[發明專利]一種硬脆材料加工變弧長的線切割鋸

有效

• 申請號: 201510439100.9
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN105108921A
• 公開（公告）日: 2015-12-02
• 發明（設計）人: 張遼遠
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04;B28D1/06;B28D7/00
• 代理公司: 沈陽世紀藍海專利事務所(普通合伙) 21232
• 代理人: 李永琛

技術領域

本發明涉及微細加工極限的微機械制造技術領域中的一種硬脆材料加工變弧長的線切割鋸。

背景技術

目前，全球90%以上的集成電路都采用硅片作為基體，隨著航空航天、石油鉆探等工業技術的特殊環境對集成電路提出的新要求，碳化硅晶體等超硬材料在此領域受到極大關注并得到很大發展。進入21世紀，已經表明以陶瓷材料及碳纖維復合材料為代表非金屬材料已經同金屬材料、復合材料一樣正在成為現代工程結構的三人重要支柱之一。

這些材料主要包括各種石材、寶石、玻璃、硅晶體、石英晶體、陶瓷、稀土磁性材料等。它們大多為非導電體或半導體，通常具有高硬度、高脆性、高耐磨性、高抗蝕性、高抗氧化性、高電阻率、耐高溫、不導磁等性能。由于其具有許多金屬材料難以比擬的優良特性，岡此其應用范圍已由建筑業、工藝品制造業等逐漸擴展到航天，機械，汽車，輕工、化工等工業領域得到廣泛應用，同時也對其加工技術提出了更高的要求。由于硬脆材料具有的低塑性、脆性破壞、微裂紋以及加工方法選擇不當會引起工件表面層組織破壞的缺點。毫無疑問，這將使得材料的加工十分困難。

對這些材料的切割有以下要求：高效率、低成本、窄切縫（材料利用率高）、無損傷、無環境污染、安全、環保等，常用的切割方法主要有金剛石鋸片切割（包括金剛石框架鋸、金剛石帶鋸等）、激光束切割、高壓水射流切割等。這些切割方法各具優點，也各有其局限性，如金剛石鋸片切割一般不能切割曲線，且切縫較寬，出材率較低，不適于對貴重材料進行精密切割。激光束切割的適用范同較廣，但切割深度有限，若采用大功率激光器，則激光與工件間產生的高溫等離子體會明顯降低加工效率，增加熔融物的排出難度，且設備投資費用昂貴。高壓水射流切割可以切割石材、陶瓷等脆性非金屬材料，但切縫較寬，不易實現精細的切割加工，且設備昂貴，切割時需耗費人量水資源。因此，研制一種硬脆材料加工變弧長的線切割鋸一直是急待解決的新課題。

發明內容

本發明的目的提供一種硬脆材料加工變弧長的線切割鋸，切割加工硬脆及復合材料的新工藝、新設備、新方法不斷涌現，電鍍金剛石線鋸切割技術就是很快發展起來較理想的切割方法；電鍍金剛石線鋸切割具有以下優點：

①鋸絲能做得很細，可制成直徑1.5mm以下的多種細鋸絲，這就能大大降低鋸縫寬度，提高出材率；

②線鋸的線可做得較長，能適于從大規格到小型板的大范圍板村加工，而其它鋸機因受鋸片等諸因素的限制，很難有如此靈活性；

③線鋸的鋸切力小，功耗小，節能，而且鋸縫整齊，切面光整，噪音低；

④線鋸切割設備結構簡單，成本底，便于操作；

由于鋸縫窄，材料利用率高，除了可以加工石材外，特別適用鋸切陶瓷、寶石、水晶等貴重的硬脆材料。

本發明的目的是這樣實現的：一種硬脆材料加工變弧長的線切割鋸，包括導絲輪驅動機構、絲筒及運絲機構、線張力調整及控制機構、驅動切割機構、立柱及橫梁、工作臺，所述的立柱及橫梁的下橫梁上安裝工作臺；在立柱及橫梁的上橫梁上安裝絲筒及運絲機構；在立柱及橫梁的立柱上安裝線張力調整及控制機構和驅動切割機構；絲筒及運絲機構由儲絲筒、傳動機構、第一導軌、第一絲杠、底座組成，儲絲筒的兩端通過軸承與箱體連接,箱體上的滑座與固定在底座上的第一導軌間隙配合滑動,儲絲筒的一端裝有同步帶輪,經過同步帶與固定在箱體上的第一絲杠上的同步帶輪驅動第一絲杠,帶動儲絲筒、箱體在轉動的同時移動，傳動機構固定在底座上，第一絲杠與傳動機構連接；線張力調整及控制機構由固定輪、彈性支撐輪、第一傳感器組成，固定輪與固定在立柱及橫梁上氣缸連接，彈性支撐輪、第一傳感器固定在立柱及橫梁上；驅動切割機構由第二導軌、第二絲杠、第一滑座、第一導絲輪、調整輪組成，導絲輪驅動機構固定在立柱及橫梁的立柱上端，通過同步帶輪驅動第二絲杠轉動，帶動與其配合的第一滑座沿第二導軌上下移動，第一導絲輪和調整輪通過軸承固定在第一滑座上；立柱及橫梁由第三導軌、第二滑座、氣缸、第二導絲輪、調整墊組成，第三導軌固定在立柱及橫梁的橫梁上，第二滑座在固定在立柱及橫梁上氣缸氣缸桿的驅動下沿第三導軌移動，第二導絲輪固定在第二滑座上，調整墊用于調整導軌的高度；

所述的硬脆材料加工變弧長的線切割鋸的工作原理是：由于在切割寬度較大時，切割阻力、切割溫度會提高，不僅影響線鋸的使用壽命，同時加工效率也會減低；變弧長切割就是在切割過程中根據切割工況條件，改變切割輪的位置和切割角度，加工大尺寸工件時保證最大切割弧長在通過加工程序控制在預先設定的范圍內，可控制保證最佳的加工效果；