料，目前最常用的是碳化硅（硬度为9.5）和蓝宝石（硬度为9），它们都属于硬度仅次于金刚石的超硬材料。碳化硅和蓝宝石不仅能用于LED衬底，它的各项优越性能使其还能用于其它领域。蓝宝石在高温和低温下透射波前畸变都很低的优越光学性能使得蓝宝石还被广泛用于视窗领域，如智能手表视窗、iPhone5S相机镜头最外层的窗口、激光仪器、甚至苹果6手机面板材质就考虑到采用蓝宝石。而碳化硅也不仅仅用于LED衬底，用碳化硅单晶制作的功率器件（二极管、MOSFET、GTO、IGBT、IGCT）能够承受更高的电压，具有更低的寄生参数，更小的器件尺寸和更短的响应时间，并且碳化硅的耐高温特性大大降低了系统的散热设计；除此之外碳化硅单晶产品还包括碳化硅阀式避雷器、碳化硅整流变压器等。

本文中把蓝宝石、碳化硅等硬度接近金刚石的这类材料称作超硬材料，它还包括各种高硬度陶瓷等。这类材料的广泛应用使其市场需求已经不能被满足，主要体现在后期加工的配套生产设施，其中关键又在于超硬材料的开方（文中开方是指将原材料切割成标准形状或将原材料切小，方便后期加工）。超硬材料的开方工艺源于蓝宝石被用于视窗等方形尺寸要求的产品，并逐步取代了传统的掏棒工艺（掏棒工艺是在很大的原料上掏出不同直径的棒料，再进行后续加工，对原材料浪费很大）。初期的开方工艺是采用锯条或带锯来切割加工的。切割出来的切口不平整、质量差，导致后期研磨工序复杂；并且仅能进行一整块一整块的加工，整体加工过程效率低、对原料的损耗也大。近年来，利用金刚石线来切割的多线切割机床已经成为一种趋势。目前，日本、瑞士等国家率先展开了对超硬材料多线切割机床的研究。

现有技术中，超硬材料的开方机多为金刚石线轴固定（也就是金刚石线固定），工作台上下移动式；或者金刚石线轴悬臂安装，并且每个金刚石线轴独立上下移动；有的甚至金刚石线轴还需要增加电机来带动。对于金刚石线轴固定，工作台上下移动式，所加工超硬材料体积和重量有限；而金刚石线轴悬臂独立上下移动式，金刚石线轴容易变形，稳定性差；电机带动金刚石线轴的切割机，系统增加一组或多组电机，成本较高。

发明内容

本发明包括机架、一对排放线导线系统、多轴捆绑式移动系统、一组切割线和一对专用工作台，一对排放线导线系统分别对称安装在机架的两侧，多轴捆绑式移动系统的轨道固定安装在机架上，独立V轮系统安装在多轴捆绑式移动系统上，一组切割线分别绕在一对排放线导线系统和一组独立V轮系统上，一对专用工作台分别并排安装在机架上，并位于独立V轮系统的下方。

所述多轴捆绑式移动系统由升降导轨机构、移动框架、一组独立V轮系统和滚珠丝杆升降机构组成，所述升降导轨机构安装在机架上，所述移动框架安装在升降导轨机构的滑动座上，所述一组独立V轮系统分别安装在移动框架上，所述滚珠丝杆升降机构安装在机架上，并与移动框架传动相连。

所述独立V轮系统由V轮轴、V轮轴辅助固定组件和一组独立V轮组件，所述V轮轴的两端通过V轮轴辅助固定组件安装在V轮轴的移动框架上，一组独立V轮组件活动安装在V轮轴上。

所述滚珠丝杆升降机构由两对滚珠丝杠副、两块丝杠副安装板、两对传动轮、传动带和电机减速机组件组成，所述两块丝杠副安装板上分别设有丝杆通过孔，并固定安装在机架上，所述滚珠丝杠副的丝杆一端通过轴承座活动安装在丝杠副安装板上的丝杆通过孔处，滚珠丝杠副的丝杆螺母连接在移动框架上，电机减速机组件的电机安装在机架上，且电机减速机组件的动力输出轴通过两对传动轮和传动带与两对滚珠丝杠副的丝杆传动相连。

所述专用工作台由工作台基板、前后移动机构、摇摆机构、旋转机构和超硬材料料件安放板组成，所述前后移动机构安装在工作台基板上，所述摇摆机构安装在前后移动机构上，所述超硬材料料件安放板通过旋转机构安装在摇摆机构上。

所述前后移动机构由电动丝杠滑台和支撑件组成，所述电动丝杠滑台的一对轨道固定安装在工作台基板上，所述支撑件上设有转轴通过孔，支撑件安装在电动丝杠滑台一对轨道的滑块上。

所述摇摆机构由摇摆支架、花键轴、动力传动杆、齿轮副和电机组成，所述花键轴的两端分别通过轴承活动安装在工作台基板上，并穿过支撑件上的转轴通过孔，所述摇摆支架通过轴承活动安装在支撑件上，并与花键轴传动相连，所述动力传动杆的一端与花键轴传动相连，电机的动力轴通过齿轮副与动力传动杆的另一端传动相连。

所述旋转机构由旋转平台底座、电动涡轮蜗杆传动机构、平面轴承和旋转平台组成，所述旋转平台底座固定安装在支撑件顶部，所述旋转平台通过平面轴承活动安装在旋转平台底座上，所述电动涡轮蜗杆传动机构安装在旋转平台底座上，并与旋转平台传动相连，所述超硬材料料件安放板安装在旋转平台的顶面上。

使用方法：切割时，将超硬材料毛坯料分别装夹在超硬材料料件安放板，启动设备，一组切割线会被一对排放线导线系统带动高速运动，由于摩擦力，V轮会随着金刚石线的运动旋转，此时专用工作台的摇摆机构左右晃动，带动超硬材料毛坯料也左右晃动，滚珠丝杆升降机构的电机减速机驱动移动框架向下移动，带动安装在其上的一组独立V轮系统向下移动，一组切割线接触到超硬材料毛坯料，由上到下完成超硬材料毛坯料的开方切割。

本发明优点是：本发明的推广能够提供一种新型超硬材料开方机，机械体积更小，结构更紧凑，结构设计新颖、切割效率高、切割超硬材料体积质量大。能满足大重量、高产量超硬材料的切割需求，具有很好的市场推广价值。

附图说明

图1是本发明结构示意图。

图2是图1的左视结构示意图。

图3是图1的俯视结构示意图。

图4 是传统金刚石线轴固定，工作台上下移动式超硬材料切割机示意图。

图5是专用工作台结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3、4、5所示，本发明包括机架1、一对排放线导线系统2、多轴捆绑式移动系统、一组切割线4和一对专用工作台，一对排放线导线系统2分别对称安装在机架1的两侧，多轴捆绑式移动系统的轨道固定安装在机架1上，独立V轮系统安装在多轴捆绑式移动系统上，一组切割线4分别绕在一对排放线导线系统2和一组独立V轮系统上，一对专用工作台分别并排安装在机架1上，并位于独立V轮系统的下方。

所述多轴捆绑式移动系统由升降导轨机构、移动框架12、一组独立V轮系统和滚珠丝杆升降机构组成，所述升降导轨机构安装在机架1上，所述移动框架12安装在升降导轨机构的滑动座上，所述一组独立V轮系统分别安装在移动框架12上，所述滚珠丝杆升降机构安装在机架1上，并与移动框架12传动相连。

所述独立V轮系统由V轮轴13、V轮轴辅助固定组件和一组独立V轮组件，所述V轮轴13的两端通过V轮轴辅助固定组件安装在V轮轴的移动框架12上，一组独立V轮组件活动安装在V轮轴2上。

所述滚珠丝杆升降机构由两对滚珠丝杠副14、两块丝杠副安装板15、两对传动轮16、传动带17和电机减速机组件组成，所述两块丝杠副安装板15上分别设有丝杆通过孔，并固定安装在机架1上，所述滚珠丝杠副14的丝杆一端通过轴承座活动安装在丝杠副安装板15上的丝杆通过孔处，滚珠丝杠副14的丝杆螺母连接在移动框架12上，电机减速机组件的电机安装在机架1上，且电机减速机组件的动力输出轴通过两对传动轮16和传动带17与两对滚珠丝杠副14的丝杆传动相连。

所述专用工作台由工作台基板21、前后移动机构、摇摆机构、旋转机构和超硬材料料件安放板22，所述前后移动机构安装在工作台基板21上，所述摇摆机构安装在前后移动机构上，所述超硬材料料件安放板22通过旋转机构安装在摇摆机构上。

所述前后移动机构由电动丝杠滑台23和支撑件24组成，所述电动丝杠滑台23的一对轨道固定安装在工作台基板21上，所述支撑件24上设有转轴通过孔，支撑件24安装在电动丝杠滑台23一对轨道的滑块上。

所述摇摆机构由摇摆支架25、花键轴26、动力传动杆27、齿轮副28和电机组成，所述花键轴26的两端分别通过轴承活动安装在工作台基板21上，并穿过支撑件24上的转轴通过孔，所述摇摆支架25通过轴承活动安装在支撑件24上，并与花键轴26传动相连，所述动力传动杆27的一端与花键轴26传动相连，电机的动力轴通过齿轮副28与动力传动杆27的另一端传动相连。

所述旋转机构由旋转平台底座29、电动涡轮蜗杆传动机构30、平面轴承和旋转平台31组成，所述旋转平台底座29固定安装在支撑件24顶部，所述旋转平台31通过平面轴承活动安装在旋转平台底座29上，所述电动涡轮蜗杆传动机构30安装在旋转平台底座29上，并与旋转平台31传动相连，所述超硬材料料件安放板22安装在旋转平台31的顶面上。

工作方式及原理：切割时，将超硬材料毛坯料分别装夹在超硬材料料件安放板22，启动设备，一组切割线4会被一对排放线导线系统2带动高速运动，由于摩擦力，V轮会随着金刚石线的运动旋转，此时专用工作台的摇摆机构左右晃动，带动超硬材料毛坯料也左右晃动，滚珠丝杆升降机构的电机减速机驱动移动框架12向下移动，带动安装在其上的一组独立V轮系统向下移动，一组切割线4接触到超硬材料毛坯料，由上到下完成超硬材料毛坯料的开方切割。

Claims (1)

1.超硬材料开方机的整体结构，它包括机架（1）、一对排放线导线系统（2）、多轴捆绑式移动系统、一组切割线（4）和一对专用工作台，一对排放线导线系统（2）分别对称安装在机架（1）的两侧，多轴捆绑式移动系统的轨道固定安装在机架（1）上，独立V轮系统安装在多轴捆绑式移动系统上，一组切割线（4）分别绕在一对排放线导线系统（2）和一组独立V轮系统上，一对专用工作台分别并排安装在机架（1）上，并位于独立V轮系统的下方；所述多轴捆绑式移动系统由升降导轨机构、移动框架（12）、一组独立V轮系统和滚珠丝杆升降机构组成，所述升降导轨机构安装在机架（1）上，所述移动框架（12）安装在升降导轨机构的滑动座上，所述一组独立V轮系统分别安装在移动框架（12）上，所述滚珠丝杆升降机构安装在机架（1）上，并与移动框架（12）传动相连；所述独立V轮系统由V轮轴（13）、V轮轴辅助固定组件和一组独立V轮组件，所述V轮轴（13）的两端通过V轮轴辅助固定组件安装在V轮轴的移动框架（12）上，一组独立V轮组件活动安装在V轮轴（13）上；所述滚珠丝杆升降机构由两对滚珠丝杠副（14）、两块丝杠副安装板（15）、两对传动轮（16）、传动带（17）和电机减速机组件组成，所述两块丝杠副安装板（15）上分别设有丝杆通过孔，并固定安装在机架（1）上，所述滚珠丝杠副（14）的丝杆一端通过轴承座活动安装在丝杠副安装板（15）上的丝杆通过孔处，滚珠丝杠副（14）的丝杆螺母连接在移动框架（12）上，电机减速机组件的电机安装在机架（1）上，且电机减速机组件的动力输出轴通过两对传动轮（16）和传动带（17）与两对滚珠丝杠副（14）的丝杆传动相连；所述专用工作台由工作台基板（21）、前后移动机构、摇摆机构、旋转机构和超硬材料料件安放板（22）组成，所述前后移动机构安装在工作台基板（21）上，所述摇摆机构安装在前后移动机构上，所述超硬材料料件安放板（22）通过旋转机构安装在摇摆机构上；所述前后移动机构由电动丝杠滑台（23）和支撑件（24）组成，所述电动丝杠滑台（23）的一对轨道固定安装在工作台基板（21）上，所述支撑件（24）上设有转轴通过孔，支撑件（24）安装在电动丝杠滑台（23）一对轨道的滑块上；所述摇摆机构由摇摆支架（25）、花键轴（26）、动力传动杆（27）、齿轮副（28）和电机组成，所述花键轴（26）的两端分别通过轴承活动安装在工作台基板（21）上，并穿过支撑件（24）上的转轴通过孔，所述摇摆支架（25）通过轴承活动安装在支撑件（24）上，并与花键轴（26）传动相连，所述动力传动杆（27）的一端与花键轴（26）传动相连，电机的动力轴通过齿轮副（28）与动力传动杆（27）的另一端传动相连；所述旋转机构由旋转平台底座（29）、电动涡轮蜗杆传动机构（30）、平面轴承和旋转平台（31）组成，所述旋转平台底座（29）固定安装在支撑件（24）顶部，所述旋转平台（31）通过平面轴承活动安装在旋转平台底座（29）上，所述电动涡轮蜗杆传动机构（30）安装在旋转平台底座（29）上，并与旋转平台（31）传动相连，所述超硬材料料件安放板（22）安装在旋转平台（31）的顶面上；使用方法：切割时，将超硬材料毛坯料分别装夹在超硬材料料件安放板（22），启动设备，一组切割线（4）会被一对排放线导线系统（2）带动高速运动，由于摩擦力，V轮会随着金刚石线的运动旋转，此时专用工作台的摇摆机构左右晃动，带动超硬材料毛坯料也左右晃动，滚珠丝杆升降机构的电机减速机驱动移动框架（12）向下移动，带动安装在其上的一组独立V轮系统向下移动，一组切割线（4）接触到超硬材料毛坯料，由上到下完成超硬材料毛坯料的开方切割。