一種線鋸切割加工實驗臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于測試線鋸性能、進行鋸切工藝參數(shù)實驗的實驗臺，屬于脆性材料線鋸切片實驗加工領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]線鋸切片加工是當(dāng)前晶體材料切片加工的主要手段，被廣泛應(yīng)用在硅晶體、藍寶石、碳化硅等晶體材料的切片加工。線鋸包括游離磨粒線鋸和固結(jié)磨粒線鋸兩種類型。游離磨粒線鋸是將磨料和切削液混合的研磨液由線鋸絲帶入鋸切加工區(qū)域，通過線鋸絲(通常為高強度鋼絲)、磨粒、晶體材料的三體磨粒磨損來實現(xiàn)材料的去除加工；固結(jié)磨粒線鋸是將磨粒通過電鍍、樹脂粘接等方式固結(jié)在鋼絲上制作成固結(jié)磨粒線鋸絲，通過線鋸絲上的磨粒與晶體材料的二體磨粒磨損實現(xiàn)材料的去除加工。
[0003]針對不同晶體材料，線鋸切片加工用的磨料及粒度、線鋸絲以及鋸切工藝參數(shù)等都是各個企業(yè)在大量實踐的基礎(chǔ)上總結(jié)制定的。這些探索性工作通常在現(xiàn)有機床上經(jīng)過長時間開展，會花費大量時間和成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對現(xiàn)有線鋸切片加工時獲得磨料及粒度、線鋸絲以及鋸切工藝參數(shù)技術(shù)存在的不足，提供一種線鋸切割加工實驗臺，可以用來評價線鋸絲的鋸切效率、壽命，探索鋸切加工工藝參數(shù)。
[0005]本發(fā)明的線鋸切割加工實驗臺，采用以下技術(shù)方案:
[0006]該實驗臺，包括機架、水平鋸切機構(gòu)和進給壓力機構(gòu)和張緊機構(gòu)，水平鋸切機構(gòu)和進給壓力機構(gòu)均設(shè)置在機架上，張緊機構(gòu)設(shè)置在水平鋸切機構(gòu)上。
[0007]水平鋸切機構(gòu)包括曲柄、連桿、鋸弓和線鋸絲，鋸弓安裝在機架上，并與連桿的一端鉸接，連桿的另一端與曲柄的一端鉸接，曲柄另一端安裝在電機上，電機固定安裝在機架上，線鋸絲固定連接在鋸弓上。
[0008]進給壓力機構(gòu)包括滑塊、拉繩、滑輪和配重，滑塊設(shè)置在機架中的豎向滑槽內(nèi)，滑輪設(shè)置在機架上，滑輪上繞有拉繩，拉繩的兩端分別與滑塊和配重連接。
[0009]張緊機構(gòu)包括力傳感器、壓線器、繞線柱和墊塊，力傳感器、壓線器、繞線柱和墊塊均設(shè)置在鋸弓底板上，繞線柱設(shè)置左右兩排，每排至少設(shè)置一個繞線柱，線鋸絲的一端固定連接在力傳感器上，依次繞過相對應(yīng)的繞線柱，另一端連接在壓線器上，形成平行的線網(wǎng)，線網(wǎng)中各根線鋸絲壓在墊塊上。
[0010]所述壓線器，包括上壓線板、下壓線板和壓緊螺釘，上壓線板置于下壓線板上，壓緊螺釘穿過上壓線板和下壓線板擰緊在鋸弓底板上。線鋸絲纏繞在上壓線板和下壓線板之間，并通過壓緊螺釘壓緊固定。
[0011]工作時，根據(jù)實驗需要安裝線鋸絲，并對線鋸絲施加張緊力。將工件固定在滑塊上。根據(jù)實驗要求改變配重塊質(zhì)量，施加鋸切的進給壓力，實現(xiàn)預(yù)期進給壓力的恒壓力進給，檢驗不同鋸切加工方法的鋸切效率。工作中根據(jù)實驗要求向工件鋸切區(qū)域噴冷卻液或者磨料漿液。啟動電機使線鋸絲往復(fù)運動進行鋸切加工實驗。鋸切過程中的張緊力變化可通過力傳感器實時采集。
[0012]本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)對線鋸絲的性能以及鋸切加工工藝參數(shù)的實驗，可以用來評價線鋸絲的鋸切效率及壽命，探索和提供鋸切加工工藝參數(shù)，為開展科學(xué)研宄和為工業(yè)生產(chǎn)提供技術(shù)支持。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明線鋸切割加工實驗臺的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明中線鋸絲的纏繞及張緊方式示意圖。
[0015]圖3是圖2中沿A-A線剖視圖。
[0016]圖4是壓線器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖中:1、曲柄，2、連桿，3、鋸弓，4、線鋸絲，5、滑塊，6、工件，7、拉繩，8、滑輪，9、配重，10、機架，11、力傳感器，12、壓線器，13、繞線柱，14、墊塊，15、鋸弓底板，16、壓緊螺釘、17
上壓緊板，18，下壓緊板。
【具體實施方式】
[0018]本發(fā)明的線鋸切割加工實驗臺，如圖1所示，包括機架10、水平鋸切機構(gòu)和進給壓力機構(gòu)和張緊機構(gòu)。
[0019]水平鋸切機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)，包括曲柄1、連桿2、鋸弓3和線鋸絲4，鋸弓3安裝在機架10上，并與連桿2的一端鉸接，連桿2的另一端與曲柄I的一端鉸接，曲柄I另一端安裝在伺服電機(圖中未畫出)上，伺服電機固定安裝在機架10上。線鋸絲4固定連接在鋸弓3上。機架10、鋸弓3、連桿2和曲柄I組成曲柄滑塊機構(gòu)，伺服電機帶動曲柄I轉(zhuǎn)動，曲柄I通過連桿2帶動鋸弓3在機架10上水平往復(fù)移動，實現(xiàn)線鋸絲4的水平方向運動。調(diào)整曲柄I的長度可以改變線鋸絲4的有效鋸切長度。根據(jù)曲柄滑塊機構(gòu)運動規(guī)律設(shè)置伺服電機的轉(zhuǎn)速曲線實現(xiàn)鋸弓3勻速運動。
[0020]進給壓力機構(gòu)，包括滑塊5、拉繩7、滑輪8和配重9。滑塊5設(shè)置在機架10中的豎向滑槽內(nèi)，滑輪8設(shè)置在機架10上，滑輪8上繞有拉繩7，拉繩7的兩端分別與滑塊5和配重9連接。工件6裝夾在滑塊5上，配重9通過拉繩7對工件6施加進給壓力，使其與線鋸絲4產(chǎn)生恒定的進給壓力，實現(xiàn)恒壓力進給鋸切加工。通過調(diào)整配重9的重量可以改變線鋸絲4對工件6的進給壓力。
[0021]張緊機構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，給出了線鋸絲4在鋸弓3上的固定及張緊方式。該張緊機構(gòu)包括力傳感器11、壓線器12、繞線柱13和墊塊14。鋸弓3的底板15上設(shè)置有力傳感器11、壓線器2、墊塊5以及左右兩排繞線柱，每排至少設(shè)置一個繞線柱13。每排中繞線柱的間距根據(jù)所需要鋸切的切片厚度確定。線鋸絲4的一端固定連接在力傳感器11上，按照圖示的方式依次繞過兩排繞線柱上相對應(yīng)的繞線柱后，另一端連接在壓線器12上，形成平行的線網(wǎng)。線鋸絲4通過壓線器12拉緊，對線鋸絲施加張緊力。線網(wǎng)中各根線鋸絲緊密的壓在墊塊5上，以保證線網(wǎng)中每根線鋸絲平行，線網(wǎng)中相鄰線鋸絲的間距與工件6上所需要鋸切的切片厚度一致。力傳感器11可以實時測量出線鋸絲4的張力，以方便張緊力調(diào)整和鋸切過程中的張力變化監(jiān)測。改變繞線柱3直徑，可以改變相鄰兩行線鋸絲的間距，實現(xiàn)晶體材料不同厚度的切片加工。壓線器12的結(jié)構(gòu)如圖4所示，壓線器12的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括上壓線板17、下壓線板18和壓緊螺釘16，上壓線板17上設(shè)有突沿，該突沿安裝在下壓線板18的孔中，實現(xiàn)上壓線板17和下壓線板18的定位。線鋸絲4纏繞在上壓線板17和下壓線板18之間，并通過壓緊螺釘16固定。壓緊螺釘16穿過上壓線板17和下壓線板18擰緊在鋸弓底板15上。
[0022]上述實驗臺的工作過程如下:
[0023]根據(jù)實驗需要安裝線鋸絲，并對線鋸絲施加張緊力。根據(jù)實驗要求改變配重9的重量量，施加鋸切進給壓力。將工件6固定裝夾在滑塊5上。由冷卻泵經(jīng)冷卻噴管向工件6鋸切區(qū)域噴冷卻液或者磨料漿液。啟動伺服電機使線鋸絲水萍往復(fù)運動，進行鋸切實驗。鋸切過程中的張緊力變化可通過力傳感器11實時得到。
【主權(quán)項】
1.一種線鋸切割加工實驗臺，其特征是，包括機架、水平鋸切機構(gòu)和進給壓力機構(gòu)和張緊機構(gòu)，水平鋸切機構(gòu)和進給壓力機構(gòu)均設(shè)置在機架上，張緊機構(gòu)設(shè)置在水平鋸切機構(gòu)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線鋸切割加工實驗臺，其特征是，所述水平鋸切機構(gòu)包括曲柄、連桿、鋸弓和線鋸絲，鋸弓安裝在機架上，并與連桿的一端鉸接，連桿的另一端與曲柄的一端鉸接，曲柄另一端安裝在電機上，電機固定安裝在機架上，線鋸絲固定連接在鋸弓上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線鋸切割加工實驗臺，其特征是，所述進給壓力機構(gòu)包括滑塊、拉繩、滑輪和配重，滑塊設(shè)置在機架中的豎向滑槽內(nèi)，滑輪設(shè)置在機架上，滑輪上繞有拉繩，拉繩的兩端分別與滑塊和配重連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線鋸切割加工實驗臺，其特征是，所述張緊機構(gòu)包括力傳感器、壓線器、繞線柱和墊塊，力傳感器、壓線器、繞線柱和墊塊均設(shè)置在鋸弓底板上，繞線柱設(shè)置左右兩排，每排至少設(shè)置一個繞線柱，線鋸絲的一端固定連接在力傳感器上，依次繞過相對應(yīng)的繞線柱，另一端連接在壓線器上，形成平行的線網(wǎng)，線網(wǎng)中各根線鋸絲壓在墊塊上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的線鋸切割加工實驗臺，其特征是，所述壓線器，包括上壓線板、下壓線板和壓緊螺釘，上壓線板置于下壓線板上，壓緊螺釘穿過上壓線板和下壓線板擰緊在鋸弓底板上。
【專利摘要】一種線鋸切割加工實驗臺，包括機架、水平鋸切機構(gòu)和進給壓力機構(gòu)和張緊機構(gòu)，水平鋸切機構(gòu)和進給壓力機構(gòu)均設(shè)置在機架上，張緊機構(gòu)設(shè)置在水平鋸切機構(gòu)上。水平鋸切機構(gòu)采用曲柄滑塊機構(gòu)。根據(jù)實驗需要安裝線鋸絲，并對線鋸絲施加張緊力；將工件固定在滑塊上。根據(jù)實驗要求改變配重塊質(zhì)量，施加鋸切的進給壓力，實現(xiàn)預(yù)期進給壓力的恒壓力進給，檢驗不同鋸切加工方法的鋸切效率。工作中根據(jù)實驗要求向工件鋸切區(qū)域噴冷卻液或者磨料漿液；啟動電機使線鋸絲往復(fù)運動進行鋸切加工實驗。該實驗臺能夠?qū)崿F(xiàn)對線鋸絲的性能以及鋸切加工工藝參數(shù)的實驗，可以用來評價線鋸絲的鋸切效率及壽命，探索和提供鋸切加工工藝參數(shù)。
【IPC分類】B28D5-04, G01M99-00
【公開號】CN104552635
【申請?zhí)枴緾N201510007192
【發(fā)明人】葛培琪, 畢文波, 高玉飛, 楊春鳳
【申請人】山東大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月7日