一种可重构的线锯加工系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种可重构的线锯加工系统，包括加工平台，加工平台上设有线锯运动装置和工件进给运动装置，线锯运动装置为往复式线锯运动装置或高速单向式线锯运动装置，工件进给运动装置包括夹具，夹具上设有进给装置，夹具为固定式夹具、自转式夹具或扭转式夹具中的任意一种。通过对线锯运动系统、工件进给系统、超声振动系统以及控制系统的模块化匹配和协同，实现满足不同切割优化目标。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种可重构的线锯加工系统，包括加工平台，加工平台上设有线锯运动装置和工件进给运动装置，线锯运动装置为往复式线锯运动装置或高速单向式线锯运动装置，工件进给运动装置包括夹具，夹具上设有进给装置，夹具为固定式夹具、自转式夹具或扭转式夹具中的任意一种。通过对线锯运动系统、工件进给系统、超声振动系统以及控制系统的模块化匹配和协同，实现满足不同切割优化目标。【专利说明】 —种可重构的线锯加工系统
本技术属于机械工程
，具体涉及一种可重构的线锯加工系统。
技术介绍
伴随工业产品的复杂化和IC产业的高速发展，工业企业对于器件的加工质量要求也是越来越高。碳化硅单晶材料以其卓越的物理机械性能，广泛的应用于高频、高温、功率的半导体器件及紫外探测技术等领域。而SiC单晶片的制造过程正朝着大直径、超薄方向发展，这对于晶片的制造过程提出了严峻的挑战。目前SiC单晶片的制造过程一般包括:单晶生长、切割、研磨、抛光而形成最终的成品。切割作为SiC单晶片制备的关键工序，对于后续的加工制造过程影响很大。如切片厚度较大或者表面不平度较大，根据误差复映原理，会导致后续的研磨工序花费大量的时间，或者无法达到研磨工序的要求；对于切割时间因素的考虑，在切割直径大于102mm的超薄(厚度小于等于0.5mm)切割过程中，现有的WXD170往复式金刚石线锯加工机床上，在满足切割工序表面质量、线锯保证一次完成一片的切割要求约束下，切割时间大概是24小时左右，因此加工效率是要考虑的；此外，加工过程的稳定性严重的影响晶片表面质量和加工效率，在目前的线锯加工机床上，由于其本身的特性，随着切割过程的不断进行，加工过程的力、工件与线锯的接触长度、线锯的磨损等都随加工时间变化，这就导致线锯崩断或者晶片崩碎问题，严重影响加工表面质量和加工效率。现有的加工平台WXD170型往复金刚石线旋转点切割机，该设备的往复式线锯运动控制装置仅能调节线锯的速度，工件的进给和旋转采用独立的控制装置，可以改变工件的横向和纵向运动以及工件的旋转速度，切割工艺参数恒定，控制装置之间没有进行协调，这样导致的问题是:在切割过程中随着工件的切割直径的不断减少和线锯换向动作的周期进行，线锯与工件之间的接触弧长发生动态变化以及线锯的磨损，丛而导致切割力的动态变化，使得切割过程稳定性差，经常出现切片崩碎、材料去除率低、昂贵的线锯浪费严重、切割效率低的问题。因此，本技术专利根据大直径超薄SiC单晶片实际切割过程中存在问题，为了优化和达到不同的线锯切割过程工艺需求目标，结合重构制造系统的理论，针对不同的生产批量的硬脆材料的加工需求，对该线锯加工平台进行模块化重构，按照不同的定制产品的需求实现不同的平台。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可重构的线锯加工系统，以解决现有切割机床只能固定为一种形式，不能方便的满足不同产品的不同需求，经常出现切片崩碎、材料去除率低、昂贵的线锯浪费严重、切割效率低的问题。本技术所采用的技术方案是，一种可重构的线锯加工系统，包括加工平台，力口工平台上设有线锯运动装置和工件进给运动装置，线锯运动装置为往复式线锯运动装置或高速单向式线锯运动装置，工件进给运动装置包括夹具，夹具上设有进给装置，夹具为固定式夹具、自转式夹具或扭转式夹具中的任意一种。本技术的特点还在于，往复式线锯运动装置包括竖直设置在加工平台上的凹形支撑板，支撑板的一侧由顶部至底部依次设有张紧轮、两个小导轮和一个过轮，支撑板上还设有冷却管道，支撑板的凹口位于工件进给运动装置的夹具旁，加工平台上还设有线锯滚筒，线锯滚筒上缠绕有若干圈线锯，线锯的一端经张紧轮、两个小导轮和过轮绕回线锯滚筒，线锯滚筒的一端连接有滚筒电机。高速单向式线锯运动装置包括竖直设置在加工平台上的凹形支撑板，支撑板的一侧由顶部至底部依次设有张紧轮、两个小导轮和一个过轮，支撑板上还设有冷却管道，支撑板的凹口位于工件进给运动装置的夹具旁，加工平台上还设有支撑架，支撑架的顶部水平并列设有线锯驱动轮和包角调整轮，线锯驱动轮上缠绕有线锯，线锯的一端从包角调整轮、张紧轮、两个小导轮和过轮绕回线锯驱动轮，线锯驱动轮的一端连接有滚筒电机。工件进给装置旁还设有超声波振动装置，超声波振动装置包括超声波振动发生器，超声波振动发生器的变幅杆位于工件进给运动装置的夹具旁且与线锯接触，超声波振动发生器通过超声波冷却液管道连接有冷却装置。工件进给装置还连接有控制装置，控制装置包括设置在夹具上的传感器，传感器通过导线连接有计算机。本技术的有益效果是，通过对线锯运动系统、工件进给系统、超声振动系统以及控制系统的模块化匹配和协同，实现满足不同切割优化目标的重构线锯加工装置，本技术可以分别满足提高切割生产效率、切割工件的表面质量、切割过程的最低成本、切割过程稳定性、切割过程线锯磨损最低等单优化目标的目的，同时可以根据多目标优化的数学模型和优化方法，获得多目标优化同时优化时，通过不同模块的配置和满足多目标优化的目标，为贵重脆性材料的切割提供了低成本的、柔性的、多目标优化的重构加工系统平台，解决了现有技术在切割过程中容易出现切片崩碎，材料去除率低，以及切割效率低的问题。【专利附图】【附图说明】图1是本技术一种可重构的线锯加工系统往复式线锯运动装置的结构示意图；图2是本技术一种可重构的线锯加工系统高速单向式线锯运动装置的结构示意图；图3是本技术一种可重构的线锯加工系统实施例1的结构示意图；图4是本技术一种可重构的线锯加工系统实施例2的结构示意图；图5是本技术一种可重构的线锯加工系统实施例3的结构示意图；图6是本技术一种可重构的线锯加工系统实施例4的结构示意图；图7是本技术一种可重构的线锯加工系统实施例5的结构示意图；图8是本技术一种可重构的线锯加工系统实施例6的结构示意图；图9是本技术一种可重构的线锯加工系统实施例7的结构示意图。图中，1.线锯滚筒，2.线锯，3.张紧轮，4.冷却管道，5.小导轮，6.滚筒电机，7.过轮，8.冷却液槽，9.线锯驱动轮，10.包角调整轮，11.驱动轮电机，15.加工平台，16.支撑板，17.发生器，18，超声波冷却液管道，20.传感器，21.支撑架，22.固定式夹具，23.自转式夹具，24.扭转式夹具。【具体实施方式】下面结合附图和【具体实施方式】对本技术进行详细说明。本技术提供了一种可重构的线锯加工系统，包括线锯运动装置、工件进给运动装置、超声波振动装置和控制装置。具体包括加工平台15，加工平台15上设有线锯运动装置和工件进给运动装置，线锯运动装置为往复式线锯运动装置或高速单向式线锯运动装置，工件进给运动装置包括夹具，夹具上设有进给装置，夹具为固定式夹具22、自转式夹具23或扭转式夹具24中的任意一种。其中，工件进给装置旁还设有超声波振动装置，超声波振动装置包括超声波振动发生器17，超声波振动发生器17的变幅杆位于工件进给运动装置的夹具旁且与线锯2接触，超声波振动发生器17通过超声波冷却液管道18连接有冷却装置；工件进给装置还连接有控制装置，控制装置包括设置在夹具上的传感器20，传感器20通过导线连接有计算机。参见图1，往复式线锯运动装置包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李淑娟，王鑫，崔丹，刘永，赵智渊，李言，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：实用新型
国别省市：