CN1792597B - 自控式金刚石多线旋转、点切割机 - Google Patents

Abstract

自控式金刚石多线旋转、点切割机由底座、金刚石锯线、往复缠绕线总成(包括气动张紧轮、定位轮、大小滚筒)及旋转夹具X、Y轴滑动平台、步进电机驱动、二维夹具、冷却泵等组成。使金刚石切割由单线旋转点切割变为多线切割的目的，提出多线同时切割的构案，以提高切割效率，扩宽应用市场，提高材料加工的水平。

Description

自控式金刚石多线旋转、点切割机

技术领域

本发明涉及一种材料加工设备，特别是涉及一种自控式金刚石多线旋转、点切割机。

背景技术

当今世界，中国已成为材料、特别是非金属材料的原料大国之一，但是在材料加工最终作成器件方面却是弱国，材料加工设备的现代化是创新的目标之一。用金刚石线作为锯条来切割超硬的材料，特别是切割非金属(即不导电的晶体、陶瓷等)材料，是十分理想的，同时也是其它切割方式(比如：电火花线切割、气流切割、水切割等)无法实现的。因此，金刚石单线切割机问世还不过十年光景，而金刚石多线切割机尚无发现。为此，本发明人提出了两项专利：台式大尺寸精密金刚石线切割机，专利号：200410050285.6；旋转点切割大尺寸碳化硅晶体装置，专利号：200510046899.1。但在应用中发现仍存在着以下不足之处：

1.切割超硬材料，比如碳化硅(第三代半导体材料之首选)，它的晶体结构是单晶，莫氏硬度在9.4左右。它的直径75毫米用单线切割机需要较长的时间才能切割完毕。效率较低。

2.由于效率较低，单线切割机不适合批量加工材料，即不适合生产领域应用。

发明内容

本发明的目的在于：在该领域中已有两项专利的基础上，提出多线同时切割的构案，以提高切割效率，扩宽应用市场，提高材料加工的水平。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

自控式金刚石多线旋转、点切割机，包括有底座、金刚石锯线、往复缠绕线总成及旋转夹具、水平角度垂直角度组合二维夹具、X、Y轴工作台，其所述的往复缠绕线总成，包括大滚筒、气动张紧轮、定位轮、小滚筒；金刚石锯线一端固定在大滚筒一端上，引出后，经上部气动张紧轮沟槽，过上部定位轮第一道沟槽，与下部定位轮第一道沟槽，绕过小滚筒再缠绕上定位轮第二道沟槽，经过下定位轮第二道沟槽，再缠绕到小滚筒上然后再缠绕到上定位轮第三道沟槽和下定位轮第三道沟槽，绕过小滚筒，依次类推，直到缠满定位轮沟槽后经下张紧轮沟槽，引向大滚筒进行缠绕，直至缠满大滚筒后将金刚石锯线这一端固定在大滚筒的这一端处，根据需要在缠绕定位轮时缠满沟槽或缠一道沟槽或任意道小于定位轮沟槽数均可。

所述的金刚石多线旋转、点切割机其特征在于缠绕线大滚筒和小滚筒在作相同线速度转动的同时，缠绕线大滚筒和小滚筒同步作往复轴向运动，小滚筒被动旋转，或主动旋转，作轴向运动时，小滚筒导程与定位轮沟槽间距与被切割材料厚度加上金刚石锯线径长度相等，与线速度无关。

所述的金刚石多线旋转、点切割机其特征在于X、Y轴工作台连同组合二维夹具，相对切割位置金刚石锯线轴线，在垂直方向上可作整体角度调整。

所述的金刚石多线旋转、点切割机其特征在于大滚筒和小滚筒(5)在同向转动的同时分别由丝杠或滚珠丝杠带动作同向轴向移动，大滚筒和小滚筒安装在一个整体支架上，由齿轮或同步带轮传动，使小滚筒主动旋转，或不加任何传动装置由金刚石锯线带动，使小滚筒被动旋转；或者大滚筒和小滚筒安装在各自独立运动的两个支架上。

所述的金刚石多线旋转、点切割机其特征在于应保持金刚石锯线在大滚筒缠绕的线速度与在小滚筒缠绕的线速度相同，且小滚筒轴向移动的导程与定位轮沟槽间距相等。

本发明的优点与效果是：

1.缠线大滚筒与小滚筒同步往复运动，解决了多线排布定位的关键问题，是实现多线切割的核心技术。

2.由于小滚筒和定位轮的长度可随意改变，即可实现多线(即几根或几十根线的排布)的灵活设计，可方便的更换此三个部件，以适应生产不同厚度基片的要求。

3.提高了切割效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图主视图；

图2为本发明结构示意图左视图；

图3为本发明结构示意图控制盒主视图；

图4为本发明结构示意图气控盒主视图；

图5为本发明结构示意图往复缠绕线总成俯视图；

图6为本发明结构示意图往复缠绕线总成左视图。

具体实施方式

自控金刚石多线旋转点切割机主要由往复缠绕线总成：包括大滚筒(1)、小滚筒(5)、气动张紧轮(3)、定位轮(4)，还有金刚石锯线(2)、旋转夹具总成(6)、水平角度调整转台(7)、Y轴工作台(8)、X轴工作台步进电机(9)、X轴工作台(10)、内装有微型潜水电泵的水箱(11)、机座(12)、Y轴工作台步进电机(13)、垂直角度调整转台(14)、旋转夹具驱动电机(15)、金刚石锯线张紧气缸(16)、冷却水管(17)、滚筒往复机构(18)、电控盒(19)、气控盒(20)、包括待切材料(21)等构成。

结构组成：

1、底座、支架、水盒由铸铝加工后组成安装基础；

2、往复缠绕线总成由缠线大滚筒、缠线小滚筒、气动张紧轮、定位轮组成。大滚筒由直流伺服电机驱动，脉宽调制电路控制可无级调速；

3、X轴Y轴，滑动平台，由步进电机驱动，单板机控制可编程序；

4、在Y轴滑动平台上装有可调角度的二维夹具，在二维夹具上装有可卡料的旋转装置无级调速；

5、电气控制安排在一个控制盒内，有LED显示；

6、气动控制安排在另一控制盒内，张紧压力由仪表显示，可无级调整。

结构特点：

1.滚筒同向旋转圆周线速度相同。同时作轴线移动，其导程与被切割材料厚度加上线径相等，与线速度无关。小滚筒可被动亦可主动旋转；

2.定位轮为可换部件；

3.大小滚筒为光轮、张紧轮为单槽轮、定位轮为多槽轮两个一组、绕线时可缠绕全部沟槽，亦可缠绕一部分或一个沟槽；

4.定位轮制作为圆柱整体式或圆锥组合式；

5.小型台式，可切割直径160毫米粗材料160长；

工艺特点：

1.大小滚筒为光轮，轻金属加工制作而成，张紧轮与定位轮为高耐磨合金材料经热处理，精加工而成，槽口对正精度高，便于调整

2.定位轮安装定位精度要求严格，应便于更换，并满足切割厚度尺寸不同的要求。

技术特点：

1、大小滚筒同步轴向移动保证缠绕线顺畅不挤压，且与定位轮槽始终对正。保证切割精度需要。

2、采用机电气一体化的自动化控制方式。

应用特点：

可按生产要求，实现一次切割，多片下料。

本项目产品具体实例的技术指标：

整机质量：≤120公斤；

外形尺寸：1000×800×900毫米；

X轴：步进电机驱动、单板机控制，工作行程170毫米，台面跳动：≤0.002毫米；

无级调速进给速度：0～6毫米/秒；

Y轴：步进电机驱动单板机控制，工作行程120毫米，台面跳动≤0.001毫米；

无级调速进给速度：0～6毫米/秒；

组合二维夹具：水平调整角度：0～360度；

垂直调整角度：±15度；

旋转夹料夹具：无级调整0～36转/分；

定位轮槽间距：1.3、2.6、3.9毫米(可据用户要求设计制作)；

金刚石锯线速度：无级调速0～3米/秒；

气缸压力：无级调压0～3公斤/平方厘米。

Claims (4)

1.自控式金刚石多线旋转、点切割机，包括有底座、金刚石锯线、往复缠绕线总成及旋转夹具、水平角度垂直角度组合二维夹具、X、Y轴工作台，其特征在于所述的往复缠绕线总成，包括大滚筒(1)、气动张紧轮(3)、定位轮(4)、小滚筒(5)；金刚石锯线一端固定在大滚筒(1)一端上，引出后，经上部的气动张紧轮(3)沟槽，过上部的定位轮(4)第一道沟槽，与下部的定位轮(4)第一道沟槽，绕过小滚筒(5)再缠绕上部的定位轮(4)第二道沟槽，经过下部的定位轮(4)第二道沟槽，再缠绕到小滚筒(5)上然后再缠绕到上部的定位轮(4)第三道沟槽和下部的定位轮(4)第三道沟槽，绕过小滚筒(5)，依次类推，直到缠满定位轮沟槽后经下部的张紧轮(3)沟槽，引向大滚筒进行缠绕，直至缠满大滚筒(1)后将金刚石锯线这一端固定在大滚筒(1)的所述一端处。

2.如权利要求1所述的金刚石多线旋转、点切割机，其特征在于X、Y轴工作台连同组合二维夹具，相对切割位置金刚石锯线轴线，在垂直方向上可作整体角度调整。

3.如权利要求1所述的金刚石多线旋转、点切割机，其特征在于大滚筒(1)和小滚筒(5)在同向转动的同时分别由滚珠丝杠带动作同向轴向移动，大滚筒(1)和小滚筒(5)安装在一个整体支架上，由齿轮或同步带轮传动，使小滚筒(5)主动旋转，或不加任何传动装置由金刚石锯线带动，使小滚筒(5)被动旋转。

4.如权利要求1所述的金刚石多线旋转、点切割机，其特征在于应保持金刚石锯线在大滚筒缠绕的线速度与在小滚筒缠绕的线速度相同，且小滚筒(5)轴向移动的导程与定位轮沟槽间距相等。

Images