本發(fā)明涉及一種在線鋸切割棒料過程中用于進(jìn)給量自動(dòng)調(diào)節(jié)的工件進(jìn)給方法及裝置，屬于切割加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳化硅(Sic)單晶、硅(Si)等硬脆材料因具有優(yōu)良穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能被廣泛應(yīng)用于各個(gè)學(xué)科領(lǐng)域。而固結(jié)磨料金剛石線鋸切片技術(shù)由于在硬脆材料切片加工的過程中具有切縫窄、物料去除率高、切片表面質(zhì)量好、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)在晶體切片行業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。

現(xiàn)有的線鋸機(jī)床設(shè)備一般是將待切割加工工件裝夾于進(jìn)給工作臺(tái)上，鋸絲往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過進(jìn)給工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)待加工材料沿垂直于鋸絲的方向進(jìn)給，或是通過鋸絲在保持往復(fù)走絲的同時(shí)沿垂直于加工材料的方向進(jìn)給，完成切割。對(duì)于單晶SiC、單晶Si等硬脆材料而言，其工件形狀一般為圓形棒狀，切割時(shí)切口長(zhǎng)度會(huì)隨加工過程的進(jìn)行而發(fā)生改變。同時(shí)，金剛石鋸絲基體本身具有長(zhǎng)度很長(zhǎng)、直徑很小的特點(diǎn)，極易發(fā)生彎曲變形。

如在切割的過程中采取進(jìn)給速度恒定的方式進(jìn)行加工，當(dāng)切口長(zhǎng)度較大或鋸絲已磨損時(shí)，由于進(jìn)給速度恒定，進(jìn)給量無法被及時(shí)切去會(huì)造成鋸絲的嚴(yán)重彎曲，過度的彎曲變形會(huì)加大鋸絲與工件之間的摩擦力、加重鋸絲的磨損，甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象，且會(huì)使切片的表面質(zhì)量大大降低。當(dāng)切口長(zhǎng)度較小時(shí)，由于鋸切力較小，鋸絲一般不發(fā)生彎曲，其切削性能也沒有充分發(fā)揮。

為了解決這個(gè)問題，有切割技術(shù)采取在整個(gè)切割過程中根據(jù)鋸切區(qū)度采用變進(jìn)給速度的工藝，但這對(duì)線鋸床的控制系統(tǒng)要求比較高，大幅提高了鋸床的成本和對(duì)操作人員技術(shù)的要求。有的鋸床增加了鋸絲搖擺裝置，鋸絲切割過程中往復(fù)搖擺來保持鋸切圓形棒狀硬脆材料時(shí)切割長(zhǎng)度的不變，但增加鋸絲搖擺裝置大幅提高了鋸床的制造成本和控制系統(tǒng)的復(fù)雜性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)目前采用線鋸切割加工圓形晶體棒料時(shí)，由于切割過程中切口長(zhǎng)度變化或鋸絲切割能力發(fā)生變化，同時(shí)進(jìn)給速度恒定而存在的進(jìn)給量無法被及時(shí)切去而造成的鋸絲彎曲嚴(yán)重的問題，提供一種線鋸切割加工中工件進(jìn)給量自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)方法，同時(shí)提供一種實(shí)現(xiàn)該方法的進(jìn)給裝置，以解決線鋸切割過程中存在的此類問題。

本發(fā)明的線鋸切割加工中工件進(jìn)給量自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)方法，用于線鋸切割加工中，能夠依據(jù)切割長(zhǎng)度及鋸絲切割能力自動(dòng)調(diào)節(jié)工件進(jìn)給量，具體過程是：

在進(jìn)給工作臺(tái)上安裝用于裝夾棒料的載料臺(tái)，進(jìn)給工作臺(tái)與載料臺(tái)兩者之間設(shè)置彈簧裝置，載料臺(tái)能夠在進(jìn)給工作臺(tái)上沿工件進(jìn)給方向移動(dòng)，進(jìn)給工作臺(tái)以恒定進(jìn)給速度進(jìn)給鋸切；

鋸切前，鋸絲張緊，產(chǎn)生彎曲，通過工件壓在載料臺(tái)上，彈簧裝置產(chǎn)生預(yù)壓縮；當(dāng)切割工件切口深度L為L(zhǎng)≤d/4時(shí)，如果切割量大于進(jìn)給量，彈簧裝置的預(yù)壓縮量就會(huì)減少，載料臺(tái)相對(duì)進(jìn)給工作臺(tái)向鋸絲方向進(jìn)一步進(jìn)給，對(duì)進(jìn)給量進(jìn)行補(bǔ)償，使鋸絲彎曲角增大至5～10°以保持鋸絲的切割能力，其中d為被加工晶體棒料的直徑；

當(dāng)工件切口深度L為3d/4≤L≤d，或者是鋸絲磨損，導(dǎo)致進(jìn)給量大于切割量，使彎曲角大于10°時(shí)，沿工件進(jìn)給方向產(chǎn)生的鋸切壓力使進(jìn)給工作臺(tái)與載料臺(tái)之間的彈簧裝置產(chǎn)生壓縮，載料臺(tái)相對(duì)于鋸絲自動(dòng)退讓，減小鋸絲的彎曲，以保證鋸絲的彎曲角≤10°，消除進(jìn)給量過大無法被及時(shí)切去導(dǎo)致鋸絲彎曲量過大的現(xiàn)象。

所述載料臺(tái)相對(duì)于鋸絲退讓距離為0～30mm。

實(shí)現(xiàn)上述方法的線鋸切割加工中工件進(jìn)給量自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置，采用以下技術(shù)方案：

該裝置，包括進(jìn)給工作臺(tái)和載料臺(tái)，進(jìn)給工作臺(tái)中設(shè)置有定位通孔，載料臺(tái)的底部設(shè)置有導(dǎo)向柱，載料臺(tái)通過底部導(dǎo)向柱與定位通孔的配合安裝在進(jìn)給工作臺(tái)上，載料臺(tái)與進(jìn)給工作臺(tái)之間設(shè)置有彈簧裝置。

所述導(dǎo)向柱的截面呈矩形，相應(yīng)地定位通孔也為矩形。

所述導(dǎo)向柱與定位通孔之間設(shè)置有定位導(dǎo)向裝置，在每個(gè)定位通孔中相對(duì)設(shè)置兩個(gè)。

所述定位導(dǎo)向裝置呈弓形，上下端帶有安裝孔，外側(cè)面設(shè)置有弧形凸起。

所述彈簧裝置為壓縮彈簧。

上述裝置加工裝配容易、成本低，使用靈活方便。在使用時(shí)，只需將工件固定于載料臺(tái)上，設(shè)定恒定的加工參數(shù)即可開始加工，途中無需人工進(jìn)行調(diào)節(jié)，也不需要采用復(fù)雜的控制系統(tǒng)在整個(gè)切割過程設(shè)置不同的進(jìn)給速度。

本發(fā)明通過進(jìn)給工作臺(tái)與載料臺(tái)的彈性連接，根據(jù)鋸切力的變化通過彈簧使載料臺(tái)相對(duì)于進(jìn)給工作臺(tái)沿進(jìn)給方向產(chǎn)生移動(dòng)，并通過定位導(dǎo)向裝置實(shí)現(xiàn)了載料臺(tái)在其他方向的定位，在切割過程中可自行根據(jù)鋸絲與工件的接觸狀態(tài)使鋸絲的切割能力與工作臺(tái)進(jìn)給量相匹配，避免因鋸絲的彎曲過大帶來嚴(yán)重磨損或切片表面質(zhì)量變差。尤其適用于加工圓形晶體棒料而鋸床設(shè)備控制系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單，只能以恒定速度進(jìn)給的情況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中線鋸切割加工中工件進(jìn)給量自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1中B-B剖視圖。

圖3是本發(fā)明中定位導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、進(jìn)給工作臺(tái)，2、壓縮彈簧，3、載料臺(tái)，4、工件，5、鋸絲，6、導(dǎo)輪，7、定位導(dǎo)向裝置，8、安裝孔，9、弧形凸起。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的線鋸切割加工中工件進(jìn)給量自動(dòng)補(bǔ)償調(diào)節(jié)裝置，包括進(jìn)給工作臺(tái)1和載料臺(tái)3。載料臺(tái)3底部設(shè)置有四個(gè)矩形的導(dǎo)向柱，進(jìn)給工作臺(tái)1上開設(shè)有與導(dǎo)向柱位置對(duì)應(yīng)的四個(gè)矩形的定位通孔，載料臺(tái)3底部的導(dǎo)向柱插入定位通孔中，每個(gè)導(dǎo)向柱與定位通孔之間設(shè)置有定位導(dǎo)向裝置7。

每個(gè)進(jìn)給工作臺(tái)1的定位通孔中設(shè)置相對(duì)布置的兩個(gè)定位導(dǎo)向裝置7。單個(gè)定位導(dǎo)向裝置7的結(jié)構(gòu)如圖3所示，呈弓形，上下端帶有安裝孔8，安裝孔8為長(zhǎng)槽形。定位導(dǎo)向裝置7與載料臺(tái)3底部的導(dǎo)向柱接觸的側(cè)面設(shè)置有兩道弧形凸起9。每?jī)蓚€(gè)定位導(dǎo)向裝置7通過其上的安裝孔8用螺栓對(duì)應(yīng)安裝于進(jìn)給工作臺(tái)1的一個(gè)通孔中。

定位導(dǎo)向裝置7安裝過程如下：在進(jìn)給工作臺(tái)1的每個(gè)定位通孔中置入兩個(gè)定位導(dǎo)向裝置7，兩個(gè)定位導(dǎo)向裝置7上的弧形凸起9相對(duì)，由安裝孔8插入螺栓，螺栓呈半擰緊狀態(tài)；將載物臺(tái)3的四個(gè)定位柱對(duì)應(yīng)插入定位通孔中，調(diào)節(jié)靠近進(jìn)給工作臺(tái)1內(nèi)側(cè)(每個(gè)定位通孔中里側(cè))的四個(gè)定位導(dǎo)向裝置，使其弧形凸起9與定位柱的側(cè)壁貼緊，擰緊其上螺栓；調(diào)節(jié)另外四個(gè)靠近進(jìn)給工作臺(tái)外側(cè)的定位導(dǎo)向裝置7使其弧形凸起9與定位柱的側(cè)壁貼緊，擰緊螺栓,完成安裝。切割過程中載物臺(tái)3可相對(duì)于進(jìn)給工作臺(tái)1運(yùn)動(dòng)，定位導(dǎo)向裝置7上的弧形凸起9與定位柱側(cè)壁間是高副線接觸，加入潤(rùn)滑油可保證定位柱能在進(jìn)給方向上自由滑動(dòng)。

載料臺(tái)3與進(jìn)給工作臺(tái)1之間設(shè)置有彈簧裝置，具體是在載料臺(tái)3的每個(gè)導(dǎo)向柱上套裝壓縮彈簧2。進(jìn)給工作臺(tái)1的四個(gè)矩形通孔的上下兩端面沿工件放置軸向方向設(shè)有凹槽，定位導(dǎo)向裝置7安裝在凹槽上。

上述裝置在使用時(shí)，將工件4固定在載料臺(tái)3上，載料臺(tái)3在進(jìn)給工作臺(tái)1上沿工件4的進(jìn)給方向移動(dòng)。鋸絲5產(chǎn)生彎曲張緊，給載料臺(tái)3一個(gè)適當(dāng)?shù)南蛳碌念A(yù)壓力，使壓縮彈簧2產(chǎn)生壓縮。設(shè)定恒定的進(jìn)給速度后進(jìn)給工作臺(tái)1向垂直于鋸絲5方向運(yùn)動(dòng)(參見圖1)，鋸絲5張緊在導(dǎo)輪6上并往復(fù)運(yùn)動(dòng)，開始切割工件4。

在切口深度L較小(L≤d/4，d為被加工晶體棒料的直徑)或鋸絲5的磨損程度較小(鋸絲5的壽命的前3/4時(shí)間段)時(shí)，鋸絲5的切割能力良好，如果切割量大于進(jìn)給量，壓縮彈簧2的壓縮量會(huì)減少，載料臺(tái)3相對(duì)于進(jìn)給工作臺(tái)1向鋸絲5方向進(jìn)一步進(jìn)給，以充分發(fā)揮鋸絲5的切割能力。

在切割的切口深度L較長(zhǎng)(3d/4≤L≤d)，或者是鋸絲5因磨損程度較大(鋸絲5的壽命的后1/4時(shí)間段)導(dǎo)致切割能力下降，當(dāng)切割量小于進(jìn)給量時(shí)，由于鋸絲5產(chǎn)生較大的彎曲(鋸絲的彎曲角大于10°)，使其產(chǎn)生的對(duì)載料臺(tái)3垂直方向的鋸切壓力加大，而此時(shí)壓縮彈簧2就會(huì)進(jìn)一步壓縮，使載料臺(tái)3相對(duì)于進(jìn)給工作臺(tái)1遠(yuǎn)離鋸絲5方向退讓(鋸絲退讓距離為0～30mm)，使鋸絲5的彎曲角保持在≤10°(5～10°為佳)，避免鋸絲5磨損過大或拉斷，以保持鋸絲的切割能力，實(shí)現(xiàn)切割能力與進(jìn)給量匹配的效果，消除進(jìn)給量過大無法被及時(shí)切去導(dǎo)致鋸絲彎曲量過大的現(xiàn)象，并保證切片的表面質(zhì)量。

如圖1所示，鋸絲5的彎曲角是指鋸絲5切割工件4時(shí)受力彎曲狀態(tài)與鋸絲5初始未受力狀態(tài)之間的夾角A。

本發(fā)明中涉及的進(jìn)給工作臺(tái)1的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式以及工件在載料臺(tái)3上的固定方式等可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。