一种线锯切割加工实验台

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一种线锯切割加工实验台\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种用于测试线锯性能、进行锯切工艺参数实验的实验台，属于脆性材料线锯切片实验加工领域。\n背景技术\n[0002] 线锯切片加工是当前晶体材料切片加工的主要手段，被广泛应用在硅晶体、蓝宝石、碳化硅等晶体材料的切片加工。线锯包括游离磨粒线锯和固结磨粒线锯两种类型。游离磨粒线锯是将磨料和切削液混合的研磨液由线锯丝带入锯切加工区域，通过线锯丝(通常为高强度钢丝)、磨粒、晶体材料的三体磨粒磨损来实现材料的去除加工；固结磨粒线锯是将磨粒通过电镀、树脂粘接等方式固结在钢丝上制作成固结磨粒线锯丝，通过线锯丝上的磨粒与晶体材料的二体磨粒磨损实现材料的去除加工。\n[0003] 针对不同晶体材料，线锯切片加工用的磨料及粒度、线锯丝以及锯切工艺参数等都是各个企业在大量实践的基础上总结制定的。这些探索性工作通常在现有机床上经过长时间开展，会花费大量时间和成本。\n发明内容\n[0004] 本发明针对现有线锯切片加工时获得磨料及粒度、线锯丝以及锯切工艺参数技术存在的不足，提供一种线锯切割加工实验台，可以用来评价线锯丝的锯切效率、寿命，探索锯切加工工艺参数。\n[0005] 本发明的线锯切割加工实验台，采用以下技术方案：\n[0006] 该实验台，包括机架、水平锯切机构和进给压力机构和张紧机构，水平锯切机构和进给压力机构均设置在机架上，张紧机构设置在水平锯切机构上。\n[0007] 水平锯切机构包括曲柄、连杆、锯弓和线锯丝，锯弓安装在机架上，并与连杆的一端铰接，连杆的另一端与曲柄的一端铰接，曲柄另一端安装在电机上，电机固定安装在机架上，线锯丝固定连接在锯弓上。\n[0008] 进给压力机构包括滑块、拉绳、滑轮和配重，滑块设置在机架中的竖向滑槽内，滑轮设置在机架上，滑轮上绕有拉绳，拉绳的两端分别与滑块和配重连接。\n[0009] 张紧机构包括力传感器、压线器、绕线柱和垫块，力传感器、压线器、绕线柱和垫块均设置在锯弓底板上，绕线柱设置左右两排，每排至少设置一个绕线柱，线锯丝的一端固定连接在力传感器上，依次绕过相对应的绕线柱，另一端连接在压线器上，形成平行的线网，线网中各根线锯丝压在垫块上。\n[0010] 所述压线器，包括上压线板、下压线板和压紧螺钉，上压线板置于下压线板上，压紧螺钉穿过上压线板和下压线板拧紧在锯弓底板上。线锯丝缠绕在上压线板和下压线板之间，并通过压紧螺钉压紧固定。\n[0011] 工作时，根据实验需要安装线锯丝，并对线锯丝施加张紧力。将工件固定在滑块上。根 据实验要求改变配重块质量，施加锯切的进给压力，实现预期进给压力的恒压力进给，检验不同锯切加工方法的锯切效率。工作中根据实验要求向工件锯切区域喷冷却液或者磨料浆液。启动电机使线锯丝往复运动进行锯切加工实验。锯切过程中的张紧力变化可通过力传感器实时采集。\n[0012] 本发明结构简单，能够实现对线锯丝的性能以及锯切加工工艺参数的实验，可以用来评价线锯丝的锯切效率及寿命，探索和提供锯切加工工艺参数，为开展科学研究和为工业生产提供技术支持。\n附图说明\n[0013] 图1是本发明线锯切割加工实验台的结构示意图。\n[0014] 图2是本发明中线锯丝的缠绕及张紧方式示意图。\n[0015] 图3是图2中沿A-A线剖视图。\n[0016] 图4是压线器的结构示意图。\n[0017] 图中：1、曲柄，2、连杆，3、锯弓，4、线锯丝，5、滑块，6、工件，7、拉绳，8、滑轮，9、配重，10、机架，11、力传感器，12、压线器，13、绕线柱，14、垫块，15、锯弓底板，16、压紧螺钉，\n17、上压线板，18、下压线板。\n具体实施方式\n[0018] 本发明的线锯切割加工实验台，如图1所示，包括机架10、水平锯切机构和进给压力机构和张紧机构。\n[0019] 水平锯切机构采用曲柄滑块机构，包括曲柄1、连杆2、锯弓3和线锯丝4，锯弓3安装在机架10上，并与连杆2的一端铰接，连杆2的另一端与曲柄1的一端铰接，曲柄1另一端安装在伺服电机(图中未画出)上，伺服电机固定安装在机架10上。线锯丝4固定连接在锯弓3上。\n机架10、锯弓3、连杆2和曲柄1组成曲柄滑块机构，伺服电机带动曲柄1转动，曲柄1通过连杆\n2带动锯弓3在机架10上水平往复移动，实现线锯丝4的水平方向运动。调整曲柄1的长度可以改变线锯丝4的有效锯切长度。根据曲柄滑块机构运动规律设置伺服电机的转速曲线实现锯弓3匀速运动。\n[0020] 进给压力机构，包括滑块5、拉绳7、滑轮8和配重9。滑块5设置在机架10中的竖向滑槽内，滑轮8设置在机架10上，滑轮8上绕有拉绳7，拉绳7的两端分别与滑块5和配重9连接。\n工件6装夹在滑块5上，配重9通过拉绳7对工件6施加进给压力，使其与线锯丝4产生恒定的进给压力，实现恒压力进给锯切加工。通过调整配重9的重量可以改变线锯丝4对工件6的进给压力。\n[0021] 张紧机构的结构如图2和图3所示，给出了线锯丝4在锯弓3上的固定及张紧方式。\n该张紧机构包括力传感器11、压线器12、绕线柱13和垫块14。锯弓底板15上设置有力传感器\n11、压线器12、垫块14以及左右两排绕线柱，每排至少设置一个绕线柱13。每排中绕线柱的间距根据所需要锯切的切片厚度确定。线锯丝4的一端固定连接在力传感器11上，按照图示的方式依次绕过两排绕线柱上相对应的绕线柱后，另一端连接在压线器12上，形成平行的线网。线锯丝4通过压线器12拉紧，对线锯丝施加张紧力。线网中各根线锯丝紧密的压在垫块14上，以保证线网中每根线锯丝平行，线网中相邻线锯丝的间距与工件6上所 需要锯切的切片厚度一致。力传感器11可以实时测量出线锯丝4的张力，以方便张紧力调整和锯切过程中的张力变化监测。改变绕线柱3直径，可以改变相邻两行线锯丝的间距，实现晶体材料不同厚度的切片加工。压线器12的结构如图4所示，包括上压线板17、下压线板18和压紧螺钉16，上压线板17上设有突沿，该突沿安装在下压线板18的孔中，实现上压线板17和下压线板18的定位。线锯丝4缠绕在上压线板17和下压线板18之间，并通过压紧螺钉16固定。压紧螺钉16穿过上压线板17和下压线板18拧紧在锯弓底板15上。\n[0022] 上述实验台的工作过程如下：\n[0023] 根据实验需要安装线锯丝，并对线锯丝施加张紧力。根据实验要求改变配重9的重量，施加锯切进给压力。将工件6固定装夹在滑块5上。由冷却泵经冷却喷管向工件6锯切区域喷冷却液或者磨料浆液。启动伺服电机使线锯丝水平往复运动，进行锯切实验。锯切过程中的张紧力变化可通过力传感器11实时得到。