CN113059707B - 线锯加工过程中调节线网间距的装置及加工方法 - Google Patents

线锯加工过程中调节线网间距的装置及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了线锯加工过程中调节线网间距的装置及加工方法，轴承之内圈与轴体相对固定，导轮与轴承之外圈相对固定，将轴体固定时，导轮可相对轴体周向转动以进行线切割。当需要调节导轮与导轮之间的间距时，只需改变调节件与轴体的连接位置，如对位于最侧边的导轮施加推力，则所有的导轮的位置会同时改变，且导轮与导轮之间的间距在磁体与弹性件的作用下始终保持一致，此时只需测量任意两个导轮之间的间距，便可得知所有导轮之间的间距。该装置结构简单，调节方便，极大提高了调节线锯间距的效率，极大降低了人力成本。

Description

线锯加工过程中调节线网间距的装置及加工方法
技术领域
本发明涉及线锯加工过程中调节线网间距的装置及加工方法。
背景技术
单晶硅、多晶硅、SiC、陶瓷等硬脆材料具有高强度、高硬度、耐磨和耐热等优良的物理化学性质，被广泛的用于光伏发电、激光器、高温散热等技术领域。但由于硬脆材料具有高硬度、低韧性的特点，切片时极易破碎，故加工此类材料较为困难。而利用金刚石线锯多线切割的方式，可以在对切片表面或者微通道表面造成较小损伤的同时，一次性将原材料切成几百甚至几千片或者切成几百甚至上千个的微通道，大大提高加工效率。
现有的金刚石线锯多线切割设备大都是装配定制好的槽距相等的导轮，如果被加工件的切片厚度或微通道之间的间距发生改变，则要重新设计导轮并重新绕线，同时，为保证加工精度还需反复的定位，十分繁琐。亟需发明一种可实时调整线网间距的装置，提升制造加工效率，降低人力成本。
发明内容
本发明提供了线锯加工过程中调节线网间距的装置及加工方法，其克服了背景技术所存在的不足。本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：
线锯加工过程中调节线网间距的装置，它包括调节件、轴体、若干个导轮、若干个轴承、若干组弹性件和若干组磁体，每一导轮分别固定套接在对应的轴承之外圈且每一导轮外周可缠绕锯丝，每一轴承之内圈均活动套接在轴体外且可沿着轴体轴向方向活动；每一导轮均设有沿着轴体轴向方向贯穿的贯穿孔，每一组磁体分别固接在对应导轮的贯穿孔内且与相邻导轮的磁体相对应，每组弹性件分别夹置在相邻的两个导轮之间，所述调节件与轴体可拆卸地连接在一起以调节相邻的两个导轮之间的间距，且相邻的两个导轮之间的间距始终保持一致。
一较佳实施例之中：相邻导轮之间的间距为0-10毫米。
一较佳实施例之中：相邻两组磁体的极性相反以相吸引时，所述弹性件具有阻尼性质；相邻两组磁体的极性相同以相排斥时，所述弹性件具有回弹性质。
一较佳实施例之中：所述轴体一端部设置有轴肩，另一端设有沿着轴体轴向方向延伸的螺纹孔，所述调节件为螺栓，该螺栓与螺纹孔相螺接配合，所有轴承限位在轴肩与螺栓之螺帽之间。
一较佳实施例之中：还包括调节套筒，所述调节套筒套置在螺栓外周且其两端分别靠抵在位于最侧边的轴承和螺栓之螺帽之间。
一较佳实施例之中：所述轴承之内圈内壁与轴体外周之间设置有可限制轴承之内圈相对轴体周向转动的限位机构。
一较佳实施例之中：所述限位机构包括设置在每一轴承之内圈内壁和轴体外周之一的限位块以及设置在每一轴承之内圈内壁和轴体外周之另一的限位槽。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：硬脆材料的加工方法，该加工方法采用线锯加工过程中调节线网间距的装置进行加工。
本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：
1.轴承之内圈与轴体相对固定，导轮与轴承之外圈相对固定，将轴体固定时，导轮可相对轴体周向转动以进行线切割。
当需要调节导轮与导轮之间的间距时，只需改变调节件与轴体的连接位置，如对位于最侧边的导轮施加推力，则所有的导轮的位置会同时改变，且导轮与导轮之间的间距在磁体与弹性件的作用下始终保持一致，此时只需测量任意两个导轮之间的间距，便可得知所有导轮之间的间距。该装置结构简单，调节方便，极大提高了调节线锯间距的效率，极大降低了人力成本。
2.相邻导轮之间的间距为0-10毫米，磁力始终保持在正常状态而不会减弱，进而提高精度。
3.相邻两组磁体的极性相反以相吸引时，所述弹性件具有阻尼性质，也即，相邻两组磁体会给相邻两个导轮施加一个朝内的吸力，而相邻两个导轮之间的弹性件会给相邻的两个导轮施加一个朝外的弹力，使得每一个导轮受到的吸力和弹力保持平衡。相邻两组磁体的极性相同以相排斥时，所述弹性件具有回弹性质，也即，相邻两组磁体会给相邻两个导轮施加一个朝外的推力，而相邻两个导轮之间的弹性件会给相邻的两个导轮施加一个朝内的弹力，使得每一个导轮受到的推力和弹力保持平衡。
4.所有轴承限位在轴肩与螺栓之螺帽之间，可使得轴承从轴体上脱出。
5.限位机构可限制轴承之内圈相对轴体周向转动，也即，轴承之内圈只能沿着轴体轴向移动，而在周向上限制转动。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1绘示了一较佳实施例的线锯加工过程中调节线网间距的装置的整体结构示意图。
图2绘示了硬脆材料表面切割出多个微通道的结构示意图。
具体实施方式
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“第一”、“第二”或“第三”等，都是为了区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，对于方位词，如使用术语“中心”、“横向”、“纵向”、“水平”、“垂直”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位或位置关系乃基于附图所示的方位和位置关系，且仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或以特定的方位构造和操作，所以也不能理解为限制本发明的具体保护范围。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，除非另有明确限定，如使用术语“固接”、“固定连接”，应作广义理解，即两者之间没有位移关系和相对转动关系的任何连接方式，也就是说包括不可拆卸的固定连接、可拆卸的固定连接、连为一体以及通过其他装置或元件固定连接。
本发明的权利要求书、说明书及上述附图中，如使用术语“包括”、“具有”、以及它们的变形，意图在于“包含但不限于”。
请查阅图1，线锯加工过程中调节线网间距的装置的一较佳实施例，所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置，它包括调节件、轴体6、若干个导轮3、若干个轴承5、若干组弹性件8和若干组磁体7。
每一导轮3分别固定套接在对应的轴承5之外圈且每一导轮3外周可缠绕锯丝2。本实施例中，该锯丝2采用金刚石锯丝，根据需要，也可采用其他材质的锯丝。
每一轴承5之内圈均活动套接在轴体6外且可沿着轴体6轴向方向活动。
本实施例中，所述轴承5之内圈内壁与轴体6外周之间设置有可限制轴承5之内圈相对轴体6周向转动的限位机构。
具体的，所述限位机构包括设置在每一轴承5之内圈内壁的限位块9以及设置在轴体6外周的限位槽，限位块9可沿着限位槽滑动。根据需要，限位块9与限位槽可互换位置，不以此为限。
每一导轮3均设有沿着轴体6轴向方向贯穿的贯穿孔，每一组磁体7分别固接在对应导轮3的贯穿孔内且与相邻导轮3的磁体7相对应，每组弹性件8分别夹置在相邻的两个导轮3之间。具体的，贯穿孔可为环形，每一组磁体7可采用环形的磁体7，环形的磁体7镶嵌入环形的贯穿孔内。且，每一导轮3前后二侧面均设有容置腔，每一组弹性件8的两端分别固定在相邻的两个导轮3相对布置的容置腔内。每一导轮3的前后二侧均可环形间隔设置有六个容置腔，每组弹性件8可包括六个弹簧，每一弹簧固定在对应的两个容置腔内。或者，根据需要，容置腔也可设置为环形，每组弹性件8包括一个环形的弹簧。
所述调节件与轴体6可拆卸地连接在一起以调节相邻的两个导轮3之间的间距。
本实施例中，所述轴体6一端部设置有轴肩61，另一端设有沿着轴体6轴向方向延伸的螺纹孔62，所述调节件为螺栓4，该螺栓4与螺纹孔62相螺接配合，所有轴承5限位在轴肩61与螺栓4之螺帽之间。
本实施例中，该装置还包括调节套筒1，所述调节套筒1套置在螺栓4外周且其两端分别靠抵在位于最侧边的轴承5和螺栓4之螺帽之间。
相邻的两个导轮3之间的间距始终保持一致。本实施例中，相邻导轮3之间的间距保持在0-10毫米，使得磁力始终保持在正常状态而不会减弱，进而提高精度。
本实施例中，相邻两组磁体7的极性相反以相吸引时，所述弹性件8具有阻尼性质。具体的，相邻两组磁体7的极性相反以相吸引时，所述弹性件8具有阻尼性质，也即，相邻两组磁体7会给相邻两个导轮3施加一个朝内的吸力，而相邻两个导轮3之间的弹性件8会给相邻的两个导轮3施加一个朝外的弹力，使得每一个导轮3受到的吸力和弹力保持平衡。根据需要，相邻两组磁体7的极性可设置为相同以相排斥时，所述弹性件8具有回弹性质，也即，相邻两组磁体7会给相邻两个导轮3施加一个朝外的推力，而相邻两个导轮3之间的弹性件8会给相邻的两个导轮3施加一个朝内的弹力，使得每一个导轮3受到的推力和弹力保持平衡。
首末两个导轮3分别用螺栓4及轴肩定位，设导轮3数量为n，螺栓4位移为x，推力为F，则弹簧形变量为Δx＝x/(n-1)，弹簧的弹性系数为k。通过螺栓4施加位移时，分析首个导轮3可知F+F磁>F弹，则首个导轮3会靠近下一个导轮3。分析第二个导轮3可知，由于间距变小，弹簧弹力与磁力都会变大，由于F弹>F磁，则第二个导轮3会靠近第三个导轮3，以此类推，每个导轮3之间的间距会发生变化。螺栓4固定后系统逐渐趋于稳定，且平衡后除首末导轮3外，每个导轮3受到的合力始终为0。螺栓4和轴肩提供首末导轮3平衡所需的力F支＝F弹-F磁，故每个导轮3的间距始终相等，进而保证了线网间距，也即，相邻两根金刚石线锯之间的间距。
该装置的安装过程如下：
先将磁体7镶嵌到导轮3的贯穿孔内，磁体7与贯穿孔的配合为过渡配合，在镶嵌的过程中保证同一个导轮3中相对的两个导轮3的极性相反从而相互吸引，例如为N极S极N极S极，使配合更为稳定。
再将轴承5与导轮3配合，轴承5外圈与导轮3过渡配合，接着将导轮3按同性相吸的原则安装在轴体6上，其中轴承5之内圈与轴体6间隙配合，保证导轮3可沿着轴体6轴向运动。在相邻导轮3之间的容置腔内安装弹性件8，最后用螺栓4进行预紧，将最右侧导轮3顶到轴肩上。
上述装置在使用前，需在轴体6上均布粘度较小的润滑油，减小轴体6上导轮3移动时的摩擦力。
在预紧后，将螺栓4初始位置记为0，再通过拧紧螺栓4推动套筒1，进而推动导轮3改变导轮3间距。由于磁力和弹力存在，轴向力始终平衡，并且磁力和弹力会随着间距的变小而增大，因所有的导轮3间距始终相等，故只需测量任意两个导轮3的间距L，便可知道所有导轮3之间的间距。
假设预定间距为a，则螺栓4只需移动(n-1)(L-a)距离即可，再反复测量线间距，保证精度满足要求。
导轮3定位确认无误后，将金刚石线锯2绕在导轮3外周，便可进行切割加工，若加工结束后，需继续改变线距，无需拆线，可通过该装置上的螺栓4施加相同的压力，使所有的导轮3移动相同的间距，最终通过放线或者收线进行预紧。
调整好锯丝2的间距后，将硬脆材料10固定在载物台上，便可利用锯丝2对硬脆材料10进行切割。
如图2所示，为该装置的锯丝2对硬脆材料10进行切割后形成的多个微通道11，使得在硬脆材料表面切割不同间距的微通道11时，变得更加得简单，无需频繁更换线锯。
或者，该装置也可应用于硬脆材料的切片加工，满足硬脆材料需要不同片间距的要求。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (8)

1.线锯加工过程中调节线网间距的装置，其特征在于：它包括调节件、轴体、若干个导轮、若干个轴承、若干组弹性件和若干组磁体，每一导轮分别固定套接在对应的轴承之外圈且每一导轮外周可缠绕锯丝，每一轴承之内圈均活动套接在轴体外且可沿着轴体轴向方向活动；每一导轮均设有沿着轴体轴向方向贯穿的贯穿孔，每一组磁体分别固接在对应导轮的贯穿孔内且与相邻导轮的磁体相对应，每组弹性件分别夹置在相邻的两个导轮之间，所述调节件与轴体可拆卸地连接在一起以调节相邻的两个导轮之间的间距，且相邻的两个导轮之间的间距始终保持一致。
2.根据权利要求1所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置，其特征在于：相邻导轮之间的间距为0-10毫米。
3.根据权利要求1所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置，其特征在于：相邻两组磁体的极性相反以相吸引时，所述弹性件具有阻尼性质；相邻两组磁体的极性相同以相排斥时，所述弹性件具有回弹性质。
4.根据权利要求3所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置，其特征在于：所述轴体一端部设置有轴肩，另一端设有沿着轴体轴向方向延伸的螺纹孔，所述调节件为螺栓，该螺栓与螺纹孔相螺接配合，所有轴承限位在轴肩与螺栓之螺帽之间。
5.根据权利要求4所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置，其特征在于：还包括调节套筒，所述调节套筒套置在螺栓外周且其两端分别靠抵在位于最侧边的轴承和螺栓之螺帽之间。
6.根据权利要求4所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置，其特征在于：所述轴承之内圈内壁与轴体外周之间设置有可限制轴承之内圈相对轴体周向转动的限位机构。
7.根据权利要求6所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置，其特征在于：所述限位机构包括设置在每一轴承之内圈内壁和轴体外周之一的限位块以及设置在每一轴承之内圈内壁和轴体外周之另一的限位槽。
8.硬脆材料的加工方法，其特征在于：该加工方法采用权利要求1至7中任意一项所述的线锯加工过程中调节线网间距的装置进行加工。
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