用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给方法及装置

1.一种用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给方法，其特征是：
使进给工作台与用于装夹圆形工件的载料台动联接，载料台既能够在进给工作台上沿工件进给方向移动，也能够与进给工作台相对固定不动；控制进给工作台以恒定进给速度带动载料台上的圆形工件锯切，当工件的切口长度L≤d/3或在锯丝寿命的前1/3时间段时，使载料台相对进给工作台向锯丝方向进给1mm～5mm，以充分发挥锯丝的切割能力；当工件切口长度L在2d/3≤L≤d或在锯丝寿命的后1/5时间段或锯丝弯曲角≥10°时使载料台相对进给工作台向锯丝方向退让1mm～5mm，减少锯丝的弯曲，从而实现工件进给量与锯丝切割能力的匹配；其中d为圆形工件的直径。

用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给方法及装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种线锯床切割加工棒料时进给量可调节的工件进给方法及装置，属于切割加工技术领域。\n背景技术\n[0002] 目前，线锯床设备上的进给工作台和载料台一般是固定联接的，载料台用于装夹圆形工件，进给工作台带动载料台沿锯丝移动进给，完成切割。像SiC晶体、单晶硅、蓝宝石等圆形晶体棒料在使用固结磨料线锯进行切片加工时其工艺参数的选定多是整个切割过程采用恒定的进给速度，因大多数锯床的控制系统较为简单，不能实现切割过程中进给速度的分时间段设定或锯切过程中实时调节工件的进给速度，但切割的工件因是圆形，被切圆晶棒上切口长度的变化随着加工过程而改变，锯丝基体本身又是非常细的钢丝，非常容易发生弯曲变形。当切口长度较小时，由于锯切去除的材料较小，锯丝一般不发生弯曲，切削能力也没有充分发挥；当切口长度较大或锯丝已磨损时，尤其是切割加工高硬度材料如SiC和蓝宝石晶体，进给的工件量无法被及时切割而造成锯丝弯曲严重、锯丝与工件之间摩擦力变大，锯丝磨损严重，锯丝的弯曲变形不断积累过大甚至会导致出现拉断，另外也导致切片表面质量下降。\n发明内容\n[0003] 本发明针对目前采用线锯切割加工圆形晶体棒料时由于整个过程中切口长度一直变化而存在的或切口长度较小锯丝切割能力没有充分发挥，或切口长度较大锯丝弯曲严重的问题，提供一种用于线锯切割加工的能够依据锯丝切割能力调节工件进给量的工件进给方法，同时提供一种实现该方法的进给装置，以解决线锯切割过程中存在的此类问题。\n[0004] 本发明的用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给方法，是：\n[0005] 使进给工作台与用于装夹圆形工件的载料台动联接，载料台既能够在进给工作台上沿工件进给方向移动，也能够与进给工作台相对固定不动；控制进给工作台以恒定进给速度带动载料台上的圆形工件锯切，当工件的切口长度L≤d/3或在锯丝寿命的前1/3时间段(锯丝切割性能较好)时，使载料台相对进给工作台向锯丝方向进给1mm～5mm，以充分发挥锯丝的切割能力；当工件切口长度L在2d/3≤L≤d或在锯丝寿命的后1/5时间段(锯丝发生较大磨损)或锯丝弯曲角≥10°(锯丝弯曲角是指锯丝切割工件时受力弯曲与锯丝初始未切割受力两种状态的夹角)时使载料台相对进给工作台向锯丝方向退让1mm～\n5mm，减少锯丝的弯曲，从而实现工件进给量与锯丝切割能力的匹配；其中d为圆形工件的直径。\n[0006] 实现上述方法的用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给装置，采用以下技术方案：\n[0007] 该装置，包括进给工作台、载料台和载料台移动机构；进给工作台上表面两侧设置有导轨，载料台安装在进给工作台上表面的导轨上，在导轨两端均设置有限位挡板；载料台与进给工作台之间设置有载料台移动机构。\n[0008] 载料台移动机构包括螺母座和螺杆，螺母座设置在载料台底部，螺杆连接在螺母座上，螺杆的两端通过轴承座安装在进给工作台上，螺杆的一端设有进给量调节旋钮。\n[0009] 上述装置加工装配容易、成本低，操作灵活方便。在使用时，将圆形工件固定于载料台上，设定恒定加工参数后开始切割加工，进给工作台带动载料台和工件向锯丝恒定进给。切割初期切口长度较小，为发挥锯丝的切割能力可以在切割过程中旋动进给量调节旋钮，使载料台沿着进给工作台上面的导轨向锯丝进一步进给，增大进给量发挥锯丝的切割能力；当切口长度逐渐增大锯丝的锯切能力小于工件的进给量而出现较大弯曲时，可反向旋动进给量调节旋钮，使载料台沿着进给工作台上面的导轨远离锯丝的方向实现退让，减少锯丝的弯曲，避免锯丝磨损过大也保证切片的表面质量。\n[0010] 本发明实现了进给工作台和载料台的动联接，使载料台相对于进给工作台切割方向移动，并通过螺旋副的摩擦力和自锁性能实现载料台的定位，在切割过程中可根据锯丝与工件的相对工作状态调节锯丝切割能力与工件进给量的匹配状态，能够依据锯丝切割能力调节工件进给量，充分发挥锯丝的切割能力或者避免锯丝的弯曲过大带来的严重磨损，尤其适合于加工圆形晶体棒料而锯床设备控制系统较为简单难以在线调整进给量的情况。\n附图说明\n[0011] 图1是本发明用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给装置的结构示意图。\n[0012] 图2是锯丝弯曲角的示意图。\n[0013] 图中：1、进给工作台，2、载料台，3、导轨，4、螺杆，5、轴承座，6、进给量调节旋钮，7、限位挡板，8、工件，9、锯丝。\n具体实施方式\n[0014] 如图1所示，本发明的用于线锯切割加工的进给量可调节的工件进给方法及装置主要包括进给工作台1、载料台2和载料台移动机构。进给工作台1的上表面两侧设置有导轨3，导轨3可为燕尾槽结构，采用螺钉联接对称安装于工作台1上表面两侧。载料台2安装在进给工作台1上表面的导轨3上，载料台2底部两侧设有倒燕尾槽结构，与进给工作台\n1上的导轨3约束配合。在导轨3的两端分别设置有限位挡板7，以限制载料台2相对进给工作台1运动的最大位移。载料台2与进给工作台1之间设置有载料台移动机构。\n[0015] 载料台移动机构包括螺母座和螺杆4，载料台2底部中间位置设有螺母座(图中未画出)与螺杆4连接配合。螺杆4的两端光杆部分分别与轴承座5配合形成滑动轴承结构，轴承座5安装于进给工作台1长度方向的两端，用于约束螺杆4的两端。螺杆4的伸出端设有进给量调节旋钮6，转动进给量调节旋钮6可使载料台2相对于进给工作台1沿工件进给方向上来回移动。本实例中进给量调节旋钮6做成外六角结构。\n[0016] 上述装置在使用时，将工件固定于载料台2上，设定恒定进给速度后进给工作台1向垂直于锯丝方向开始切割加工，连接进给工作台1与载料台2的螺杆4与螺母座之间的滑动螺纹副摩擦力和自锁性实现载料台2与进给工作台1以相同的进给速度进给。锯丝切割能力与工件切口长度匹配时，载料台2与进给工作台1相当于固定连接，实施进给。实施锯切过程中工件进给量的调节时，切割过程中观察锯丝不存在弯曲角时，如当工件的切口长度L≤d/3(d为圆形工件的直径)或在锯丝寿命的前1/3时间段(锯丝切割性能较好)时，使载料台相对进给工作台向锯丝方向进一步进给，以充分发挥锯丝的切割能力。使用扳手旋动进给量调节旋钮6，将螺杆4的回转运动转变为载料台2的直线运动，在进给工作台\n1以恒定进给速度进给的同时使载料台2沿着进给工作台1上面的导轨3向锯丝方向进给\n1mm～5mm(载料台2在进给工作台1上朝锯丝方向移动1mm～5mm)，提高锯丝的切割效率。当切口长度逐渐增大或锯丝磨损使锯丝的锯切能力小于工件的进给量而锯丝出现较大弯曲时，也就是当工件切口长度L在2d/3≤L≤d或在锯丝寿命的后1/5时间段或锯丝弯曲角≥10°时，使用扳手反方向旋动进给量调节旋钮6，使载料台2沿着进给工作台1上面的导轨3远离锯丝的方向实现退让，载料台相对进给工作台向锯丝方向退让1mm～5mm(载料台2在进给工作台1上朝锯丝反方向移动1mm～5mm)，工件的进给量减小，减少锯丝的弯曲，避免锯丝磨损过大、拉断同时也保证切片的表面质量。同时限位挡板7可以限制载料台\n2相对进给工作台1运动的最大行程。\n[0017] 如图2所示，锯丝弯曲角是指锯丝9切割工件8时受力弯曲状态与锯丝初始未切割受力状态的夹角A，其中虚线是锯丝9初始未切割受力状态，实线是锯丝9切割工件8时受力弯曲状态。\n[0018] 本装置中涉及的进给工作台1的进给驱动方式以及工件在载料台2上的固定方式等可采用现有技术实现。