本發(fā)明涉及一種在線鋸切割棒料過(guò)程中改善加工過(guò)程而提高切片表面質(zhì)量的工件加載裝置，屬于切割加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳化硅(sic)、硅(si)、蘭寶石等硬脆晶體材料因具有優(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。目前這些晶體的切片加工一般使用多線鋸切割技術(shù)，具有切縫窄、出片率高等優(yōu)點(diǎn)?，F(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(也稱(chēng)為金剛線)往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)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(guò)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，切除的碎屑隨著鋸絲的運(yùn)動(dòng)和冷卻液的沖刷被帶出切縫，實(shí)現(xiàn)切屑的排出。金剛石鋸絲本身具有直徑小柔性大的特點(diǎn)，使得鋸絲在切割中極易發(fā)生彎曲變形。線鋸切割跨距長(zhǎng)、切縫窄，使得被加工工件切口兩端的切屑較切口中部位置更容易排出，切割時(shí)間積累后使得切口兩端被切除的材料較切口中部位置多而鋸絲發(fā)生彎曲，在切片表面形成弧形而不是平行的切痕，切片的表面質(zhì)量大大降低，影響后續(xù)的加工。這種現(xiàn)象在被加工晶棒直徑較大時(shí)顯得尤為突出，過(guò)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，甚至導(dǎo)致斷絲。

中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)cn2015102465968公開(kāi)的一種用于線鋸切割的超聲振動(dòng)彈性加載裝置，雖然提高了切割效率提高表面質(zhì)量，但是也明顯提高了進(jìn)給裝置的成本。

cn2014103802930公開(kāi)的一種用于線鋸切割加工的進(jìn)給量可調(diào)節(jié)的工件進(jìn)給方法及裝置，可以減少切割中的鋸絲彎曲，但是需要人工調(diào)節(jié)操作不便捷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)目前采用金剛線切割晶體棒料時(shí)，由于切縫窄導(dǎo)致靠近切口中部的切屑難以排出，造成的同一弦長(zhǎng)上切口端部與中部不能被同步切削、鋸絲易彎曲變形造成切片表面不平行的切割紋等突出問(wèn)題，提供一種固結(jié)磨料線鋸切割過(guò)程中加速切屑排出，改善加工過(guò)程而提高線鋸切割加工表面質(zhì)量的工件加載裝置。

本發(fā)明的提高線鋸切割加工表面質(zhì)量的工件加載裝置，采用以下技術(shù)方案：

該裝置，包括工作臺(tái)和載料臺(tái)，工作臺(tái)上設(shè)置有豎直導(dǎo)軌，載料臺(tái)安裝在工作臺(tái)的導(dǎo)軌上，工作臺(tái)上安裝有輪盤(pán)，輪盤(pán)與電機(jī)連接，載料臺(tái)通過(guò)連桿與輪盤(pán)連接，連桿的兩端分別與載料臺(tái)和輪盤(pán)鉸接；

將工件固定于載料臺(tái)上，鋸絲在保持豎直方向上往復(fù)走絲的同時(shí)沿水平方向向工件進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)鋸絲與工件接觸、壓緊和切割加工，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿驅(qū)動(dòng)載料臺(tái)在工作臺(tái)上沿導(dǎo)軌上豎向往復(fù)移動(dòng)。

所述工作臺(tái)上的導(dǎo)軌為燕尾槽滑軌。

所述輪盤(pán)上設(shè)有長(zhǎng)條孔，連桿與輪盤(pán)的鉸軸處于所述長(zhǎng)條孔中?？梢酝ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)連桿端部在長(zhǎng)條孔中的位置控制載料臺(tái)的往復(fù)行程長(zhǎng)度。

在工作臺(tái)豎直方向上通過(guò)導(dǎo)軌安裝用于裝夾棒料的載料臺(tái)，鋸切時(shí)，鋸絲在保持豎直方向上往復(fù)走絲的同時(shí)沿水平方向向工件進(jìn)給，實(shí)現(xiàn)鋸絲與工件接觸、壓緊和切割加工，同時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿連接載料臺(tái)，形成一個(gè)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使載料臺(tái)能夠在工作臺(tái)的導(dǎo)軌上進(jìn)行往復(fù)移動(dòng)。

上述裝置加工裝配容易、成本低，調(diào)控方便。在使用時(shí)，只需將工件固定于載料臺(tái)上，并根據(jù)工件直徑調(diào)節(jié)好連桿端部位置即可開(kāi)始工作，導(dǎo)輪上的金剛線在豎直方向上往復(fù)走絲，向工件水平進(jìn)給切割，載料臺(tái)在工作臺(tái)上做豎直方向的往復(fù)移動(dòng)。當(dāng)載料臺(tái)沿著工作臺(tái)向下移動(dòng)時(shí)，此時(shí)工件靠近下導(dǎo)輪，以切口長(zhǎng)度的中心位置為原點(diǎn)，設(shè)切口長(zhǎng)度向上方向?yàn)檎担蛳聻樨?fù)值，則切口長(zhǎng)度x1為-l/2≤x1≤l/3部分所受的切削力較x2為l/3≤x2≤l/2部分所受的切削力大，此時(shí)切縫下方的切除材料多；當(dāng)載料臺(tái)沿著工作臺(tái)向上移動(dòng)時(shí)，此時(shí)工件靠近上導(dǎo)輪，以切口長(zhǎng)度的中心位置為原點(diǎn)，切口長(zhǎng)度x1為-l/2≤x1≤-l/3部分所受的切削力較x2為-l/3≤x2≤l/2部分所受的切削力小，此時(shí)切縫上方的切除材料多。一個(gè)往復(fù)周期后同一弦長(zhǎng)上的各點(diǎn)所受等效切削力大小基本一致，各點(diǎn)基本實(shí)現(xiàn)同步切割，消除了切割紋不平行的現(xiàn)象，易于后續(xù)工序的加工。此外，工件在兩個(gè)導(dǎo)輪之間做豎直方向上的往復(fù)移動(dòng)運(yùn)動(dòng)，增加了鋸絲與工件之間的相對(duì)位移促進(jìn)切屑的排出，減少切屑對(duì)加工表面的刻劃，減少表面切痕。

本發(fā)明通過(guò)在工作臺(tái)與載料臺(tái)之間形成曲柄滑塊機(jī)構(gòu)，使工件裝夾在載料臺(tái)上能夠相對(duì)于工作臺(tái)沿滑軌與金剛線走絲方向做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)工件在導(dǎo)輪之間豎直方向上的往復(fù)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)一個(gè)往復(fù)周期中同一弦長(zhǎng)上的各點(diǎn)所受等效切削力大小基本一致，實(shí)現(xiàn)各點(diǎn)基本同步切割，消除了因切削力分布不均勻?qū)е碌那懈罴y不平行的現(xiàn)象；通過(guò)增加鋸絲與被加工工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)促進(jìn)切屑排成的功能，避免因切口過(guò)長(zhǎng)使切屑在切口中部聚集而帶來(lái)鋸絲嚴(yán)重磨損或切片表面質(zhì)量下降的現(xiàn)象。尤其適用于固結(jié)磨料線鋸切割高硬度大尺寸晶體棒料的情況。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明提高線鋸切割加工表面質(zhì)量的工件進(jìn)給裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是圖1的左視圖。

圖3是圖2中a-a的剖視圖。

圖中：1、工作臺(tái)，2、載料臺(tái)，3、連桿，4、輪盤(pán)，5、導(dǎo)輪，6、工件，7、鋸絲，8、長(zhǎng)條孔，9、電機(jī)。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的提高線鋸切割加工表面質(zhì)量的工件加載裝置，包括工作臺(tái)1和載料臺(tái)2，工作臺(tái)1豎直方向上設(shè)置有導(dǎo)軌，載料臺(tái)2安裝在工作臺(tái)1的導(dǎo)軌上。工作臺(tái)1的導(dǎo)軌為燕尾槽滑軌，如圖3。工作臺(tái)1上安裝有輪盤(pán)4，輪盤(pán)4與電機(jī)9連接，電機(jī)9也安裝在工作臺(tái)1上，參見(jiàn)圖2。載料臺(tái)2通過(guò)連桿3與輪盤(pán)4連接，輪盤(pán)4上設(shè)有長(zhǎng)條孔8，連桿3一端與載料臺(tái)2鉸接，連桿3的另一端與輪盤(pán)4鉸接，鉸軸處于長(zhǎng)條孔8中，可通過(guò)調(diào)節(jié)鉸軸在長(zhǎng)條孔8中的位置改變連桿3在載料臺(tái)2與輪盤(pán)4之間的有效長(zhǎng)度，控制載料臺(tái)2往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程。

上述裝置在使用時(shí)，將工件6固定在載料臺(tái)2上，啟動(dòng)電機(jī)8，驅(qū)動(dòng)輪盤(pán)4轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)連桿3帶動(dòng)載料臺(tái)2在工作臺(tái)1的燕尾槽滑軌上沿豎直方向做往復(fù)移動(dòng)。設(shè)定進(jìn)給速度后，鋸絲7張緊在導(dǎo)輪5上，整體沿水平方向向工件6進(jìn)給，鋸絲7同時(shí)沿豎直方向往復(fù)走絲運(yùn)動(dòng)，開(kāi)始切割工件6。

當(dāng)載料臺(tái)2沿著工作臺(tái)1的燕尾槽滑軌向下移動(dòng)時(shí)，此時(shí)工件6靠近下導(dǎo)輪，以切口長(zhǎng)度的中心位置為原點(diǎn)，設(shè)切口長(zhǎng)度向上方向?yàn)檎?，向下為?fù)值，則切口長(zhǎng)度x1為-l/2≤x1≤l/3部分所受的切削力較x2為l/3≤x2≤l/2部分所受的切削力大；而當(dāng)載料臺(tái)2沿著工作臺(tái)1的燕尾槽滑軌向上移動(dòng)時(shí)，此時(shí)工件6靠近上導(dǎo)輪，以切口長(zhǎng)度的中心位置為原點(diǎn)，切口長(zhǎng)度x1為-l/2≤x1≤-l/3部分所受的切削力較x2為-l/3≤x2≤l/2部分所受的切削力小。一個(gè)往復(fù)周期后工件6同一弦長(zhǎng)上的各點(diǎn)所受等效切削力大小基本一致，各點(diǎn)基本實(shí)現(xiàn)同步切割，消除了切割紋不平行的現(xiàn)象，改善表面切痕，易于后續(xù)工序的加工。

當(dāng)切割工件6的切口長(zhǎng)度較小時(shí)，可以將連桿3端部在輪盤(pán)4上長(zhǎng)條孔8上的位置向靠近輪盤(pán)4軸心的方向調(diào)節(jié)，從而使載料臺(tái)2的往復(fù)行程減短，以匹配工件6的切口長(zhǎng)度。

當(dāng)切割工件6的切口長(zhǎng)度較大時(shí)，可以將連桿3端部在輪盤(pán)4上長(zhǎng)條孔8上的位置向遠(yuǎn)離輪盤(pán)4軸心的方向調(diào)節(jié)，從而使載料臺(tái)2的往復(fù)行程增加，以匹配工件6的切口長(zhǎng)度。

本發(fā)明中涉及的鋸絲7的水平方向進(jìn)給驅(qū)動(dòng)方式和豎直方向上往復(fù)走絲方式以及工件6在載料臺(tái)2上的固定方式等可采用現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)。