CN111283888A - 一种锯丝的切割方法及旋转游离磨料锯丝线锯机床 - Google Patents

一种锯丝的切割方法及旋转游离磨料锯丝线锯机床 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种锯丝的切割方法及旋转游离磨料锯丝线锯机床，本发明提出的方法及机床在锯丝进行切割时，锯丝实现直线以及围绕自身的轴向的双向传动，锯丝的利用率提高、使用寿命变长，减少了更换锯丝的次数，减少了加工成本，减少了更换锯丝浪费的时间，单位时间内参与切割的磨粒数变多且单磨粒去除的体积大，切割效率提高。

Description

一种锯丝的切割方法及旋转游离磨料锯丝线锯机床
技术领域
本发明涉及切割机床技术领域，尤其涉及一种锯丝的切割方法及旋转游离磨料锯丝线锯机床。
背景技术
单晶硅，陶瓷，蓝宝石等一些半导体或绝缘体硬脆材料的加工一直是机械制造中的难题，由于材料自身的特性，高的硬度使得一般的刀具难以切入工件，高的脆性使得材料在加工过程中极易崩碎，因而难以满足加工需求，同时因为材料导电性能差的原因，也很难使用电火花机床进行。
近年来，出现了一类针对于硬脆材料的加工机床，即线锯机床。按锯丝的种类线锯机床可以分为固结锯丝线锯机床和游离磨料线锯机床；按切割方式的种类线锯机床可以分为平推切割线锯机床、摇摆切割线锯机床、旋转点切割线锯机床；按参与切割的锯丝的数量可以分为单线线锯机床和多线线锯机床；按照锯丝的封闭性可以分为开式线锯机床和环形线锯机床。
如图1和图2所示，现有的固结磨料线锯机床的锯丝在切割时，只有锯丝的下半部分参与切割加工，单位时间内参与切削加工的磨粒数少，因此切割效率低下，在锯丝磨损一段时间之后，就要更换锯丝，因此每次锯丝只有一半的磨粒参与切割加工，所以锯丝的利用率低。频繁的更换锯丝也会提高加工成本，也会浪费更多的更换锯丝的时间。
发明内容
本发明的目的在于提出一种增加磨粒的使用率，进一步增加锯丝的使用寿命，减少更换锯丝的次数，减少加工成本的锯丝的切割方法及旋转游离磨料锯丝线锯机床。
为达到上述目的，本发明提出一种锯丝的切割方法，包括锯丝，所述锯丝包括锯丝基体，所述锯丝基体表面均匀间隔布置有多粒磨粒；在对工件进行切割时，所述锯丝实现直线以及围绕自身的轴向的双向传动，使得单个磨粒进行螺旋式轨迹的运动。
本发明还提出一种旋转游离磨料锯丝线锯机床，包括床身单元16、驱动单元、同步单元、工作台单元和锯丝加工单元；其中，所述驱动单元、同步单元、工作台单元和锯丝加工单元均设于所述床身单元16上；
所述驱动单元通过所述同步单元驱动所述锯丝加工单元工作；
所述锯丝加工单元包括第一凹型台、锯丝和两组锯丝夹持驱动组件；
所述锯丝夹持驱动组件包括轴座、对心装置、同步轴和锯丝轴向直线运动装置；
所述第一凹型台通过螺栓固定在所述床身单元16上，两组所述锯丝轴向直线运动装置分别定位于所述第一凹型台两侧的凸起端；
具体的，所述第一凹型台的两侧凸起端表面均开设有一条T型槽，所述轴座通过T型螺母和螺栓固定在所述T型槽内；同步轴安装在所述轴座上并且可以相对转动，所述同步轴通过同步带与所述同步单元实现传动连接；所述同步轴的一端固定连接有所述对心装置，所述同步轴的另一端固定连接有所述锯丝轴向直线运动装置；所述锯丝的两端分别固定于两组所述锯丝夹持驱动组件的所述锯丝轴向直线运动装置内，并且所述锯丝贯穿两组所述锯丝轴向直线运动装置的所述同步轴和所述对心装置；
所述工作台单元正对所述锯丝设置。
优选的，所述床身单元16为一块机床底座，所述机床底座上开设有两对垂直设置的T型槽。
优选的，所述驱动单元包括电机，同步带轮和同步带，所述电机的驱动轴连接有所述同步带轮，所述同步带连接所述同步带轮和所述同步单元，实现传动连接。
优选的，所述同步单元包括第二凹型台、两个同步带轮、两个轴座和同步轴；
所述第二凹型台通过T型螺母和螺栓固定在所述机床底座的T形槽内，所述第二凹型台两端的凸起表面均设有T型槽，两个所述轴座通过T型螺母和螺栓分别固定在两端的T型槽内，所述同步轴的两端分别插设于两个所述轴座内，并且所述同步轴实现相对所述轴座的转动，所述同步轴两端的端头分别连接一个所述同步带轮，两个所述同步带轮通过同步带分别与两个所述锯丝夹持驱动组件的同步轴实现传动连接；并且所述同步轴通过同步带与所述同步单元的同步带轮实现传动连接。
优选的，所述工作台单元包括三维滑台，电机和载料盘；所述三维滑台通过螺栓螺母固定在所述床身单元16上，所述电机通过螺栓螺母固定在所述三维滑台的Z向滑道上，所述载料盘固定在电机的传动轴上；加工工件固定在所述载料盘上，实现所述工件与所述锯丝的相切。
优选的，所述对心装置内预设有两组对心轮，两组对心轮相对设置，所述锯丝穿过两组所述对心轮之间实现对心，进一步保证锯丝的直线度；
所述锯丝夹持驱动组件的同步轴的中央设有用于穿插所述锯丝的通孔。
优选的，所述锯丝轴向直线运动装置包括安装座、张紧轮、储丝筒、锥齿轮和L型安装板10；
所述安装座安装在所述锯丝夹持驱动组件的同步轴的一端，所述L型安装板10通过调整垫块与所述机床底座可调节连接；
所述储丝筒通过轴承架设于所述安装座内，所述轴承的端头处固定连接有所述锥齿轮，所述L型安装板10上预设有锥齿轮圈，所述锥齿轮与所述锥齿轮圈相互啮合，在所述安装座跟随同步轴一起发生轴向转动的情况下，通过锥齿轮与所述锥齿轮圈的啮合效果，锥齿轮带动储丝筒再发生转动，从而实现收丝和放丝的步骤，进一步完成锯丝的直线运动；
所述张紧轮通过弹性组件安装与所述安装座内，所述弹性组件包括张紧轮安装座、导向杆和弹簧15，所述张紧轮活动连接于所述张紧轮安装座内，所述张紧轮安装座上连接所述导向杆，所述导向杆的外圈套设有所述弹簧15，所述的弹簧15一端的端头连接于所述安装座的内表面；所述张紧轮在工作过程中抵押于所述锯丝表面。
优选的，还包括冷却单元，所述冷却单元包括冷却箱，喷嘴和冷却液回收箱，所述冷却箱通过螺栓螺母固定所述床身单元16上，所述喷嘴的一端与所述冷却箱相连通，所述喷嘴的另一端延伸至加工工件位置；所述冷却液回收箱位于工作台单元的下方。
与现有技术相比，本发明的优势之处在于：本发明提出的方法及机床在锯丝进行切割时，锯丝实现直线以及围绕自身的轴向的双向传动，锯丝的利用率提高、使用寿命变长，减少了更换锯丝的次数，减少了加工成本，减少了更换锯丝浪费的时间，单位时间内参与切割的磨粒数变多且单磨粒去除的体积大，切割效率提高。
附图说明
图1为本发明实施例中锯丝的结构示意图；
图2为本现有技术中锯丝的切割示意图；
图3为本发明实施例中锯丝的切割轨迹图；
图4为本发明实施例中单个磨粒的工作轨迹图；
图5为本发明实施例中旋转游离磨料锯丝线锯机床的结构示意图；
图6为本发明实施例中锯丝加工单元的结构示意图；
图7为本发明实施例中锯丝轴向直线运动装置的结构示意图；
图8为本发明实施例中张紧轮的结构示意图；
图9为本发明实施例中床身单元16的结构示意图；
图10为本发明实施例中驱动单元的结构示意图；
图11为本发明实施例中同步单元的结构示意图；
图12为本发明实施例中工作台单元的结构示意图；
图13为本发明实施例中冷却单元的结构示意图；
图14为本发明实施例中锯丝安装结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案作进一步地说明。
如图3和图4所示，本发明提出一种锯丝1的切割方法，包括锯丝11，锯丝1包括锯丝基体11，锯丝基体11表面均匀间隔布置有多粒磨粒12；在对工件进行切割时，锯丝1实现直线以及围绕自身的轴向的双向传动，使得单个磨粒12进行螺旋式轨迹的运动，如图4所示，为本发明单粒磨粒12的切割轨迹，以及单粒磨粒12作用于工件上的切割体积。
如图5所示，本发明还提出一种旋转游离磨料锯丝1线锯机床，包括床身单元16、驱动单元、同步单元、工作台单元和锯丝1加工单元；
在本实施例中，如图6所示，锯丝1加工单元包括第一凹型台2、锯丝1和两组锯丝夹持驱动组件；
锯丝夹持驱动组件包括轴座3、对心装置4、同步轴5和锯丝轴向直线运动装置；
第一凹型台2通过螺栓固定在床身单元16上，两组锯丝轴向直线运动装置分别定位于第一凹型台2两侧的凸起端；
具体的，第一凹型台2的两侧凸起端表面均开设有一条T型槽，轴座3通过T型螺母和螺栓固定在T型槽内；同步轴5安装在轴座3上并且可以相对转动，同步轴5通过同步带与同步单元实现传动连接；同步轴5的一端固定连接有对心装置4，同步轴5的另一端固定连接有锯丝轴向直线运动装置；锯丝1的两端分别固定于两组锯丝夹持驱动组件的锯丝轴向直线运动装置内，并且锯丝1贯穿两组锯丝轴向直线运动装置的同步轴5和对心装置4；
如图14所示，在本实施例中，对心装置4内预设有两组对心轮，两组对心轮相对设置，锯丝1穿过两组对心轮之间实现对心，进一步保证锯丝1的直线度；
锯丝夹持驱动组件的同步轴5的中央设有用于穿插锯丝1的通孔。
在本实施例中，如图7所示，锯丝轴向直线运动装置包括安装座6、张紧轮7、储丝筒8、锥齿轮9和L型安装板10；
安装座6安装在锯丝夹持驱动组件的同步轴5的一端，L型安装板10通过调整垫块与机床底座可调节连接；
储丝筒8通过轴承架设于安装座6内，轴承的端头处固定连接有锥齿轮9，L型安装板10上预设有锥齿轮圈27，锥齿轮9与锥齿轮圈27相互啮合，在安装座6跟随同步轴5一起发生轴向转动的情况下，通过锥齿轮9与锥齿轮圈27的啮合效果，锥齿轮9带动储丝筒8再发生转动，从而实现收丝和放丝的步骤，进一步完成锯丝1的直线运动；
如图8所示，张紧轮7通过弹性组件安装与安装座6内，弹性组件包括张紧轮安装座13、导向杆14和弹簧15，张紧轮7活动连接于张紧轮安装座13内，张紧轮安装座13上连接导向杆14，导向杆14的外圈套设有弹簧15，的弹簧15一端的端头连接于安装座6的内表面；张紧轮7在工作过程中抵押于锯丝1表面，保证锯丝1的张紧。
在本实施例中，如图9所示，床身单元16为一块机床底座，机床底座上开设有两对垂直设置的T型槽。
在本实施例中，如图10所示，驱动单元包括电机17，同步带轮18和同步带19，电机17的驱动轴连接有同步带轮18，同步带19连接同步带轮18和同步单元，实现传动连接。
在本实施例中，如图11所示，同步单元包括第二凹型台20、两个同步带轮21、两个轴座22和同步轴23；
第二凹型台20通过T型螺母和螺栓固定在机床底座的T形槽内，第二凹型台20两端的凸起表面均设有T型槽，两个轴座22通过T型螺母和螺栓分别固定在两端的T型槽内，同步轴23的两端分别插设于两个轴座22内，并且同步轴23实现相对轴座22的转动，同步轴23两端的端头分别连接一个同步带轮21，两个同步带轮21通过同步带分别与两个锯丝夹持驱动组件的同步轴23实现传动连接；并且同步轴23通过同步带与同步单元的同步带轮21实现传动连接。
在本实施例中，如图12所示，工作台单元包括三维滑台24，电机25和载料盘26；三维滑台24通过螺栓螺母固定在床身单元16上，电机25通过螺栓螺母固定在三维滑台24的Z向滑道上，载料盘26固定在电机25的传动轴上；加工工件固定在载料盘26上，实现工件与锯丝1的相切。
在本实施例中，如图13所示，还包括冷却单元，冷却单元包括冷却箱28，喷嘴29和冷却液回收箱，冷却箱通过螺栓螺母固定床身单元16上，喷嘴的一端与冷却箱相连通，喷嘴的另一端延伸至加工工件位置；冷却液回收箱位于工作台单元的下方。
在本实施例中，本发明的旋转游离磨料锯丝1线锯机床在工作过程中，本发明的工作原理为：首选打开驱动单元的电机17，通过同步带轮18与同步带19之间的传动作用，利用同步单元驱动左右两组锯丝夹持驱动组件整体发生同步的旋转，由于锯丝1两边的锯丝夹持驱动组件为同步旋转，所以锯丝1整体不会出现自身的扭曲，而是整体的旋转，此时，锯丝1随着锯丝夹持驱动组件发生围绕自身的周向旋转；在左右两个锯丝夹持驱动组件发生转动的情况下，锥齿轮9相对L型安装板10上预设有锥齿轮圈27发生转动，由于锥齿轮9和锥齿轮圈27之间的啮合效果，使得锥齿轮9自身发生转动，锥齿轮9此时通过轴承带动储丝筒8发生转动，由于左右两个锯丝夹持驱动组件是同步转动，因此，储丝筒8也发生同步的旋转，一边的储丝筒8实现放丝，一边的储丝筒8实现收丝，从而实现锯丝1的直线运动，放丝的储丝筒8差不多放完后，通过电机17的反转来实现反向的收丝和放丝；即可同步实现锯丝1的轴向以及直线的双重运动，进一步使得锯丝1上的单个磨粒进行螺旋式轨迹的运动，使得锯丝1的利用率提高、使用寿命变长，减少了更换锯丝1的次数，减少了加工成本，减少了更换锯丝1浪费的时间，单位时间内参与切割的磨粒数变多且单磨粒去除的体积大，切割效率提高；进而工作台单元的电机驱动载料盘26带动工件实现自身的旋转与锯丝1进行配合切割。
上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种锯丝的切割方法，其特征在于，包括锯丝，所述锯丝包括锯丝基体，所述锯丝基体表面均匀间隔布置有多粒磨粒；在对工件进行切割时，所述锯丝实现直线以及围绕自身的轴向的双向传动，使得单个磨粒进行螺旋式轨迹的运动。
2.一种旋转游离磨料锯丝线锯机床，实现如权利要求1所述的锯丝的切割方法，其特征在于，包括床身单元16、驱动单元、同步单元、工作台单元和锯丝加工单元；其中，所述驱动单元、同步单元、工作台单元和锯丝加工单元均设于所述床身单元16上；
所述驱动单元通过所述同步单元驱动所述锯丝加工单元工作；
所述锯丝加工单元包括第一凹型台、锯丝和两组锯丝夹持驱动组件；
所述锯丝夹持驱动组件包括轴座、对心装置、同步轴和锯丝轴向直线运动装置；
所述第一凹型台通过螺栓固定在所述床身单元16上，两组所述锯丝轴向直线运动装置分别定位于所述第一凹型台两侧的凸起端；
具体的，所述第一凹型台的两侧凸起端表面均开设有一条T型槽，所述轴座通过T型螺母和螺栓固定在所述T型槽内；同步轴安装在所述轴座上并且可以相对转动，所述同步轴通过同步带与所述同步单元实现传动连接；所述同步轴的一端固定连接有所述对心装置，所述同步轴的另一端固定连接有所述锯丝轴向直线运动装置；所述锯丝的两端分别固定于两组所述锯丝夹持驱动组件的所述锯丝轴向直线运动装置内，并且所述锯丝贯穿两组所述锯丝轴向直线运动装置的所述同步轴和所述对心装置；
所述工作台单元正对所述锯丝设置。
3.根据权利要求2所述的旋转游离磨料锯丝线锯机床，其特征在于，所述床身单元16为一块机床底座，所述机床底座上开设有两对垂直设置的T型槽。
4.根据权利要求3所述的旋转游离磨料锯丝线锯机床，其特征在于，所述驱动单元包括电机，同步带轮和同步带，所述电机的驱动轴连接有所述同步带轮，所述同步带连接所述同步带轮和所述同步单元，实现传动连接。
5.根据权利要求4所述的旋转游离磨料锯丝线锯机床，其特征在于，所述同步单元包括第二凹型台、两个同步带轮、两个轴座和同步轴；
所述第二凹型台通过T型螺母和螺栓固定在所述机床底座的T形槽内，所述第二凹型台两端的凸起表面均设有T型槽，两个所述轴座通过T型螺母和螺栓分别固定在两端的T型槽内，所述同步轴的两端分别插设于两个所述轴座内，并且所述同步轴实现相对所述轴座的转动，所述同步轴两端的端头分别连接一个所述同步带轮，两个所述同步带轮通过同步带分别与两个所述锯丝夹持驱动组件的同步轴实现传动连接；并且所述同步轴通过同步带与所述同步单元的同步带轮实现传动连接。
6.根据权利要求2所述的旋转游离磨料锯丝线锯机床，其特征在于，所述工作台单元包括三维滑台，电机和载料盘；所述三维滑台通过螺栓螺母固定在所述床身单元16上，所述电机通过螺栓螺母固定在所述三维滑台的Z向滑道上，所述载料盘固定在电机的传动轴上；加工工件固定在所述载料盘上，实现所述工件与所述锯丝的相切。
7.根据权利要求2所述的旋转游离磨料锯丝线锯机床，其特征在于，所述对心装置内预设有两组对心轮，两组对心轮相对设置，所述锯丝穿过两组所述对心轮之间实现对心，进一步保证锯丝的直线度；
所述锯丝夹持驱动组件的同步轴的中央设有用于穿插所述锯丝的通孔。
8.根据权利要求2所述的旋转游离磨料锯丝线锯机床，其特征在于，所述锯丝轴向直线运动装置包括安装座、张紧轮、储丝筒、锥齿轮和L型安装板10；
所述安装座安装在所述锯丝夹持驱动组件的同步轴的一端，所述L型安装板10通过调整垫块与所述机床底座可调节连接；
所述储丝筒通过轴承架设于所述安装座内，所述轴承的端头处固定连接有所述锥齿轮，所述L型安装板10上预设有锥齿轮圈，所述锥齿轮与所述锥齿轮圈相互啮合，在所述安装座跟随同步轴一起发生轴向转动的情况下，通过锥齿轮与所述锥齿轮圈的啮合效果，锥齿轮带动储丝筒再发生转动，从而实现收丝和放丝的步骤，进一步完成锯丝的直线运动；
所述张紧轮通过弹性组件安装与所述安装座内，所述弹性组件包括张紧轮安装座、导向杆和弹簧15，所述张紧轮活动连接于所述张紧轮安装座内，所述张紧轮安装座上连接所述导向杆，所述导向杆的外圈套设有所述弹簧15，所述的弹簧15一端的端头连接于所述安装座的内表面；所述张紧轮在工作过程中抵押于所述锯丝表面。
9.根据权利要求2所述的旋转游离磨料锯丝线锯机床，其特征在于，还包括冷却单元，所述冷却单元包括冷却箱，喷嘴和冷却液回收箱，所述冷却箱通过螺栓螺母固定所述床身单元16上，所述喷嘴的一端与所述冷却箱相连通，所述喷嘴的另一端延伸至加工工件位置；所述冷却液回收箱位于工作台单元的下方。
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