CN220864411U - 一种环线切割机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环线切割机构，属于机械切割技术领域。所述环线切割机构包括从动切割辊轮、主动切割辊轮、至少两根环形线以及至少两个张力辊轮，每根所述环形线环绕所述主动切割辊轮、所述从动切割辊轮以及至少一个所述张力辊轮，任意两根所述环形线绕行所形成的环形轨迹彼此不相同。本实用新型能够实现超高线速度切割，加工效率高，解决了两根环形线的张力差异问题，及高速切割时因环形线跳动导致的双线干涉问题。

Description

一种环线切割机构

技术领域

本实用新型涉及机械切割技术领域，具体涉及一种环线切割机构。

背景技术

目前市场上硅棒主要的开方和截断方式是在用单金刚线往复切割的线锯加工。现有线锯加工的切割机构，单线切割的刀头大多是三轮系或四轮系的结构，单线切割的控制简单，加工效率低。目前市面上双线切割的切割机构的刀头大多是六轮系结构，如CN213593322公开的一种硅棒切割机构。双线切割结构的难点在于两根空间间距很小的环形切割线的独立控制，且高速切割时，两根环形线之间容易产生交叉干扰，导致断线或线体损伤。现有线锯加工的加工精度高，可达微米级；但加工效率低，仅零点几毫米每分钟到二三毫米每分钟，主要原因为目前线锯加工速度都很慢，普遍在30米/秒以下。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种环线切割机构，其克服了现有技术的缺陷，为一种双线可单独控制、结构简单、切割线速度满足100M/s以上的切割刀头机构。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种环线切割机构，所述环线切割机构包括从动切割辊轮、主动切割辊轮、至少两根环形线以及至少两个张力辊轮，每根所述环形线环绕所述主动切割辊轮、所述从动切割辊轮以及至少一个所述张力辊轮，任意两根所述环形线绕行所形成的环形轨迹彼此不相同。

进一步地，所述主动切割辊轮与电主轴相连，所述电主轴带动所述主动切割辊轮转动。

进一步地，所述环线切割机构还包括辅助辊轮和固定座；所述环线切割机构包括第一环形线和第二环形线两根所述环形线以及第一张力辊轮和第二张力辊轮两个所述张力辊轮；

所述从动切割辊轮、所述第一张力辊轮、所述辅助辊轮、所述第二张力辊轮和所述主动切割辊轮分别安装在所述固定座上；

所述固定座下部中心设有凹槽，用于放置待切割工件；所述主动切割辊轮与所述从动切割辊轮对称设置在所述凹槽的两侧；所述辅助辊轮设置在所述凹槽的上方；所述第一张力辊轮与所述第二张力辊轮设置在所述辅助辊轮的两侧；

所述第一环形线依次环绕所述主动切割辊轮、所述从动切割辊轮、所述第一张力辊轮和所述辅助辊轮形成闭环环线；所述第二环形线依次环绕所述主动切割辊轮、所述从动切割辊轮、所述辅助辊轮和所述第二张力辊轮形成闭环环线；所述主动切割辊轮带动两根闭环环线循环转动；在所述主动切割辊轮与从动切割辊轮之间的所述第一环形线和所述第二环形线为水平直线段，用于切割所述待切割工件。

进一步地，所述主动切割辊轮、所述从动切割辊轮和所述辅助辊轮上分别设有两道环形V槽；所述第一张力辊轮和所述第二张力辊轮上设有一道所述环形V槽。

进一步地，所述主动切割辊轮、所述从动切割辊轮和所述辅助辊轮的外圈上均设有环形的塑胶包覆件，两道所述环形V槽均设置在所述环形塑胶包覆件上。

进一步地，所述主动切割辊轮、所述从动切割辊轮和所述辅助辊轮上的两道所述环形V槽间距、规格一致。

进一步地，所述第一张力辊轮和所述第二张力辊轮的外圈设有环形的塑胶包覆件，所述环形V槽设置在所述塑胶包覆件上。

进一步地，各个所述张力辊轮上分别设有1道环形V槽，且所述环形V槽的位置彼此不同。

进一步地，各个所述张力辊轮分别与动力系统相连，组成张紧装置，所述动力系统与所述张力辊轮一一对应；所述动力系统用于驱动所述张力辊轮移动调节所述环形线的张紧力。

进一步地，所述张紧装置还包括张力传感器；所述张力辊轮通过所述张力传感器与所述动力系统相连。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型公开的环线切割机构能够实现对工件的超高线速度切割，加工效率高，不仅解决了两根环形线因长度差异导致的张力差异问题，还解决了高速切割时因环形线跳动导致的双线干涉问题，另外减少了辅助辊轮数量，在降低成本的同时，还可使环形线的布局更合理，维护更简单。

本实用新型中两根环形线通过辅助辊轮上的两道环形V槽，可避免切割过程中因环形线抖动导致的两根环形线交叉干涉，与现有技术中的六轮系切割结构的双线在悬空段交叉相比，降低了断线或线体损伤的风险，且还不会加大切割机构体积。

本实用新型通过引入电主轴作为驱动装置将线速度提升至100米每秒以上，电主轴同步带动两根环形线循环转动，可一次完成对工件去除段的切割和两线中间样片的切割，因此可实现环形线对工件的高速高精度切割，大大提高了加工效率。另外利用2套张力辊轮中的张力传感器和动力系统，使每根环形线切割时的张力恒定，大大提高了环形线参与切割的有效时间，进而实现了高效切割，加工效率大大提高。

此外，本实用新型中每个张力辊轮只装载一条环形线，可分别调节环形线的张力，利于解决两环形线因长度差异导致的张力差异问题。

附图说明

图1为本实用新型环线切割机构的立体示意图；

图2为本实用新型环线切割机构的正面示意图；

图3为本实用新型环线切割机构的立体示意图，透明化固定座和第一张力辊轮，便于识图。

其中：1-从动切割辊轮、2-第一环形线、3-第一张力辊轮、4-辅助辊轮、5-固定座、6-第二张力辊轮、7-第二环形线、8-主动切割辊轮、9-凹槽、10-张力传感器、11-动力系统、12-电主轴、13-待切割工件。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例仅用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本申请文件中的上、下、左、右、内、外、前端、后端、头部、尾部等方位或位置关系用语是基于附图所示的方位或位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

本实施例的环线切割机构如图1所示包括，从动切割辊轮1、第一环形线2、第一张力辊轮3、辅助辊轮4、固定座5、第二张力辊轮6、第二环形线7和主动切割辊轮8。

如图1至图3所示，在固定座5的下部中心设有凹槽9，用于放置待切割工件。主动切割辊轮8和从动切割辊轮1对称设置在凹槽9的两侧。主动切割辊轮8通过电主轴12安装在固定座5上，从动切割辊轮1和辅助辊轮4分别安装在固定座5上，辅助辊轮4位于凹槽9上方，第一张力辊轮3与第二张力辊轮6对称设置在辅助辊轮4的两侧。本实施例采用一个辅助辊轮4的设置，与现有技术相比可使环线布局更合理，成本更低廉，维护更简单。

主动切割辊轮8、从动切割辊轮1和辅助辊轮4的外圈均设有环形的塑胶包覆件，塑胶包覆件上分别设置有2道环形V槽，环形V槽用于装载第一环形线2和第二环形线7，且主动切割辊轮8、从动切割辊轮1和辅助辊轮4的的环形V槽间距、规格保持一致。第一张力辊轮3和第二张力辊轮6的外圈上也可分别设置环形的塑胶包覆件，在塑胶包覆件上分别设有1道环形V槽，优选地，第一张力辊轮3与第二张力辊轮6上的环形V槽的位置错开，可避免两根环形线交叉缠绕的问题。第一环形线2依次通过主动切割辊轮8的一个环形V槽、从动切割辊轮1的一个环形V槽、第一动力辊轮3的环形V槽、辅助辊轮4的一个环形V槽形成闭环环线，且主动切割辊轮8、从动切割辊轮1和辅助辊轮4上所用的环形V槽位置一致。第二环形线7依次通过主动切割辊轮8的另一个环形V槽、从动切割辊轮1的另一个环形V槽、辅助辊轮4的另一个环形V槽、第二张力辊轮6的环形V槽形成闭环环线。

本实施例中第一环形线2和第二环形线7利用辅助辊轮4上的两道环形V槽，避免了两道闭环环线在布线的交叉点处产生接触，从而避免在高速切割过程中，尤其是切割穿透工件时的瞬间，环形线因高度抖动导致两根环形线在交叉点处造成的双线间的物理干涉，进而降低断线或线体损伤的风险。

本实施例所用的第一环形线2和第二环形线7均为金刚石线，优选地，金刚石线为一种预定长度、预定线径上镀有所需规格大小的金刚石微粉颗粒头尾相连的环形金刚石线。

进一步地，如图3所示，第一张力辊轮3和第二张力辊轮6分别与动力系统11和张力传感器10组成张紧装置。张紧装置设置在固定座5上，张紧装置用于对第一环形线2和第二环形线7的张力进行实时监测并及时调整，确保每根环形线切割时的张力恒定，大大提高了环形线参与切割的有效时间。具体地，动力系统11设置在固定座5上，动力系统11可采用丝杆驱动组件、气缸组件等驱动系统。动力系统11通过张力传感器10与张力辊轮相连，可带动张力辊轮移动，从而第一张力辊轮3通过动力系统11和张力传感器10对第一环形线2进行张紧，第二张力辊轮6通过动力系统11和张力传感器10对第二环形线7进行张紧。

本实施例的第一张力辊轮3和第二张力辊轮6均为无动力辊轮，每个张力辊轮只装载一根环形线，能够解决两根环形线因长度差异导致的张力问题，提高了切割效率。

本实施例通过电主轴12作为动力转动，可带动两根环形线高速循环移动，可一次完成对工件去除段的切割和两线中间样片的切割，提高了加工效率。

进一步地，在线锯切割中，第一张力辊轮3和第二张力辊轮6中的张力传感器10实时监测第一环形线2和第二环形线7的张紧力，动力系统11实时水平移动调节环形线的张紧力，使环形线的张紧力保持设定的理想状态，满足超高线速度切割时的张力调整。并且，因张力传感器10对张紧力的实时检测，使得张力传感器10成为切割工艺里程序自动判断是否切透的重要构件。

本实施例的环线切割机构以对圆柱形工件数控超高速切割为例说明其切割过程，如下：

环线切割机构由电主轴12作为旋转驱动装置带动主动切割辊轮8开始旋转；装载于五个辊轮上的闭合环形线带动辊轮转动；两根环形线循环转动时，主动切割辊轮8和从动切割辊轮1之间的水平直线段完成切割动作，可一次完成对工件13去除段的切割和两线中间样品的切割；电主轴12作为驱动装置，额定转速可达10000rpm以上，环形线的切割线速度可达100M/s，张紧装置通过张力传感器10实时检测环形线张力是否符合恒定值，若不符合，动力系统11将进行水平移动调节，使得张力满足环线切割的线速度。该环线切割机构在切割过程中，减少了已有技术中张紧装置使用重锤等结构造成的环线高速震动，保持张紧力达到设定的理想状态，大大提高了切割的工作效率，电主轴12的使用，进而实现了超高速切割，经试验可知切割效率可超出现有技术15％以上。

实施例二

本实施例的环线切割机构与实施例一的环线切割机构类似，区别在于，该环线切割机构包括不少于两个的张力辊轮，在从动切割辊轮1、辅助辊轮4和主动切割辊轮8的外圈上设有与张力辊轮数量相匹配的间距、规格一致的环形V槽，各张力辊轮在辅助辊轮外侧位置交错分别安装在固定座5上。本实施例包括与张力辊轮数量一致的环形线，每根环形线依次环绕主动切割辊轮8、从动切割辊轮1、张力辊轮或辅助辊轮、辅助辊轮或张力辊轮形成闭合环线，且任意两根环形线的绕行轨迹彼此不同。各个张力辊轮分别通过张力传感器10与动力系统11相连，即张力传感器10和动力系统11的数量与张力辊轮数量相同。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环线切割机构，其特征在于，所述环线切割机构包括从动切割辊轮(1)、主动切割辊轮(8)、至少两根环形线以及至少两个张力辊轮，每根所述环形线环绕所述主动切割辊轮(8)、所述从动切割辊轮(1)以及至少一个所述张力辊轮，任意两根所述环形线绕行所形成的环形轨迹彼此不相同。

2.根据权利要求1所述的环线切割机构，其特征在于，所述主动切割辊轮(8)与电主轴(12)相连，所述电主轴(12)带动所述主动切割辊轮(8)转动。

3.根据权利要求1所述的环线切割机构，其特征在于，所述环线切割机构还包括辅助辊轮(4)和固定座(5)；所述环线切割机构包括第一环形线(2)和第二环形线(7)两根所述环形线以及第一张力辊轮(3)和第二张力辊轮(6)两个所述张力辊轮；

所述从动切割辊轮(1)、所述第一张力辊轮(3)、所述辅助辊轮(4)、所述第二张力辊轮(6)和所述主动切割辊轮(8)分别安装在所述固定座(5)上；

所述固定座(5)下部中心设有凹槽(9)，用于放置待切割工件；所述主动切割辊轮(8)与所述从动切割辊轮(1)对称设置在所述凹槽(9)的两侧；所述辅助辊轮(4)设置在所述凹槽(9)的上方；所述第一张力辊轮(3)与所述第二张力辊轮(6)设置在所述辅助辊轮(4)的两侧；

所述第一环形线(2)依次环绕所述主动切割辊轮(8)、所述从动切割辊轮(1)、所述第一张力辊轮(3)和所述辅助辊轮(4)形成闭环环线；所述第二环形线(7)依次环绕所述主动切割辊轮(8)、所述从动切割辊轮(1)、所述辅助辊轮(4)和所述第二张力辊轮(6)形成闭环环线；所述主动切割辊轮(8)带动两根闭环环线循环转动；在所述主动切割辊轮(8)与从动切割辊轮(1)之间的所述第一环形线(2)和所述第二环形线(7)为水平直线段，用于切割所述待切割工件。

4.根据权利要求3所述的环线切割机构，其特征在于，所述主动切割辊轮(8)、所述从动切割辊轮(1)和所述辅助辊轮(4)上分别设有两道环形V槽；所述第一张力辊轮(3)和所述第二张力辊轮(6)上设有一道所述环形V槽。

5.根据权利要求4所述的环线切割机构，其特征在于，所述主动切割辊轮(8)、所述从动切割辊轮(1)和所述辅助辊轮(4)的外圈上均设有环形的塑胶包覆件，两道所述环形V槽均设置在所述环形塑胶包覆件上。

6.根据权利要求4所述的环线切割机构，其特征在于，所述主动切割辊轮(8)、所述从动切割辊轮(1)和所述辅助辊轮(4)上的两道所述环形V槽间距、规格一致。

7.根据权利要求4所述的环线切割机构，其特征在于，所述第一张力辊轮(3)和所述第二张力辊轮(6)的外圈设有环形的塑胶包覆件，所述环形V槽设置在所述塑胶包覆件上。

8.根据权利要求1所述的环线切割机构，其特征在于，各个所述张力辊轮上分别设有1道环形V槽，且所述环形V槽的位置彼此不同。

9.根据权利要求1所述的环线切割机构，其特征在于，各个所述张力辊轮分别与动力系统(11)相连，组成张紧装置，所述动力系统(11)与所述张力辊轮一一对应；所述动力系统(11)用于驱动所述张力辊轮移动调节所述环形线的张紧力。

10.根据权利要求9所述的环线切割机构，其特征在于，所述张紧装置还包括张力传感器(10)；所述张力辊轮通过所述张力传感器(10)与所述动力系统(11)相连。