斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置及方法，该装置的驱动线锯单元安装在进给单元上，由进给单元驱动往下做进给运动，所述斜向超声振动单元包括导轮、变幅杆、超声波发生装置、控制装置以及可变角度圆盘支架，所述导轮安装在变幅杆前端，与驱动线锯单元中的锯丝内侧接触，变幅杆后端通过换能器与超声波发生装置连接，由变幅杆连接的导轮将超声振动传递给锯丝，使锯丝产生斜向振动，同时锯丝向下进给，对工件进行切割；所述超声波发生装置安装在可变角度圆盘支架的一个1/4圆盘夹具上，超声波发生装置可以在1/4圆盘夹具上实现以导轮为圆心的刚体旋转，实现调节变幅杆与锯丝之间夹角，达到斜向超声振动的目的。

Oblique ultrasonic vibration assisted diamond wire saw cutting device and method

The invention relates to an oblique ultrasonic vibration auxiliary diamond wire saw cutting device and method. The driving wire saw unit of the device is mounted on the feed unit, and the feed unit is driven by the feed unit to do the feed movement. The oblique ultrasonic vibration unit includes the guide wheel, the amplitude swing rod, the ultrasonic generator, the control device, and the variable angle. The guide wheel is mounted on the front end of the horn, contact with the saw wire in the drive wire saw unit. The rear end of the horn is connected to the ultrasonic generator by the transducer. The guide wheel connected by the horn is transmitted to the saw wire by the guide wheel connected by the horn, and the saw wire is inclined to vibrate, and the wire is fed down to the workpiece. The ultrasonic generator is installed on a 1/4 disc fixture of the variable angle disc bracket. The ultrasonic generator can realize the rotation of the rigid body with the guide wheel on the 1/4 disc fixture to realize the angle between the swing pole and the saw wire to achieve the purpose of oblique ultrasonic vibration.

【技术实现步骤摘要】
斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置及方法
本专利技术涉及一种金刚石线锯切割装置，尤其是一种超声振动辅助金刚石线锯切割装置。
技术介绍
在硬脆材料如单晶硅、碳化硅等的加工过程中，锯切是第一道工序，锯切表面质量的好坏直接关系到后期研磨及抛光的工作量。工业上对单晶硅切割多使用金刚石线锯切割。(2)(0)(0)(0)年后，出现了引入超声振动的金刚石线锯切割工艺（按超声振动方向分为：横向超声振动和纵向超声振动）；相比于传统金刚石线锯切割工艺，施加了超声振动的金刚石线锯切割工艺的锯切力更小，材料去除率更高，加工表面质量更好。但同时两种超声振动辅助线锯切割工艺各有不同优缺点，目前一般所采用的超声振动辅助线锯切割装置只是固定横向或纵向施加超声振动，不能调整超声振动方向和线锯进给方向之间的角度。固定方向的超声振动辅助金刚石线锯切割工艺中，对于纵向超声振动辅助金刚石线锯切割加工来说，由于超声振动方向与金刚石线锯切割方向相同，线锯与工件之间始终保持接触，导致生热较多，温度较高，金刚石磨粒石墨化，降低金刚石线锯的使用寿命；横向超声振动辅助金刚石线锯切割过程中，线锯一方面受横向超声激励产生有利的高频横向振动，另一方面在动态随机锯切力激励下会产生不利的低频颤振，影响超声振动效果。
技术实现思路
本专利技术提出一种斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置及方法，其目的是通过施加斜向超声振动在锯丝上进行硬脆材料的切割，可以提高锯切速度，减小加工过程中的锯切力，降低工件表面粗糙度。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置，包括锯丝进给单元、工件回转单元、斜向超声振动单元、线锯单元，所述驱动线锯单元安装在进给单元上，由进给单元驱动往下做进给运动，所述斜向超声振动单元包括导轮、变幅杆、超声波发生装置、控制装置以及可变角度圆盘支架，所述导轮安装在变幅杆前端，与驱动线锯单元中的锯丝内侧接触，变幅杆后端通过换能器与超声波发生装置连接，由变幅杆连接的导轮将超声振动传递给锯丝，使锯丝产生斜向振动，同时锯丝向下进给，对工件进行切割；所述超声波发生装置安装在可变角度圆盘支架的一个1/4圆盘夹具上，超声波发生装置可以在1/4圆盘夹具上实现以导轮为圆心的刚体旋转，实现调节变幅杆与锯丝之间夹角，达到斜向超声振动的目的。所述线锯单元包括第一、二张紧轮第一至第三导向轮、卷丝装置以及锯丝，第一、二张紧轮安装在锯丝进给单元上，可通过第一、二张紧轮来调节锯丝张紧，第一至第三导向轮安装在锯丝进给单元上，用于改变锯丝方向，起到导向的作用，卷丝装置安装在锯丝进给单元上，以实现卷丝，布丝的功能；锯丝依次绕过卷丝装置，第一张紧轮、第二导向轮、第一导向轮、第三导向轮、第二张紧轮回到卷丝装置。所述工件回转单元包括回转工作台、轴向进给装置，回转工作台上粘接工件，回转工作台安装在轴向进给装置上，轴向进给装置通过横向进给装置安装在基座上。所述控制装置连接换能器，用于控制换能器工作。一种斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置的使用方法，将工件粘接在回转工作台上，由回转工作台带动作回转运动，线锯在卷丝装置的带动下做单向运动，实现主要切割运动，同时锯丝、第一、二张紧轮，、第一至第三导向轮，，向下运动，实现锯丝的进给运动，斜向超声振动单元中的控制装置控制超声波发生装置中的换能器工作，通过与变幅杆连接的导轮将超声振动传递给锯丝，使锯丝产生斜向振动，同时锯丝向下进给，对工件进行切割，调节变幅杆与锯丝之间夹角，使超声波发生装置实现斜向超声振动。本专利技术的有益效果是：（1）斜向超声振动由同频率同相位的横向超声振动和纵向超声振动的合成；（2）兼顾了横向超声振动时锯丝与工件断续接触，金刚石颗粒不断的锤击、冲击、抛磨和刮擦工件表面的特性和纵向超声振动时排屑条件好的特性；（3）降低单一方向超声振动带来的不利影响。附图说明图1为本专利技术的斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置结构示意图。具体实施方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。如图1所示，一种斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置，包括锯丝进给单元A、工件回转单元B、斜向超声振动单元C以及线锯单元D。进给单元A安装在基座上，用于驱动线锯单元D往下移动做进给运动。工件回转单元B包括回转工作台8、工件9以及轴向进给装置10。工件9通过使用一种特制的粘接蜡粘在回转工作台8上，回转工作台8安装在轴向进给装置10上，横向进给装置安装在基座上。斜向超声振动单元C包括导轮11、变幅杆12、超声波发生装置13、控制装置14以及可变角度圆盘支架15。导轮11安装在变幅杆12前端，与锯丝7内侧接触，其中导轮7外壳材料选择为高分子材料，可拆卸更换。变幅杆12另一端通过换能器与超声波发生装置13连接。线锯单元D包括第一、二张紧轮1，2、第一至第三导向轮3，4，5、卷丝装置6以及锯丝7。第一、二张紧轮1，2安装在锯丝进给单元A上，可通过特定的装置来调节锯丝张紧，第一至第三导向轮3，4，5安装在锯丝进给单元A上，其作用是改变锯丝方向，起到导向的作用，卷丝装置6也是安装在锯丝进给单元A上，以实现卷丝，布丝的功能。锯丝7依次绕过卷丝装置6，第一张紧轮1、第二导向轮4、第一导向轮3、第三导向轮5、第二张紧轮2回到卷丝装置6。本专利技术的使用方法与工作原理：工件9粘接在回转工作台8上，由回转工作台8带动作回转运动，线锯7在卷丝装置6的带动下做单向运动，实现主要切割运动，锯丝7采用的是固结金刚石线锯。同时锯丝7、第一、二张紧轮1，2、第一至第三导向轮3，4，5向下运动，实现锯丝的进给运动。斜向超声振动单元C中控制装置14控制超声波发生装置13中的换能器工作，通过与变幅杆12连接的导轮11将超声振动传递给锯丝7，使锯丝7产生斜向振动，同时锯丝7向下进给，对工件9进行切割。超声波发生装置13安装在可变角度圆盘支架15的一个1/4圆盘夹具上，超声波发生装置13可以在圆盘上实现以导轮11为圆心的刚体旋转，以此来实现调节变幅杆12与锯丝7之间夹角的功能，达到斜向超声振动的目的。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置，包括锯丝进给单元、工件回转单元、斜向超声振动单元、线锯单元，所述驱动线锯单元安装在进给单元上，由进给单元驱动往下做进给运动，其特征在于：所述斜向超声振动单元包括导轮(11)、变幅杆(12)、超声波发生装置(13)、控制装置(14)以及可变角度圆盘支架(15)，所述导轮(11)安装在变幅杆(12)前端，与驱动线锯单元中的锯丝(7)内侧接触，变幅杆(12)后端通过换能器与超声波发生装置(13)连接，由变幅杆(12)连接的导轮(11)将超声振动传递给锯丝(7)，使锯丝(7)产生斜向振动，同时锯丝(7)向下进给，对工件(9)进行切割；所述超声波发生装置(13)安装在可变角度圆盘支架(15)的一个1/4圆盘夹具上，超声波发生装置(13)可以在1/4圆盘夹具上实现以导轮(11)为圆心的刚体旋转，实现调节变幅杆(12)与锯丝(7)之间夹角，达到斜向超声振动的目的。

【技术特征摘要】
1.一种斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置，包括锯丝进给单元、工件回转单元、斜向超声振动单元、线锯单元，所述驱动线锯单元安装在进给单元上，由进给单元驱动往下做进给运动，其特征在于：所述斜向超声振动单元包括导轮(11)、变幅杆(12)、超声波发生装置(13)、控制装置(14)以及可变角度圆盘支架(15)，所述导轮(11)安装在变幅杆(12)前端，与驱动线锯单元中的锯丝(7)内侧接触，变幅杆(12)后端通过换能器与超声波发生装置(13)连接，由变幅杆(12)连接的导轮(11)将超声振动传递给锯丝(7)，使锯丝(7)产生斜向振动，同时锯丝(7)向下进给，对工件(9)进行切割；所述超声波发生装置(13)安装在可变角度圆盘支架(15)的一个1/4圆盘夹具上，超声波发生装置(13)可以在1/4圆盘夹具上实现以导轮(11)为圆心的刚体旋转，实现调节变幅杆(12)与锯丝(7)之间夹角，达到斜向超声振动的目的。2.根据权利要求1所述的斜向超声振动辅助金刚石线锯切割装置，其特征在于：所述线锯单元包括第一、二张紧轮(1，2)、第一至第三导向轮(3，4，5)、卷丝装置(6)以及锯丝(7)，第一、二张紧轮(1，2)安装在锯丝进给单元上，可通过第一、二张紧轮(1，2)来调节锯丝张紧，第一至第三导向轮(3，4，5)安装在锯丝进给单元上，用于改变锯丝（7）方向，起到导向的作用，卷丝装置(6)安装在锯丝进给...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳，汪锐，潘涛，李德蔺，郭明壮，
申请(专利权)人：上海理工大学，江苏三菱磨料磨具有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31