一種CsI晶體切割的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及CsI晶體切割的專用加工設(shè)備，CsI的結(jié)構(gòu)性能研究、生長技術(shù)研究都處于相對完善，但是CsI的加工往往是目前世界上的一大難題，它易于崩邊，材料硬度大，表面光潔度要求等特點，限制了加工的方法。本發(fā)明的晶體切割機是利用微細顆粒金剛石粉末制成的厚度最小為0.1mm的薄片砂輪刀，在0.1～400m/s的切割線速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進。也有采用切透整個晶體厚度的方法分開。在工控機控制下的X、Y、Z、θ四個方向微電機的精密驅(qū)動下，通過X、Y、Z向的往復運動以及θ向360°的轉(zhuǎn)動，按照預設(shè)的尺寸將大晶體分割，從而得到單個的陣列(窗口)。
【專利說明】—種Csl晶體切割機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CsI晶體切割的專用加工設(shè)備，特別提一種結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、工作性能可靠的機械結(jié)構(gòu)，一種穩(wěn)定運行、自動化程度高的控制軟件設(shè)計。它適用于CsI等閃爍晶體的精密切割，也可用于其它同類硬脆材料的加工。
【背景技術(shù)】
[0002]碘化銫(化學式:CsI)是一種無機離子化合物，通常作為X-射線影像倍增管等螢光顯示設(shè)備之輸入熒光劑。碘化銫陰極管對于強紫外線波段有很高的偵測效率。碘化銫晶體常用于粒子物理學實驗中電磁量能器的閃爍體材料。純碘化銫是一種快速，高密度的閃爍體材料，具有相對較高的發(fā)光量。
[0003]光學的碘化銫晶體的都非常柔軟，無解理，因此很難制作出一個平坦的拋光面。此夕卜，碘化銫光學晶體必須存放在干燥容器中，以防止水與碘化銫反應。在碘化銫的表面鍍上一層鍺，可以盡量減少在交換分光器時，接觸到空氣中濕氣的影響。
[0004]目前CsI的結(jié)構(gòu)性能研究、生長技術(shù)研究都處于相對完善，但是CsI的加工往往是目前世界上的一大難題，它易于崩邊，材料硬度大，表面光潔度要求等特點，限制了加工的方法。通常市場上的CsI的切割使用銅絲加沙石磨料的方式，這種機器切割效率低，本發(fā)明的晶體切割機是利用微細顆粒金剛石粉末制成的厚度最小為0.1mm的薄片砂輪刀，在
0.1?400m/s的切割線速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進。也有采用切透整個晶體厚度的方法分開。在工控機控制下的X、Y、ζ、Θ四個方向微電機的精密驅(qū)動下，通過X、Y、z向的往復運動以及Θ向360°的轉(zhuǎn)動，按照預設(shè)的尺寸將大晶體分割，從而得到單個的陣列(窗口)。Θ向的轉(zhuǎn)動精確與否決定所切工件形狀的準確與否。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本設(shè)備采用自主開發(fā)的技術(shù)路線。通過集成技術(shù)創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新，攻克精密機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、精度設(shè)計、高精度定位控制、開發(fā)專用系統(tǒng)軟件及切割工藝等關(guān)鍵核心技術(shù)，研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)水平國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進的高精度CsI晶體切割機。
[0006]調(diào)整機器的加工范圍，提高精度
[0007]為適應各種規(guī)格尺寸的切割，必須增加導軌、絲杠及底座的長度比列。由于尺寸不同，精度等級必然要提高，這些主要靠機加工來保證。絲杠滾珠循環(huán)方式由外循環(huán)改為流暢性好、效率高、且裝配簡便的內(nèi)循環(huán)方式。二是對要求精度特別高的用戶，選用步進當量為2Lm的日本產(chǎn)精密滾珠絲杠。導軌采用日本THK生產(chǎn)的SP級精度，日產(chǎn)的導軌、絲桿精度比國產(chǎn)的高一倍，可滿足一些特殊的需求。
[0008]加大主軸功率，確保切割扭矩
[0009]切割機的主軸功率由提升到1.25kW，靜壓電主軸的加長，除需要機械加工來保證其尺寸精度外，還需要加大主軸電機的功率，以便能靈活地帶動起主軸高速轉(zhuǎn)動，并且在切割厚、硬材料時不丟轉(zhuǎn)，保證切割質(zhì)量。[0010]提高機器的防腐、絕緣能力
[0011]切割機選用鋁制造一些耐蝕零件，經(jīng)長期使用發(fā)現(xiàn)，鋁能耐一般性的腐蝕，但在切割某些特殊材料時，鋁很快就會被電蝕。在這樣的場合，就必須選用其它的材料。根據(jù)CsI切割時冷卻液的不同，改用了不銹鋼或非金屬材料。為使對刀操作方便，將原來影響絕緣可靠性的金屬材料做了非金屬處理。
[0012]控制電路設(shè)計
[0013]增加軟件功能，提高集成度，提高可靠性，降低故障率。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點和所產(chǎn)生的積極的技術(shù)效果是:本發(fā)明利用剛精密的銅基金剛石刀片，配合高精度空氣靜壓電主軸高速旋轉(zhuǎn)，達到精密切割的目的，這樣有利于減少崩邊和提高截面光潔度，利用精密機械結(jié)構(gòu)，配合進口光柵進行進給補償，使切割時實時反饋尺寸進給的精度，達到切割位置的準確控制和定位，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，性能安全可靠，從根本上解決了現(xiàn)有切割方式的單一和精度誤差等問題，對切割機的切割質(zhì)量提供了可靠的作業(yè)保障，顯著提高工作效率和減少維護人員的勞動強度。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。
[0016]圖1是傳動系統(tǒng)圖。
[0017]圖中序號說明:1X向電機、2承片臺、3主軸、4Y向電機、5Z向電機、6 Θ向電機；
[0018]圖2是全分布式結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明由機械和電器二大部分組成，
[0020]機械部分包括:X軸、Y軸、Z軸、軸4個方向的傳動系統(tǒng)，主軸、定位對準系統(tǒng)和壓縮空氣過濾系統(tǒng)。
[0021](I)X軸由一臺90BR)06型反應式步進電機，通過齒形帶輪和齒形帶帶動承片臺在圓導軌上左右往復運動,行程為240mm。
[0022](2) Y軸由一臺90BR)06型反應式步進電機，通過滾珠絲杠帶動固定在Y向溜板上的主軸在導軌上作步進當量為5Lm的直線移動。運動方向有重復、分度、單步3種，行程為170mm。如果要求更小的步進，只需更換一根螺距為2mm的滾珠絲杠，就能實現(xiàn)步進當量為2Lm的分度傳動要求。
[0023](3)Z軸由一臺60BF009型反應式步進步電機,通過絲杠帶動導向板在圓柱導向套內(nèi)上下運動，進而帶動主軸在Z方向作步進當量為5Lm的上下移動。運動方式有連續(xù)和單步二種，行程為30mm。
[0024](4) Θ軸由一臺45BF0032S型反應式步進電機，通過一對蝸輪副帶動承片臺作H向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)角范圍為O?360°，轉(zhuǎn)動方式有90°、60°、單步3種。
[0025](5)主軸本機采用功率為1.25kW，轉(zhuǎn)速為40000r/min的靜壓式中頻電主軸。
[0026](6)定位對準系統(tǒng)采用高倍固定倍數(shù)顯微鏡，以及同軸加環(huán)形的光源對準，顯微鏡能作上下，前后調(diào)整，固定在Y軸上，與主軸一起運動。
[0027](7)壓縮空氣過濾系統(tǒng)由二級油水過濾器和一級分水濾氣器組成。為靜壓電主軸提供潔凈的壓縮空氣。
[0028]電路控制部分設(shè)計
[0029](I)硬件控制系統(tǒng)設(shè)計本機采用自行設(shè)計的硬件控制系統(tǒng)。輸出電路是由X軸、Y軸、Z軸和H軸4組步進電機控制電路、3個繼電器電路、3個電磁閥電路、18個指示燈電路和一個報警電路所組成。整個控制電路為8塊板，與6組電源裝在一個放在主機下面的電氣柜中。其它變壓器和步進電機負載電阻，為減小其散熱對控制電路的影響，單獨放在一個變壓器電阻箱內(nèi)。
[0030](2)軟件設(shè)計整機各種功能控制軟件都固化在2片2716中。軟件設(shè)計的原則是，為減小故障源，盡力以軟代硬，并利用軟件特點，為用戶使用和維修方便，不僅設(shè)計了步距L的小數(shù)補償系統(tǒng)，還設(shè)計了系統(tǒng)故障自診和系統(tǒng)參數(shù)自檢功能程序，同時還設(shè)計了定位偏差記憶和自動定位功能。
【權(quán)利要求】
1.一種CzI晶體切割機，其特征在于:所述金剛石砂輪刀片在0.1?400m/s的切割速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進。所述晶體切割機在工控機控制下的Χ、Υ、Ζ、Θ四個方向微電機的精密驅(qū)動下，通過X、Y、Z向的往復運動以及Θ向360°的轉(zhuǎn)動，按照預設(shè)的尺寸將大晶體分割；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體切割機，其特征還在于，所述晶體切割機硬件控制系統(tǒng)設(shè)計，所述晶體切割機軟件控制的設(shè)計及定位。
【文檔編號】B28D5/02GK103612339SQ201310626912
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】孟博 申請人:天津工業(yè)大學