CN107053505B - 一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构及其调整方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构及其调整方法，所述的轮系结构，包括龙门支架，滑动设置在龙门支架上的溜板，在溜板上呈对称设置的四个共面的线轮；四个共面的线轮用于张紧安装金刚石环线每个线轮均设置有水平平衡调节装置；水平平衡调节装置包括气体静压主轴、主轴端盖、至少三个测距仪和至少三个螺旋测微器；线轮通过气体静压主轴和配合的主轴端盖定位，气体静压主轴与对应线轮的下端面顶紧设置；主轴端盖上分别设置至少三个螺旋测微器，螺旋测微器的测头顶紧设置在对应线轮的上端面；溜板上对应每个线轮设置至少三个测距仪；与张紧轮对应的测距仪设置在张紧轮使金刚石环线最松弛的位置处；测距仪的探头正对对应线轮的下端面。
Description
技术领域
本发明涉及大口径金刚石环线切割设备，具体为一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构及其调整方法。
背景技术
目前KDP等大口径硬脆性材料需求越来越大，但硬脆性材料的加工难度很大，在切割过程中如果切割方式、机床调试状态和切割参数控制不当极易发生炸裂现象和崩边的现象等。目前一般采用金刚石环线切割加工方式。大口径硬脆性材料切边和切片时，由于切割的径向尺寸太大，使切割部分损耗大，并且影响金刚石环线的使用寿命。同时切削液在刀具高速旋转下容易产生流体动压效应，刀片与被加工材料的摩擦力较大，在快切割结束时，会产生崩边甚至是飞片的现象。并且由于切割尺寸较大，故对排线的分布就要求很大，以往双线轮布局不能保证金刚石环线在一个平面内稳定运转。为了解决切割表面质量提高和金刚石环线断裂的问题，目前采用是提高各个组件的制造精度和多次试验多组调整平行的办法。但依然存在加工过程带来的偏差，调整耗时长等问题，不能完全保证金刚石环线在一个平面内稳定运转。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构及其调整方法，线轮布置合理，使用方便，调整快速准确，切割平面度高，张紧力稳定。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构，包括龙门支架，滑动设置在龙门支架上的溜板，在溜板上呈对称设置的四个共面的线轮；
所述四个共面的线轮用于张紧安装金刚石环线；四个共面的线轮分别为一个主动轮、两个从动轮和一个张紧轮，主动轮和张紧轮呈对角线设置，两个从动轮呈对角线设置；每个线轮均设置有水平平衡调节装置；
所述的水平平衡调节装置包括气体静压主轴、主轴端盖、至少三个测距仪和至少三个螺旋测微器；线轮通过气体静压主轴和配合的主轴端盖定位设置，气体静压主轴与对应线轮的下端面顶紧设置；主轴端盖上分别设置至少三个螺旋测微器，螺旋测微器的测头顶紧设置在对应线轮的上端面；张紧轮对应的气体静压主轴通过滑动组件滑动设置在溜板上；
所述的溜板上对应每个线轮设置至少三个测距仪；与张紧轮对应的测距仪设置在张紧轮使金刚石环线最松弛的位置处；测距仪的探头正对对应线轮的下端面。
优选的，所述的测距仪靠近对应线轮的外边缘设置。
优选的，主轴端盖上均匀设置有三个螺旋测微器，对应固定在溜板上的三个测距仪分别等距设置在对应的气体静压主轴中心轴与三个螺旋测微器的延长线上。
优选的，所述的主轴端盖通过螺钉固定在对应的气体静压主轴的轴端；所述的气体静压主轴通过轴承组和配合的轴承座转动设置在溜板上。
优选的，所述的气体静压主轴与对应的线轮下端面设置有石墨垫片。
优选的，所述的滑动组件包括与溜板固定的导轨，与导轨滑动连接的张紧轮溜板；与张紧轮对应的气体静压主轴通过轴承组和配合的张紧轮轴承座转动设置在张紧轮溜板上；张紧轮溜板上端面与溜板上端面平行。
进一步，张紧轮溜板上设置有张紧装置，张紧装置包括与张紧轮溜板连接的丝杠副，以及设置在丝杠副上的力传感器；丝杠副用于控制张紧轮溜板的移动和定位，力传感器用于测量张紧轮的张紧力。
一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构的调整方法，基于本发明所述的轮系结构，包括如下步骤，
步骤1，在不安装金刚石环线的状态下，将张紧轮移动到对应金刚石环线最松弛的位置处，然后将主动轮对应的气体静压主轴进行通气加压；
步骤2，选取主动轮对应的气体静压主轴周边三个测距仪的示数的最小值为基础值，并将其数值调节到最接近的整数值，作为基准值；计算另外测距仪示数与基准值的差值，调节螺旋测微器的测头使得另外测距仪的示数变成基准值；
步骤3，依次调节张紧轮和两个从动轮对应的螺旋测微器的测头，使得对应的测距仪示数均达到基准值；使得四个线轮距离溜板的距离一致，四个线轮的外边缘位于同一平面内。
优选的，还包括安装金刚石环线的步骤，通过调节张紧装置，使得张紧轮在金刚石环线上水平移动，当力传感器示数，达到指定拉力时，调整结束，固定张紧轮的位置。
优选的，步骤3中，如果出现三个数值均小于或等于基准值，则调节对应的气体静压主轴的气压，通过调节加压的气浮压力的大小进行调节对应线轮的高度，使得三个测距仪的数值不小于基准值；再依次对螺旋测微器的测头进行调节，达到三个测距仪达到基准值为准。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明所述的轮系结构采用的水平平衡调节装置是一种微调的反馈调节装置。通过螺旋测微器的测头安装在主轴端盖上的可旋动的部件上，实现微进给的实施。通过安装在溜板上且映射在线轮外边缘的测距仪的实时显示数据，进行微调和对数据的实时掌握，使得所有数据达到技术要求的数值，保证距离的一致性，即保证了线轮在一个表面上的要求。
本发明所述的方法基于在进行切割试验前的调整，对每个线轮进行水平矫正，顺序为主动轮、张紧轮、从动轮。利用螺钉夹紧气体静压主轴和主轴端盖后，通过水平调节装置调整平面度，保证了位置准确和定位准确。在切割过程中，气体静压主轴和螺旋测微器的测头对线轮施加相反的作用力，又保证了切割过程中轮子的稳定性。从上述工作过程和原理可知，通过微调保证了线路可以在一个平面内进行转动，即金刚石环线在一个平面内进行切割，不存在张紧时刃口可能出现不在一个平面内的情况，使得切割应力分布更为均匀，可以大幅度提高切割效率和表面质量。
本发明能够用于调节金刚石环线切割设备，通过找到每个距离与基准距离的偏差，调节螺旋测微器测头准确调节高度，达到技术要求的数值，从而确定加工需要的共性切割平面，为以后切割过程提供了良好的切割条件，避免金刚石出现被斜拉扭曲、应力集中，导致金刚石寿命降低，切割表面质量差等缺点，保证了切割效率和表面质量。
附图说明
图1是本发明实例中所述从动轮的剖面图。
图2是本发明实例中所述轮系结构的布局示意图。
图3是本发明实例中所述水平调节平衡装置的局部放大示意图。
图4是本发明实例中所述水平调节平衡装置的分布示意图。
图5是本发明实例中所述张紧轮的剖面图。
图中：1-主轴端盖，2-螺钉，3-螺旋测微器，4-石墨垫片，5-测距仪，6-气体静压主轴，7-溜板，8-轴承座，9-从动轮，10-龙门支架，11-主动轮，12-张紧装置，13-张紧轮，14-张紧轮轴承座，15-张紧轮溜板，16-导轨，17-张紧轮底座。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明采用了四个线轮进行环线的布局：一个张紧轮13，一个主动轮11、两个从动轮9。每个线轮都有自己水平平衡调节装置。一个完整的水平平衡调节装置包含了气体静压主轴6、主轴端盖1、至少三个测距仪5和至少三个螺旋测微器3，均采用三点确定一个平面的原理。比较特殊的是张紧轮13设置在张紧轮溜板15上，通过张紧装置12使得张紧轮13随着张紧轮溜板15可以在溜板7上左右移动进行金刚石环线张力的调节。这样的布局可满足切割最大口径为1000mm硬脆材料的要求，满足一般情况下大口径切割需求。
具体的轮系结构的布局，如图2所示，由于被切割尺寸较大，采用了龙门支架10和四个线路支撑起金刚石环线的布局，并在龙门支架10上设置溜板7，溜板7也呈龙门形状，使得可以进行进给运动，完成切割。具体分布：主动轮11安排在下方，主要是为了可以方便安装电动机和排线。主动轮11的对角线选择放置的是张紧轮13，通过有效的调节张紧装置12，使得张紧轮13可以在丝杠副上移动，经力传感器能够及时有效地了解金刚石环线的受力情况。两个从动轮9固定在溜板7上，辅助环线的运动，从而完成切割。
从动轮的安装如图1所示，主轴端盖1上分别通过均匀分布的三个螺钉2与气体静压主轴6连接，并且在主轴端盖1上有三个螺旋测微器3的测头与线轮上端面接触。气体静压主轴6通过包括轴承锁紧螺母和轴承套的轴承座8将气浮的气体静压主轴6固定在溜板7上。如图4所示，在溜板7上按照三个螺旋测微器3与气体静压主轴6中心轴的延长线方向也均与分布着三个对应的测距仪5。本优选实例中采用激光测距仪。如图3所示，通过三个螺钉2夹紧气体静压主轴6和主轴端盖1，通过线轮上端面上的螺旋测微器3的测头进行微调，由于选用的平底的螺旋测器3的测头，且底端与线轮的上表面紧密接触这样的设置进行调整轮子的位置。与张紧轮13对应的测距仪5则设置在其对应金刚石环线最松弛的位置处。当气体静压主轴6通气以后，三个测距仪5开启，并且得到三个距离数据。通过调整螺旋测微器3的测头将距离调整一致，既线轮与溜板7距离一致，根据三点确定一个平面原则，即可保证平行度。四个线轮的调整的顺序是主动轮、张紧轮、从动轮。通过打开测距仪5，通气加压，选择其中一个测距仪5中距离传感器的数值作为基准，计算出距离差值，得到矫正的高度大小，进行相应的微调。
张紧轮13的安装如图5所示，其滑动组件包括与溜板7固定的导轨16，与导轨16滑动连接的张紧轮溜板15；与张紧轮13对应的气体静压主轴6通过轴承组和配合的张紧轮轴承座14转动设置在张紧轮溜板15上；张紧轮溜板15上端面与溜板7上端面平行。从而保证均以溜板7的上端面为定位基准面。导轨16固定设置在与溜板7固定的张紧轮底座17上。张紧轮溜板15上设置有张紧装置12，张紧装置12包括与张紧轮溜板15连接的丝杠副，以及设置在丝杠副上的力传感器；丝杠副用于控制张紧轮溜板15的左右移动和定位，力传感器用于测量张紧轮13的张紧力。
本切割机在切割前，要先进行平衡调整。具体的调整过程如下：不装金刚石环线的情况，将张紧轮13推在最右边的位置，即金刚石环线最松弛的位置，然后将主动轮11的气体静压主轴6进行通气加压。先观察气体静压主轴6周边三个测距仪5的示数，选取最小值为基础值，并将其调整为最接近的整数值，作为基准值，方便之后的调节。然后通过计算差值，准确地通过调节螺旋测微器3的测头使得另外两个测距仪5的示数变成基准值，随后再调节张紧轮13的螺旋测微器3的测头，目的是使得三个对应的测距仪5示数也达到基准值。需要强调的是，这个时候不安装金刚石环线，张紧轮13位于最右端，即距离最小的位置。如果出现测距仪5三个数值均小于或等于基准值，则进行一个微调，要对气体静压主轴6的气压进行调节，即通过加压的气浮压力的大小进行调节高度，使得三个测距仪5的测距传感器的数值接近基准值。再依次对调节螺旋测微器3的测头，最终达到三个测距仪5达到基准值为准。用相同的办法，对其他两个从动轮进行调整，使得12个测距仪5显示的数值均为基准值。从而保证四个线轮距离溜板7的距离一致。
由于四个线轮距离溜板7的距离一致。即可证明四个线轮的外边缘在一个水平面上，保证了安装环线后，金刚石环线形成的平面与溜板是完全平行的。这就间接的排除了环线运动过程可能会出现某处扭曲，受力过大导致环线断裂等情况的发生。然后安装环线，张紧环线。随后可以对主动轮11的发动机进行供电，使得主动轮11带动着其他三个线轮进行运转，从而带动金刚石环线进行环形转动，进行切割运动。在切割过程中，由于气体静压主轴和螺旋测微器3的测头对轮子施加相反的作用力，使之保证了切割过程中轮子的稳定性。
Claims (9)
1.一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构，其特征在于，包括龙门支架(10)，滑动设置在龙门支架(10)上的溜板(7)，在溜板(7)上呈对称设置的四个共面的线轮；
所述四个共面的线轮用于张紧安装金刚石环线；四个共面的线轮分别为一个主动轮(11)、两个从动轮(9)和一个张紧轮(13)，主动轮(11)和张紧轮(13)呈对角线设置，两个从动轮(9)呈对角线设置；每个线轮均设置有水平平衡调节装置；
所述的水平平衡调节装置包括气体静压主轴(6)、主轴端盖(1)、至少三个测距仪(5)和至少三个螺旋测微器(3)；线轮通过气体静压主轴(6)和连接气体静压主轴(6)的主轴端盖(1)定位设置，气体静压主轴(6)与对应线轮的下端面顶紧设置；主轴端盖(1)上分别设置至少三个螺旋测微器(3)，螺旋测微器(3)的测头顶紧设置在对应线轮的上端面；张紧轮(13)对应的气体静压主轴(6)通过滑动组件滑动设置在溜板(7)上；
所述的溜板(7)上对应每个线轮设置至少三个测距仪(5)；与张紧轮(13)对应的测距仪(5)设置在张紧轮(13)使金刚石环线最松弛的位置处；测距仪(5)的探头正对线轮的下端面；
主轴端盖(1)上均匀设置有至少三个螺旋测微器(3)，固定在溜板(7)上的至少三个测距仪(5)分别等距设置在对应的气体静压主轴(6)中心轴与对应螺旋测微器(3)的延长线上。
2.根据权利要求1所述的一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构，其特征在于，所述的测距仪(5)靠近对应线轮的外边缘设置。
3.根据权利要求1所述的一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构，其特征在于，所述的主轴端盖(1)通过螺钉(2)固定在对应的气体静压主轴(6)的轴端；所述的气体静压主轴(6)通过轴承组和配合轴承组的轴承座(8)转动设置在溜板(7)上。
4.根据权利要求1所述的一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构，其特征在于，所述的气体静压主轴(6)与对应的线轮之间设置有石墨垫片(4)。
5.根据权利要求1所述的一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构，其特征在于，所述的滑动组件包括与溜板(7)固定的导轨(16)，与导轨(16)滑动连接的张紧轮溜板(15)；与张紧轮(13)对应的气体静压主轴(6)通过轴承组和配合轴承组的张紧轮轴承座(14)转动设置在张紧轮溜板(15)上；张紧轮溜板(15)上端面与溜板(7)上端面平行。
6.根据权利要求5所述的一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构，其特征在于，张紧轮溜板(15)上设置有张紧装置(12)，张紧装置(12)包括与张紧轮溜板(15)连接的丝杠副，以及设置在丝杠副上的力传感器；丝杠副用于控制张紧轮溜板(15)的移动和定位，力传感器用于测量张紧轮(13)的张紧力。
7.一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构的调整方法，其特征在于，该方法使用权利要求1所述的轮系结构，包括如下步骤，
步骤1，将张紧轮(13)移动到对应金刚石环线最松弛的位置处，然后将主动轮(11)对应的气体静压主轴(6)进行通气加压；
步骤2，选取主动轮(11)对应的气体静压主轴(6)周边三个测距仪(5)的示数的最小值为基础值，并将其数值调节到最接近的整数值，作为基准值；计算另外测距仪(5)示数与基准值的差值，调节螺旋测微器(3)的测头使得另外测距仪(5)的示数变成基准值；
步骤3，依次调节张紧轮(13)和两个从动轮(9)对应的螺旋测微器(3)的测头，使得对应的测距仪(5)示数均达到基准值；使得四个线轮距离溜板(7)的距离一致，四个线轮的外边缘位于同一平面内。
8.根据权利要求7所述的一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构的调整方法，其特征在于，还包括安装金刚石环线的步骤，通过调节张紧装置(12)，使得张紧轮(13)在金刚石环线上水平移动，当力传感器示数，达到指定拉力时，调整结束，固定张紧轮(13)的位置。
9.根据权利要求7所述的一种用于大口径金刚石环线切割的轮系结构的调整方法，其特征在于，步骤3中，如果出现三个数值均小于或等于基准值，则调节对应的气体静压主轴(6)的气压，通过调节加压的气浮压力的大小进行调节对应线轮的高度，使得三个测距仪(5)的数值不小于基准值；再依次对螺旋测微器(3)的测头进行调节，达到三个测距仪(5)达到基准值为准。
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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Granted publication date: 20190205 |
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