CN219171327U - 载料平台及线切割装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种载料平台及线切割装置。该载料平台用于线切割装置，包括设置于所述底座上的X轴平台，所述X轴平台沿X轴方向延伸；设置于X轴平台上并能够沿所述X轴方向移动的Y轴平台，所述Y轴平台沿Y轴方向延伸，所述X轴方向与所述Y轴方向垂直；设置于Y轴平台上并能够沿所述Y轴方向移动的B轴转台，所述B轴转台能够绕B轴方向转动，所述B轴方向与所述Y轴方向平行；以及设置于B轴转台上并能够绕C轴方向转动的C轴转台，所述C轴转台用于承载夹持待加工物料，所述C轴方向垂直于所述B轴方向。采用本申请实施例的方案后，有效拓展了金刚线切割的适用场景，能够实现多轴联动高效加工空间曲面，明显提高了加工效率和加工质量。

Description

载料平台及线切割装置

技术领域

本申请涉及金刚线切割技术领域，具体地，涉及一种载料平台及线切割装置。

背景技术

目前，在空间曲面和数控加工领域，对于空间曲面的零件加工，铣削加工是机加工中最常用的加工方法之一，但采用数控机床铣削加工空间曲面时，刀具按照加工路线对待加工物料由最外层到内部需要进行逐层去除来获得曲面轮廓，此过程的加工效率低。

而在光伏晶硅和半导体切割领域，常采用具有单线、多线金刚线的切割机头对硅料等进行截断、开方、切片，加工效率较高，然而这种方案中的切割机头，一般仅具有单个进给方向，能够满足硅料的加工需要，但若将其应用到空间曲面的零件加工上，则难以满足要求。

如何在技术层面融合不同方案的优点，实现空间曲面的快速高效加工，亟待本领域技术人员解决。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例中提供一种载料平台及线切割装置，以方便采用金刚线切割去除材料，实现多轴联动高效加工空间曲面。

本申请实施例的载料平台用于线切割装置，其包括设置于所述底座上的X轴平台，所述X轴平台沿X轴方向延伸；

设置于X轴平台上并能够沿所述X轴方向移动的Y轴平台，所述Y轴平台沿Y轴方向延伸，所述X轴方向与所述Y轴方向垂直；设置于Y轴平台上并能够沿所述Y轴方向移动的B轴转台，所述B轴转台能够绕B轴方向转动，所述B轴方向与所述Y轴方向平行；以及设置于B轴转台上并能够绕C轴方向转动的C轴转台，所述C轴转台用于承载夹持待加工物料，所述C轴方向垂直于所述B轴方向。

进一步地，所述C轴转台上设置有用于承载和夹持待加工物料的工装。

进一步地，所述载料平台还包括工作平台，所述工作平台设置于所述Y轴平台上，所述B轴转台包括相连接的固定部和转动部，所述固定部设置于所述工作平台上，所述C轴转台设置于所述转动部上。

进一步地，所述X轴平台的顶部设置有第一滑道，所述Y轴平台的底部设置有第一滑块部，所述第一滑块部与所述第一滑道滑动配合。

进一步地，所述Y轴平台的顶部设置有第二滑道，所述工作平台的底部设置有第二滑块部，所述第二滑块部与所述第二滑道滑动配合。

进一步地，所述载料平台还包括设置于所述X轴平台与所述Y轴平台之间的X轴向驱动机构、设置于所述Y轴平台与所述工作平台之间的Y轴向驱动机构、设置于所述工作平台与所述B轴转台之间的B轴向回转机构以及设置于所述B轴转台与所述C轴转台之间的C轴向回转机构。

另一方面，本申请实施例还提供一种线切割装置，其包括底座以及设置于所述底座上方的切割机构，还包括如前任一项所述的载料平台，所述载料平台与切割机构对应设置。

进一步地，所述切割机构通过立柱设置于底座的上方。

进一步地，所述立柱上开设有Z轴滑槽，所述切割机构通过滑板与所述Z轴滑槽滑动配合，所述线切割装置还包括设置于所述立柱与所述滑板之间的升降调整机构。

进一步地，所述切割机构包括安装框架，所述安装框架上设置有用于绕设切割线的切割轮机构，所述切割轮机构包括间隔设置的第一切割轮、第二切割轮、张力轮和驱动轮。

采用本申请实施例的方案后，有效拓展了原有金刚线切割的适用场景，即能够实现多轴联动(至少包含X轴Y轴B轴C轴)加工空间曲面，并且这种方案利用金刚线直接切入待加工物料，无需逐层去除，最终利用特定走刀路径获得期望加工型面，明显提高了加工效率和加工质量，另外，由于增加了C轴，当X轴和Y轴联动到设定位置并切入工件后，可通过C轴回转运即可以实现圆柱曲面的加工，使加工型面闭合并且可以获得更好的加工精度。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种线切割装置核心部分的结构示意图；

图2为图1另一视角的结构示意图；

图3为图1又一视角的结构示意图。

附图标记：

100载料平台

200待加工物料

300切割机构

400立柱

500底座

101工作平台

102Y轴平台

103X轴平台

104工装

105C轴转台

301安装框架

302滑板

303第一切割轮

304第二切割轮

305张力轮

306驱动轮

401Z轴滑槽

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合附图清楚和完整地描述本申请实施例中的技术方案，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而非全部。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在未付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

下面结合图1、图2和图3对本申请实施例的线切割装置及载料平台进行详细说明。如图所示，本申请实施例的线切割装置可以包括载料平台100、切割机构300、立柱400、底座500。其中，立柱400设置于底座500上的第一位置，切割机构300设置于立柱400上，载料平台100设置于底座500上的第二位置。

载料平台100可以包括工作平台101、Y轴平台102、X轴平台103、C轴转台105、B轴转台。其中，X轴平台103的底部设置于底座500的第二位置，且整体沿X轴方向延伸；Y轴平台102可沿所述X轴方向移动地设置于X轴平台103上，Y轴转台整体沿Y轴方向延伸；工作平台101可沿Y轴方向移动地设置于Y轴平台102上，B轴转台包括固定部106和转动部107，转动部107可绕B轴方向转动地设置于固定部106上，固定部106设置于工作平台101上，进而设置于Y轴平台102上，其中B轴方向与Y轴方向平行；C轴转台105可绕C轴方向转动地设置于转动部107上，C轴转台105用于承载和夹持待加工物料200，C轴方向垂直于B轴方向。具体实施过程中，C轴转台105上可以设置工装104，以方便对待加工物料200的承载和夹持。

在工作过程中，可通过调整工作平台101在Y轴平台101以及在X轴平台103的位置，以及调整B轴转台和C轴转台105的转动状态，进而使C轴转台105上的待加工物料200以预定的进给路线和角度靠近切割机构300的金刚线切割部位，从而实现待加工物料200的异性曲面加工。具体实施时，工件(对应于待切割物料200)工件在X轴Y轴两轴联动驱动下可以相对刀头的金刚线相对运动，X轴、Y轴、Z轴、B轴、C轴可以同时联动，分别实现多轴联动，达到实现规划切割路径的运动，异形曲面的加工可通过金刚线有效切割段的路径规划来实现，在整个切割过程中，金刚线在切割机构轮系平面上运动从而得到相对于工件(对应于待切割物料200)的走线运动，当工件相对金刚线有效切割段运动时，金刚线去除工件材料从而以规划路径实现异型面的切割。

结合前述以及现有技术的情况可知，现有技术方案中，异形曲面采用数控机床加工方式，对于将较大面加工成很小的面时，需要对工件进行逐层去除，加工效率低，相比于传统数控机床加工，本申请实施例的方案采用具有金刚线的切割机构作为切割工具，能够通过两轴联动进行插补运动，利用金刚线切开曲面工件去除多余材料，无需逐层去除，最终利用特定走刀路径获得期望加工型面，采用金刚线切割时，对于较复杂形面，金刚线可多走几次线，进行轮廓加工，修出曲面，对于简单曲面，可一次切割成形，明显提高了加工效率和加工质量；与未采用C轴功能的柔性加工方法相比，本申请实施例的方案在运动上更加灵活，尤其适合加工回转体类二维曲面，具体而言，尽管X/Y联动能够加工得到刀头两侧各半圆周的型面，但由于刀头无法穿越工件下方支撑工装，圆柱型面无法实现闭合，然而增设C轴后，当X轴和Y轴联动到设定位置并切入工件后，直接通过C轴回转运动即可以实现圆柱曲面的加工，加工型面闭合并且可以获得加好的加工精度。另外，C轴回转是在B轴回转轴上运动实现的，其中B轴可以正负两个方向摆动0-90°范围，C轴可以绕自身轴线回转0-360°，并且可以实现正反两个方向的连续旋转；为了规避加工中金刚线与回转工作台的干涉，可以在回转工作台上方设置工装104，工件置于工装上方，工件连同工装置于回转工作台的C轴上，并且工件和工装、工作台C轴同轴设置，这样可以保证C轴回转时工件同轴转动，从而实现回转轴与直线轴的联动。此外，本申请实施例的方案有效拓展了金刚线切割的适用场景。

具体实施过程中，为更好实现X轴平台103和Y轴平台102的运动性能，可在X轴平台102的顶部设置第一滑道，相应地在Y轴平台102的底部设置第一滑块部，该第一滑块部与该第一滑道滑动配合；另外可在Y轴平台102的顶部设置第二滑道，在工作平台101的底部设置第二滑块部，第二滑块部与第二滑道滑动配合。为了实现X轴向、Y轴向运动的调整控制以及C轴平台的回转控制，载料平台还可以包括设置于X轴平台103与Y轴平台102之间的X轴向驱动机构、设置于Y轴平台102与工作平台101之间的Y轴向驱动机构、设置于所述工作平台与所述B轴转台之间的B轴向回转机构以及设置于工作平台101与C轴转台105之间的C轴向回转机构，轴向驱动机构可以采用丝母丝杠的方式实现，B轴向回转机构和C轴回转机构可以采用电机驱动的方式实现。

在此基础上，为了进一步提升线切割装置的加工性能和灵活度，切割机构300可以具有Z轴运动功能，具体而言，可在立柱400上开设Z轴滑槽401，切割机构300(的安装框架301)通过滑板302与Z轴滑槽401滑动配合(其他实施例中也可以是滑块和导轨的配合形式)，在立柱400与滑板302之间还设置有升降调整机构(图中未示出)，以实现切割机构300在立柱400上实现Z轴轴向升降，升降调整机构也可以采用丝母丝杠的方式。采用这种方案后，通过Z轴运动可实现切割机构300沿Z方向的调整，而无需配套多种工装，加工高度可以灵活调整，最大限度地匹配加工位置，将线弓对加工精度的影响降到最低。

此外，具体实施过程中，切割机构300可以采用不同的刀头方案，作为一种示例，如图所示，切割机构300可以包括安装框架301，安装框架301上设置有用于绕设切割线的切割轮机构，该切割轮机构包括第一切割轮303、第二切割轮304、张力轮305、驱动轮306。其中，第一切割轮303、第二切割轮304、张力轮305、驱动轮306依次间隔设置于安装框架301上，金刚线(图未示出)依次绕过各轮轮沿后分别形成环形丝，安装框架301通过滑板302设置于立柱400上。在使用过程中，驱动轮306用于给切割线网提供动力，带动金刚线运动从而为实现切割提供切削力，第一切割轮303和第二切割轮304分别用于支撑金刚线沿进给方向切割工件，两个切割轮之间的金刚线的线段为有效切割线长度，张力轮305用于为线网张紧而保持稳定切割张力提供保障。

另外，具体实施时，可在计算机数控(CNC)系统的控制下同时协调运动进行加工，多轴联动显示整个切削轨迹过程的刀具轴矢量可根据需要改变，由X、Y、Z轨迹控制轴控制B轴、C轴实现，进而逐层去除材料，最终实现空间曲面加工。对于水平X轴、Y轴正交滑台和B轴、C轴转台，四轴联动可实现曲面运动，对于带Z轴的方案，再配以刀头进给Z轴，用于调节工件切点位于有效切割线段中点位置，则可实现更优线切割位置的五轴联动加工。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种载料平台，用于线切割装置，其特征在于，包括设置于底座上的X轴平台，所述X轴平台沿X轴方向延伸；

设置于X轴平台上并能够沿所述X轴方向移动的Y轴平台，所述Y轴平台沿Y轴方向延伸，所述X轴方向与所述Y轴方向垂直；

设置于Y轴平台上并能够沿所述Y轴方向移动的B轴转台，所述B轴转台能够绕B轴方向转动，所述B轴方向与所述Y轴方向平行；

以及设置于B轴转台上并能够绕C轴方向转动的C轴转台，所述C轴转台用于承载夹持待加工物料，所述C轴方向垂直于所述B轴方向。

2.根据权利要求1所述的载料平台，其特征在于，所述C轴转台上设置有用于承载和夹持待加工物料的工装。

3.根据权利要求1所述的载料平台，其特征在于，所述载料平台还包括工作平台，所述工作平台设置于所述Y轴平台上，所述B轴转台包括相连接的固定部和转动部，所述固定部设置于所述工作平台上，所述C轴转台设置于所述转动部上。

4.根据权利要求3所述的载料平台，其特征在于，所述X轴平台的顶部设置有第一滑道，所述Y轴平台的底部设置有第一滑块部，所述第一滑块部与所述第一滑道滑动配合。

5.根据权利要求4所述的载料平台，其特征在于，所述Y轴平台的顶部设置有第二滑道，所述工作平台的底部设置有第二滑块部，所述第二滑块部与所述第二滑道滑动配合。

6.根据权利要求5所述的载料平台，其特征在于，所述载料平台还包括设置于所述X轴平台与所述Y轴平台之间的X轴向驱动机构、设置于所述Y轴平台与所述工作平台之间的Y轴向驱动机构、设置于所述工作平台与所述B轴转台之间的B轴向回转机构以及设置于所述B轴转台与所述C轴转台之间的C轴向回转机构。

7.一种线切割装置，其特征在于，包括底座以及设置于所述底座上方的切割机构，包括如权利要求1至6任一项所述的载料平台，所述载料平台与切割机构对应设置。

8.根据权利要求7所述的线切割装置，其特征在于，所述切割机构通过立柱设置于底座的上方。

9.根据权利要求8所述的线切割装置，其特征在于，所述立柱上开设有Z轴滑槽，所述切割机构通过滑板与所述Z轴滑槽滑动配合，所述线切割装置还包括设置于所述立柱与所述滑板之间的升降调整机构。

10.根据权利要求9所述的线切割装置，其特征在于，所述切割机构包括安装框架，所述安装框架上设置有用于绕设切割线的切割轮机构，所述切割轮机构包括间隔设置的第一切割轮、第二切割轮、张力轮和驱动轮。

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