CN109849206B - 一种线切割机及其切割方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种线切割机及其切割方法，线切割机的机架设置可上下移动的中间平台，绕丝筒和卷轴转动设置在中间平台上，不少于两个的导向轮设置在中间平台的下面，切割线在绕丝筒的转动、前后单向运动下能转动，带动卷轴转动，完成安装切割线，切割线在卷轴的转动下能转动，带动绕丝筒的转动、前后单向运动，完成拆卸切割线；在切割时，切割线先在绕丝筒的转动、前后单向运动下转动，带动卷轴转动，再通过绕丝筒和导向轮的配合，将切割线形成切割待切割的样品时所需的水平且张紧状态，最后在绕丝筒的转动下带动切割线往复转动，按照制样需求进行切割。既能保证切割线安装和拆卸时简单方便，又能保护操作人员不被划伤。

Description

一种线切割机及其切割方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种线切割机及其切割方法。

背景技术

随着电子产品市场不断地发展，消费者对不同种类的电子产品有越来越多的需求，而电子玻璃作为多种电子产品所需的原材料，也需要不断储备新品玻璃以满足消费者日新月异的要求。储备新品一般是在公司研发部门或者实验室内进行试验验证的。玻璃的大部分性能是要在形状规则时才能进行测试，而实验室试验出的玻璃形状并不是规则的，因此需要制备样品。

随着线切割机技术的不断上升，使用线切割机将样品切割成规则形状的技术逐渐发展成型；然而，传统的线切割机在切割线的安装和拆卸方面一般都采用手动进行，非常耗时且操作人员经常被切割线划伤。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种线切割机及其切割方法，设计合理，成本低，效率高，既能保证切割线安装和拆卸时简单方便，又能保护操作人员不被划伤。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种线切割机，包括机架、中间平台、绕丝筒、卷轴、导向轮、样品台和切割线；

所述的机架内设置有可上下移动的中间平台，中间平台上转动设置有绕丝筒和卷轴，导向轮不少于两个，设置在中间平台的下面，样品台设置在中间平台的下面，用于承载待切割的样品；

当安装切割线时，切割线套设在卷轴上，切割线的一端固定在绕丝筒的一端，绕丝筒边转动边前后单向运动，通过切割线的拉力带动卷轴转动，切割线不叠加地缠绕在绕丝筒上，切割线缠满绕丝筒后，另一端固定在绕丝筒的另一端；

当拆卸切割线时，绕丝筒一端的切割线固定在卷轴上，卷轴转动，通过切割线的拉力带动绕丝筒边转动边前后单向运动，切割线缠绕在卷轴上，绕丝筒另一端的切割线固定在卷轴上；

当线切割机在工作时，切割线在绕丝筒和导向轮上往复转动。

优选的，还包括第一电机和第二电机，第一电机的输出轴与绕丝筒的一端连接，用于驱动绕丝筒转动，第二电机的输出轴与卷轴的一端连接，用于驱动卷轴转动。

优选的，还包括转轴，转轴上设置有弹簧卡片，卷轴为空心圆柱状，卡槽沿卷轴的内壁自内向外设置，卷轴通过卡槽与弹簧卡片的配合固定在转轴上。

优选的，还包括设置在绕丝筒两侧下端的上凹字形的导轨、磁性的限位块和下凹字形的导槽；

所述的导轨固定在中间平台的上端，导槽固定在绕丝筒的下端，导槽滑动设置在导轨的一侧上，每一个导轨内设置有四个限位块，每两个限位块组成一组限位单元，每组限位单元的两个限位块在导轨的两侧对称设置，分别与导轨内的导槽和导轨的另一侧固定，两组限位单元形成的磁力使线切割机在工作时绕丝筒自动前后往复运动。

优选的，还包括设置在中间平台和导向轮上下之间的张紧轮，张紧轮不少于两个，通过气动控制，用于张紧切割线。

一种线切割机的切割方法，基于上述任意一种线切割机，包括以下步骤，

步骤1，将卷轴上切割线的一端固定在绕丝筒的一端，绕丝筒边转动边前后单向运动，通过切割线的拉力带动卷轴转动，使切割线不叠加地缠绕在绕丝筒上；

步骤2，将切割线的另一端通过中间平台缠绕在导向轮上后固定在绕丝筒上；

步骤3，将待切割的样品固定在样品台上，按照制样需求进行切割。

进一步，所述的步骤2将切割线固定在绕丝筒上后，调整绕丝筒在换向时切割线离绕丝筒两端边缘的距离d，使d≥10mm。

再进一步，所述的步骤3在固定样品时，包括以下步骤，

步骤3a，在均发热的待切割的样品下表面、样品承载板的上下表面和固定片的上表面涂抹粘贴物；

步骤3b，将均涂抹有粘贴物且发热的固定片、样品承载板和待切割的样品依次自下而上放置，得到组合物A；

步骤3c，待组合物A冷却后确认固定片、样品承载板和待切割的样品之间相互固定后，将组合物A固定在样品台上。

进一步，所述的步骤3a将均清洗干净后烘干的固定片、样品承载板和待切割的样品自下而上放置在加热平台上加热，得到均发热的待切割的样品、样品承载板和固定片。

再进一步，步骤3a所述的粘贴物为石蜡或可熔化塑性高分子材料。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明的线切割机，机架内设置有可上下移动的中间平台，绕丝筒和卷轴转动设置在中间平台上，这样切割线在绕丝筒的转动、前后单向运动下能转动，带动卷轴转动，从而完成安装切割线，切割线在卷轴的转动下能转动，带动绕丝筒的转动、前后单向运动，从而完成拆卸切割线；不少于两个的导向轮设置在中间平台的下面，在与绕丝筒配合后能保证切割线水平且张紧，这样切割线才能在绕丝筒和导向轮上往复转动，将样品台上的待切割的样品进行切割，完成样品制备；既能保证切割线安装和拆卸时简单方便，又能保护操作人员不被划伤。

进一步的，上凹字形的导轨、磁性的限位块和下凹字形的导槽之间位置的配合，能使绕丝筒在限位块形成的磁力限制下，前后往复运动，节约了加工成本，安装拆卸方便。

本发明的线切割机的切割方法，首先切割线在绕丝筒的转动、前后单向运动下转动，带动卷轴转动，再通过绕丝筒和导向轮的配合，将切割线形成切割待切割的样品时所需的水平且张紧状态，最后在绕丝筒的转动下带动切割线往复转动，按照制样需求进行切割；在切割线安装简单、方便和快捷的同时又能保护操作人员不被划伤，提高了切割效率。

进一步的，通过热熔解粘贴物来粘合固定片、样品承载板和待切割的样品，在冷却后粘贴物凝固，这种方式可通过固定片的固定来实现固定待切割的样品，避免了现有技术中通过人工固定或者使用金属加持夹具进行固定所带来的加工过程中样品容易倾斜或者由于金属加持夹具固定太紧而使样品表面有损伤、导致原料浪费和人工效率不高的问题，同时又解决了样品固定不方便的问题；操作方便且对样品无损。

附图说明

图1为本发明所述线切割机的示意图。

图2为本发明中带有金刚石切割线的卷轴示意图。

图3为图1中转轴与支架的示意图。

图4为本发明在绕丝筒和转轴上装卸切割线的示意图。

图5为本发明在固定样品时的示意图。

图中：11为机架，12为传动装置，13为丝杠，14为中间平台，15为绕丝筒，16为卷轴，17为第一手柄，18为导轨，19为限位块，20为导槽，21为卡槽，22为弹簧卡片，31为第一螺母，32为第一电机，33为第二电机，41为加热平台，42为样品，43为石蜡，44为粘贴层，45为样品承载板，46为固定片，47为安装孔，110为支架，111为转轴，112为张紧轮，113为导向轮，114为样品台，115为冷却液槽，116为电泵，117为冷却液流出管，118为金刚石切割线，119为轨道，120为T型槽，121为第二螺母，122为冷却液渗透槽，123为第二手柄。

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，术语“前”、“后”、“上”和“下”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，并不是指示或暗示所指的部件必须具有特定的方位，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明一种线切割机，如图1所示，包括机架11、传动装置12、丝杠13、中间平台14、绕丝筒15、卷轴16、导轨18、限位块19、导槽20、导向轮113和张紧轮112，其中机架11上端设置有带动丝杠13沿Z轴上下移动的传动装置12，机架11中间设置有可沿Z轴上下移动的中间平台14，中间平台14上有可缠绕切割线的绕丝筒15和自动装卸切割线的卷轴16；

绕丝筒15前后两端的圆周方向各均匀设置有四个螺杆，用于与第一螺母31配合固定切割线；绕丝筒15两侧的下端均设置有导轨18、限位块19和导槽20，导轨18为上凹字形，固定在中间平台14的上端，导槽20为下凹字形，固定在绕丝筒15的下端，导槽20滑动设置在导轨18的一侧上，每一个导轨18内设置有四个限位块19，每两个限位块19组成一组限位单元，每组限位单元的两个限位块19在导轨18的两侧对称设置，分别与导轨18内的导槽20和导轨18的另一侧固定，限位块19带有磁性，当每组限位单元在同一水平位置时，绕丝筒15向反方向运动，通过两组限位单元之间的磁力可使绕丝筒15前后往复运动；

卷轴16为空心圆柱状，如图2所示，卡槽21沿卷轴16的内壁自内向外设置，卡槽21的深度数值与卷轴16的壁厚数值之比为0.5-0.6；如图3所示，转轴111上焊接有弹簧卡片22，转轴111固定在支架110上，卷轴16通过弹簧卡片22与卡槽21的配合固定在转轴111上；

绕丝筒15上固定设置有第一手柄17，转轴111上固定设置有第二手柄123，绕丝筒15的一端连接有第一电机32，转轴111的一端连接有第二电机33，第一手柄17和第一电机32用于带动绕丝筒15运动，第二手柄123和第二电机33用于带动转轴111运动，其中当自动化操作出现问题需要停止第二电机33时，可用第二手柄123做更细致的操作；

本发明的线切割机包含至少一对相同高度的导向轮113和至少一对相同高度的张紧轮112，导向轮113和张紧轮112设置在中间平台14的下面，其中张紧轮112通过气动在轨道119中沿X轴滑动设置，高于导向轮113，张紧轮112的中垂线和导向轮113的中垂线重合且穿过绕丝筒15横截面上的圆心，切割线为金刚石切割线118，也可以为钻石切割线，切割线通过导向轮113与张紧轮112张紧，其中通过气动张紧恒定了切割线与样品之间的压力，能保证切割线的匀速切割和提高切割精度。

机架11下端设置有样品台114，样品台114可带动样品沿Y轴前后移动，样品台114下方有旋转盘，旋转盘可带动样品台114以旋转盘的圆心360°旋转。样品台114的下端设置有冷却循环装置，冷却循环装置依次包括冷却液槽115、电泵116、冷却液流出管117和冷却液渗透槽122。

本发明的线切割线在安装时分为以下步骤，

步骤1，将一卷金刚石切割线118套设在卷轴16上，再将带有金刚石切割线118的卷轴16套在带弹簧卡片22的转轴111上，弹簧卡片22与卷轴16内的卡槽21配合将卷轴16固定在转轴111上；

步骤2，利用手柄17，使绕丝筒15前端在Y轴上的坐标与转轴111前端在Y轴上的坐标相同；将金刚石切割线118的一端用第一螺母31固定在绕丝筒15的一端，打开连接绕丝筒15的第一电机31，通过旋钮调整速度，使绕丝筒15以10r/min转动；绕丝筒15转动的同时沿Y轴向外运动，并通过金刚石切割线118的拉力带动转轴111转动，使金刚石切割线118密集且不叠加地缠绕在绕丝筒15上，如图4所示，待金刚石切割线118缠满绕丝筒15后，将金刚石切割线118的另一端用第一螺母31固定在绕丝筒15的另一端；

步骤3，通过转轴上的开关使转轴111上的弹簧卡片22收缩，取下不带金刚石切割线118的卷轴16，保存；

步骤4，通过第一手柄17转动绕丝筒15，使其一端与中间平台14上的通孔平齐，将这一端的金刚石切割线118穿过通孔，通过一对张紧轮112和一对导向轮113穿过中间平台14另一边的通孔后固定在绕丝筒15上，使金刚石切割线118通过绕丝筒15、一对张紧轮112和一对导向轮113得以绷紧；

步骤5，利用第一手柄17将绕丝筒15移动到位于Y轴的中间位置，打开线切割机的数控软件，控制第一电机32打开绕丝筒15的主轴使其运转，转速从较低值开始，数值不超过1m/s，不断调整导轨18和导槽20之间的距离，最终使转速在最大值时，一般为5m/s，绕丝筒15换向时金刚石切割线118的位置离边缘至少10mm，一般金刚石切割线118在绕丝筒15之间切换的距离为绕丝筒15总长的60-80％，防止金刚石切割线118崩断。

本发明在固定玻璃样品时的步骤如下：

步骤1，将玻璃块表面、样品承载板45和固定片46清洗干净后烘干，如图5所示，将烘干后的玻璃块、样品承载板45和固定片46放在加热平台41上加热，直到三者与空气接触的表面均发热，在本实施例中，加热平台41为恒温加热器；

步骤2，在固定片46的上表面、样品承载板45的上下表面和玻璃块的下表面均匀涂抹棒状的石蜡43形成粘贴层44，将样品承载板45放在固定片46上面，将下表面均匀涂抹石蜡43的玻璃块放在样品承载板45上面；此外，在固定样品时用的粘贴物还可选为可熔化塑性高分子材料，如聚酯1000；

步骤3，将上述叠加起来的物品从加热平台41上拿下来，在空气中冷却，确认三者之间相互固定后，通过第二螺母121将其固定在带有T型槽120的样品台114上。

需要说明的是，当需要取下切割好的样品时，首先在样品台114上取下带有样品的叠加物，再在加热平台41加热，待石蜡43熔化后用手掰下切割好的样品即可。

本发明在切割样品时的步骤如下：

步骤1，打开空气压缩机，调整张紧气压为0.15Mpa，张紧切割线，打开线切割机的数控软件，沿Y轴移动样品台114，将样品台114旋转一定角度，沿Z轴移动切割线的位置，使玻璃块与切割线达到预定的位置；

步骤2，需切割厚度为2mm的玻璃片时，设置样品台114沿Y轴移动的距离d_y＝2+0.4mm，其中2mm为需要切割出玻璃片的厚度，0.4mm为切割线的直径；切割线在Z轴移动距离d_z＝30+0.6mm，其中30mm为玻璃块的厚度，0.6mm为预留厚度，防止切割过程中由于切割线不够张紧而出现的样品两边切透而中间切不透的情况；设置切割线Z轴切割速度为1.2mm/min；如需切出2片玻璃，由于第一次切出的玻璃片厚度不确定，之后可在定值下切割，因此设置切割次数为3；

若需连续切割时，设置样品台114沿Y轴移动的距离d₁＝h+d，其中h为需要切割出样品的厚度，d为切割线的直径，切割线Z轴移动距离d₂＝H+D，其中H为样品厚度，D的数值范围为0.5～1mm；

步骤3，向冷却液槽115中注入冷却液，注入的体积是冷却液槽115的1/2～3/4，连接电泵，形成冷却循环装置，将冷却液流出管117固定后，将其前端的管口对准切割线，打开冷却液循环；设置绕丝筒15的主轴转速为最大值；开始切割样品。

当切割线损伤到一定程度时，需要将其拆卸下来，其拆线步骤如下：

步骤1，将之前保存的卷轴16套在转轴111上，利用第一手柄17，使绕丝筒15在Y轴位置上与转轴111平齐；将绕丝筒15一端的金刚石切割线118的线头拆下，固定在无金刚石切割线的卷轴16上，打开控制开关控制第二电机33，使转轴111转动，并利用切割线拉力带动绕丝筒15转动并沿Y轴运动，使废旧的金刚石切割线118紧密缠绕在卷轴16上，最后将绕丝筒15上另一端的金刚石切割线118头拆下，固定在卷轴16上；

步骤2，通过转轴上的开关使转轴上的弹簧卡片22收缩，取下带有废旧金刚石切割线118的卷轴16，集中处理。

Claims (1)

1.一种线切割机的切割方法，其特征在于，所述的线切割机中机架(11)内设置有可上下移动的中间平台(14)，中间平台(14)上转动设置有绕丝筒(15)和卷轴(16)，第一电机(32)的输出轴与绕丝筒(15)的一端连接，第二电机(33)的输出轴与卷轴(16)的一端连接；转轴(111)上设置有弹簧卡片(22)，卷轴(16)为空心圆柱状，卡槽(21)沿卷轴(16)的内壁自内向外设置，卡槽(21)的深度数值与卷轴(16)的壁厚数值之比为0.5-0.6，卷轴(16)通过卡槽(21)与弹簧卡片(22)的配合固定在转轴(111)上；导向轮(113)不少于两个，设置在中间平台(14)的下面，样品台(114)设置在中间平台(14)的下面，用于承载待切割的样品(42)，样品台(114)下方设置有旋转盘，样品台(114)的下端设置有冷却循环装置；还包括设置在绕丝筒(15)两侧下端的上凹字形的导轨(18)、磁性的限位块(19)和下凹字形的导槽(20)，以及设置在中间平台(14)和导向轮(113)上下之间的张紧轮(112)；导轨(18)固定在中间平台(14)的上端，导槽(20)固定在绕丝筒(15)的下端，导槽(20)滑动设置在导轨(18)的一侧上，每一个导轨(18)内设置有四个限位块(19)，每两个限位块(19)组成一组限位单元，每组限位单元的两个限位块(19)在导轨(18)的两侧对称设置，分别与导轨(18)内的导槽(20)和导轨(18)的另一侧固定，两组限位单元形成的磁力使线切割机在工作时绕丝筒(15)自动前后往复运动；张紧轮(112)不少于两个，通过气动在轨道( 119) 中沿X轴滑动设置，张紧轮( 112) 的中垂线和导向轮( 113) 的中垂线重合且穿过绕丝筒( 15) 横截面上的圆心；

具体包括以下步骤，

步骤1，将卷轴(16)上切割线的一端固定在绕丝筒(15)的一端，绕丝筒(15)边转动边前后单向运动，通过切割线的拉力带动卷轴(16)转动，使切割线不叠加地缠绕在绕丝筒(15)上；

步骤2，将切割线的另一端通过中间平台(14)缠绕在导向轮(113)上后固定在绕丝筒(15)上，调整绕丝筒(15)在换向时切割线离绕丝筒(15)两端边缘的距离d，使d≥10mm；

步骤3，将待切割的样品(42)固定在样品台(114)上，按照制样需求进行切割；

所述的步骤3在固定样品时，包括以下步骤，

步骤3a，将均清洗干净后烘干的固定片(46)、样品承载板(45)和待切割的样品(42)自下而上放置在加热平台(41)上加热，得到均发热的待切割的样品(42)、样品承载板(45)和固定片(46)；

在均发热的待切割的样品(42)下表面、样品承载板(45)的上下表面和固定片(46)的上表面涂抹粘贴物，粘贴物为可熔化塑性高分子材料；

步骤3b，将均涂抹有粘贴物且发热的固定片(46)、样品承载板(45)和待切割的样品(42)依次自下而上放置，得到组合物A；

步骤3c，待组合物A冷却后确认固定片(46)、样品承载板(45)和待切割的样品(42)之间相互固定后，将组合物A固定在样品台(114)上。

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