CN107009531A - 一种提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置 - Google Patents

Abstract

一种提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置，包括工作台和载料台，工作台上设置有竖直导轨，载料台安装在工作台的导轨上，工作台上安装有轮盘，轮盘与电机连接，载料台通过连杆与轮盘连接，连杆的两端分别与载料台和轮盘铰接。该装置使工件在被切割的过程中载料台能够相对于工作台与金刚线走丝方向做往复运动，实现一个往复周期中同一弦长上的各点所受等效切削力大小基本一致，实现各点基本同步切割，消除了因切削力分布不均匀导致的切割纹不平行的现象；通过增加锯丝与被加工工件之间的相对运动，实现促进切屑排成的功能，避免因切口过长使切屑在切口中部聚集而带来锯丝严重磨损或切片表面质量下降的现象。

Description

一种提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置

技术领域

本发明涉及一种在线锯切割棒料过程中改善加工过程而提高切片表面质量的工件加载装置，属于切割加工技术领域。

背景技术

碳化硅(SiC)、硅(Si)、兰宝石等硬脆晶体材料因具有优良稳定的物理、化学性能被广泛应用于各个学科领域。目前这些晶体的切片加工一般使用多线锯切割技术，具有切缝窄、出片率高等优点。现有的线锯机床设备一般是将待切割加工工件装夹于进给工作台上，锯丝(也称为金刚线)往复运转，通过进给工作台运动带动待加工材料沿垂直于锯丝的方向进给，或是通过锯丝在保持往复走丝的同时沿垂直于加工材料的方向进给，完成切割，切除的碎屑随着锯丝的运动和冷却液的冲刷被带出切缝，实现切屑的排出。金刚石锯丝本身具有直径小柔性大的特点，使得锯丝在切割中极易发生弯曲变形。线锯切割跨距长、切缝窄，使得被加工工件切口两端的切屑较切口中部位置更容易排出，切割时间积累后使得切口两端被切除的材料较切口中部位置多而锯丝发生弯曲，在切片表面形成弧形而不是平行的切痕，切片的表面质量大大降低，影响后续的加工。这种现象在被加工晶棒直径较大时显得尤为突出，过度的弯曲变形会加大锯丝与工件之间的摩擦力、加重锯丝的磨损，甚至导致断丝。

中国专利文献CN2015102465968公开的一种用于线锯切割的超声振动弹性加载装置，虽然提高了切割效率提高表面质量，但是也明显提高了进给装置的成本。

CN2014103802930公开的一种用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给方法及装置，可以减少切割中的锯丝弯曲，但是需要人工调节操作不便捷。

发明内容

本发明针对目前采用金刚线切割晶体棒料时，由于切缝窄导致靠近切口中部的切屑难以排出，造成的同一弦长上切口端部与中部不能被同步切削、锯丝易弯曲变形造成切片表面不平行的切割纹等突出问题，提供一种固结磨料线锯切割过程中加速切屑排出，改善加工过程而提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置。

本发明的提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置，采用以下技术方案：

该装置，包括工作台和载料台，工作台上设置有竖直导轨，载料台安装在工作台的导轨上，工作台上安装有轮盘，轮盘与电机连接，载料台通过连杆与轮盘连接，连杆的两端分别与载料台和轮盘铰接；

将工件固定于载料台上，锯丝在保持竖直方向上往复走丝的同时沿水平方向向工件进给，实现锯丝与工件接触、压紧和切割加工，同时电机驱动轮盘转动，通过连杆驱动载料台在工作台上沿导轨上竖向往复移动。

所述工作台上的导轨为燕尾槽滑轨。

所述轮盘上设有长条孔，连杆与轮盘的铰轴处于所述长条孔中。可以通过调节连杆端部在长条孔中的位置控制载料台的往复行程长度。

在工作台竖直方向上通过导轨安装用于装夹棒料的载料台，锯切时，锯丝在保持竖直方向上往复走丝的同时沿水平方向向工件进给，实现锯丝与工件接触、压紧和切割加工，同时电机驱动轮盘转动，通过连杆连接载料台，形成一个曲柄滑块机构，使载料台能够在工作台的导轨上进行往复移动。

上述装置加工装配容易、成本低，调控方便。在使用时，只需将工件固定于载料台上，并根据工件直径调节好连杆端部位置即可开始工作，导轮上的金刚线在竖直方向上往复走丝，向工件水平进给切割，载料台在工作台上做竖直方向的往复移动。当载料台沿着工作台向下移动时，此时工件靠近下导轮，以切口长度的中心位置为原点，设切口长度向上方向为正值，向下为负值，则切口长度x1为-L/2≤x1≤L/3部分所受的切削力较x2为L/3≤x2≤L/2部分所受的切削力大，此时切缝下方的切除材料多；当载料台沿着工作台向上移动时，此时工件靠近上导轮，以切口长度的中心位置为原点，切口长度x1为-L/2≤x1≤-L/3部分所受的切削力较x2为-L/3≤x2≤L/2部分所受的切削力小，此时切缝上方的切除材料多。一个往复周期后同一弦长上的各点所受等效切削力大小基本一致，各点基本实现同步切割，消除了切割纹不平行的现象，易于后续工序的加工。此外，工件在两个导轮之间做竖直方向上的往复移动运动，增加了锯丝与工件之间的相对位移促进切屑的排出，减少切屑对加工表面的刻划，减少表面切痕。

本发明通过在工作台与载料台之间形成曲柄滑块机构，使工件装夹在载料台上能够相对于工作台沿滑轨与金刚线走丝方向做往复运动。通过工件在导轮之间竖直方向上的往复移动，实现一个往复周期中同一弦长上的各点所受等效切削力大小基本一致，实现各点基本同步切割，消除了因切削力分布不均匀导致的切割纹不平行的现象；通过增加锯丝与被加工工件之间的相对运动，实现促进切屑排成的功能，避免因切口过长使切屑在切口中部聚集而带来锯丝严重磨损或切片表面质量下降的现象。尤其适用于固结磨料线锯切割高硬度大尺寸晶体棒料的情况。

附图说明

图1是本发明提高线锯切割加工表面质量的工件进给装置的结构示意图。

图2是图1的左视图。

图3是图2中A-A的剖视图。

图中：1、工作台，2、载料台，3、连杆，4、轮盘，5、导轮，6、工件，7、锯丝，8、长条孔，9、电机。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明的提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置，包括工作台1和载料台2，工作台1竖直方向上设置有导轨，载料台2安装在工作台1的导轨上。工作台1的导轨为燕尾槽滑轨，如图3。工作台1上安装有轮盘4，轮盘4与电机9连接，电机9也安装在工作台1上，参见图2。载料台2通过连杆3与轮盘4连接，轮盘4上设有长条孔8，连杆3一端与载料台2铰接，连杆3的另一端与轮盘4铰接，铰轴处于长条孔8中，可通过调节铰轴在长条孔8中的位置改变连杆3在载料台2与轮盘4之间的有效长度，控制载料台2往复运动的行程。

上述装置在使用时，将工件6固定在载料台2上，启动电机8，驱动轮盘4转动，通过连杆3带动载料台2在工作台1的燕尾槽滑轨上沿竖直方向做往复移动。设定进给速度后，锯丝7张紧在导轮5上，整体沿水平方向向工件6进给，锯丝7同时沿竖直方向往复走丝运动，开始切割工件6。

当载料台2沿着工作台1的燕尾槽滑轨向下移动时，此时工件6靠近下导轮，以切口长度的中心位置为原点，设切口长度向上方向为正值，向下为负值，则切口长度x1为-L/2≤x1≤L/3部分所受的切削力较x2为L/3≤x2≤L/2部分所受的切削力大；而当载料台2沿着工作台1的燕尾槽滑轨向上移动时，此时工件6靠近上导轮，以切口长度的中心位置为原点，切口长度x1为-L/2≤x1≤-L/3部分所受的切削力较x2为-L/3≤x2≤L/2部分所受的切削力小。一个往复周期后工件6同一弦长上的各点所受等效切削力大小基本一致，各点基本实现同步切割，消除了切割纹不平行的现象，改善表面切痕，易于后续工序的加工。

当切割工件6的切口长度较小时，可以将连杆3端部在轮盘4上长条孔8上的位置向靠近轮盘4轴心的方向调节，从而使载料台2的往复行程减短，以匹配工件6的切口长度。

当切割工件6的切口长度较大时，可以将连杆3端部在轮盘4上长条孔8上的位置向远离轮盘4轴心的方向调节，从而使载料台2的往复行程增加，以匹配工件6的切口长度。

本发明中涉及的锯丝7的水平方向进给驱动方式和竖直方向上往复走丝方式以及工件6在载料台2上的固定方式等可采用现有技术实现。

Claims (3)

1.一种提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置，包括工作台和载料台，其特征是：工作台上设置有竖直导轨，载料台安装在工作台的导轨上，工作台上安装有轮盘，轮盘与电机连接，载料台通过连杆与轮盘连接，连杆的两端分别与载料台和轮盘铰接。

2.根据权利要求1所述的提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置，其特征是：所述工作台上的导轨为燕尾槽滑轨。

3.根据权利要求1所述的提高线锯切割加工表面质量的工件加载装置，其特征是：所述轮盘上设有长条孔，连杆与轮盘的铰轴处于所述长条孔中。