微機控制多線切割機的製作方法

2023-07-10 16:47:51

專利名稱：：微機控制多線切割機的製作方法
技術領域：
：本實用新型涉及一種線切割機，尤其是一種微機控制多線切割機。
背景技術：
：石英晶體諧振器是電子信息產品的關鍵器件，普遍應用於電子、通訊、航空、航天、工業設備、儀器儀表、家用電器等多個領域。目前，將石英晶體切割成石英晶片普遍使用的是多刀切割機，如中國專利公開的一種"石英晶體多刀切割工具機"(ZL97206157.6，公開號為CN2298115Y，公告日1998.11.25)，它包括床架，工作檯升降定位恆定裝置，機械傳動切割裝置，加砂裝置，潤滑裝置及控制裝置組成，特點是，所述工作檯升降定位恆定裝置的定位導柱為三根，一根為主導柱，另兩根為副導柱，它們分別與直線軸承為動配合，主副導柱分別經下壓蓋，升降支架連為一體。這種多刀切割機，由於切割精度低，晶片的角度差(角度秒)沒有達到要求，原材料損耗大，且效率低，切48根晶棒(每扳)需要48小時。本申請人:曾設計了一種"微機控制晶體線切割機"(中國專利，ZL03203217.X，公開號為CN2597171Y，公告日2004.01.07)，它包括機架、繞絲滾筒組、工作檯、減速箱及差動往返變向機構、鋼絲線、夾具、攪拌輪、送砂泵，其控制部分採用計算機，其特徵在於繞絲滾筒組包括一個主動滾筒和兩個被動滾筒，在機架正面設置繞絲滾筒組和工作檯、背面設置偏擺臂和張力補償輪，左惻面設置放線輪和收線輪，若干走線導向輪將鋼絲線由放線輪送出經由繞絲滾筒組返回收線輪形成一鋼絲線通路。它操作直觀、簡便、穩定可靠，動作協調，鋼絲線安裝、工件安裝方便，適用於切割矽單晶體、石英晶體、陶瓷、寶石以及各種硬質材料，可廣泛地應用於無線電及電子元件行業。它雖然切割精度有了很大的提高，但由於採用機械減速箱主傳動，工作效率也不高。
實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種微機控制多線切割機，它切割精度和工作效率高。為達到上述目的，本實用新型採取的解決方案是一種微機控制多線切割機，它包括機架、工作檯、金屬線、研磨液供給機構，其控制部分採用主基板編程控制CPU模塊，主基板編程控制CPU模塊參數通過觸摸顯示屏設置，主基板編程控制CPU模塊通過光纖控制伺服放大器，伺服放大器控制伺服電機，機架內至少裝有六臺伺服放大器和六臺伺服電機即伺服放大器一、伺服放大器二、伺服放大器三、伺服放大器四、伺服放大器五、伺服放大器六和伺服電機一、伺服電機二、4伺服電機三、伺服電機四、伺服電機五、伺服電機六，工作檯設置在機架內其升降由伺服電機三控制，在工作檯上方設置三個旋轉羅拉，該三個旋轉羅拉呈等腰三角形布局且由伺服電機四控制，安裝在機架內的研磨液供給機構引出金剛砂液噴管，金剛砂液噴管的出口在三個旋轉羅拉所呈等腰三角形的中間，放線輪安裝在機架中並由伺服電機一控制，放線張力傳感器安裝在機架中處於放線輪之後並由伺服電機二控制，收線輪安裝在機架中並由伺服電機六控制，收線張力傳感器安裝在機架中處於收線輪之前並由伺服電機五控制，金屬線從放線輪出來經過放線張力傳感器，在三個呈等腰三角形布局的旋轉羅拉上平行繞幾百圈，在等腰三角形體的底面形成一個幾百根平行金屬線組成的切割面，金屬線經過收線輪再至放線輪，主基板編程控制CPU模塊通過伺服放大器控制伺服電機的轉速與方向，使旋轉羅拉及放線輪、收線輪作往復迴轉，從而使幾百根金屬線作往復運動，並由放線張力傳感器和收線張力傳感器將金屬線的張力反饋到伺服放大器，保持金屬線張力的恆定，同時工作檯在伺服電機三控制下以設定速度上升使工件與切割面接觸，並保持一定的壓力。該微機控制多線切割機採用主基板編程控制CPU模塊通過光纖控制伺服放大器，直接讀取定位數據進行操作，利用主基板編程控制CPU模塊的數據控制伺服電機的轉速/方向和高精度定位，從而使旋轉羅拉及收線輪、放線輪作往復迴轉，使幾百根金屬線作高速(350-450米/分鐘)往復運動，並由放線張力傳感器和收線張力傳感器將金屬線的張力反饋到伺服放大器，進行高速運算控制，保持金屬線張力的恆定，同時工作檯在伺服放大器三及伺服電機三控制下以設定速度上升使工件(晶體)與切割面接觸，並保持一定的壓力。由於金剛砂液噴管的出口在三個旋轉羅拉所呈等腰三角形的中間，在切割面上均布噴射金剛砂液，從而達到工件被切割的目的。它切割精度和工作效率高。圖1是微機控制多線切割機工作原理圖。圖2是微機控制多線切割機主視結構示意圖。圖3是微機控制多線切割機側視結構示意圖。圖4是排線機構示意圖。圖中1、觸摸顯示屏，2、主基板編程控制CPU模塊，3、伺服放大器一，4、伺服電機一，5、放線輪，6、伺服放大器二，7、伺服電機二，8、放線張力傳感器，9、伺服放大器三，10、伺服電機三，11、工作檯，12、伺服放大器四，13、伺服電機四，14、旋轉羅拉，15、伺服放大器五，16、伺服電機五，17、收線張力傳感器，18、伺服放大器六，19、伺服電機六，20、收線輪，21、伺服放大器七，22、伺服電機七，23、排線輪，24、金屬線，25、機架，26、金剛砂液噴管，27、排線絲杆，28、排線傳感器。具體實施方式下面結合實施例及其附圖對本實用新型再作描述。參見圖1-圖3，一種微機控制多線切割機，它包括機架25、工作檯ll、金屬線24、研磨液供給機構，其控制部分採用主基板編程控制CPU模塊2，主基板編程控制CPU模塊2參數通過觸摸顯示屏1設置，主基板編程控制CPU模塊2通過光纖控制伺服放大器，伺服放大器控制伺服電機，機架25內至少裝有六臺伺服放大器和六臺伺服電機即伺服放大器一3、伺服放大器二6、伺服放大器三9、伺服放大器四12、伺服放大器五15、伺服放大器六18和伺服電機一4、伺服電機二7、伺服電機三10、伺服電機四13、伺服電機五16、伺服電機六19，工作檯11設置在機架25內其升降由伺服電機三10控制，在工作檯11上方設置三個旋轉羅拉14,該三個旋轉羅拉14呈等腰三角形布局且由伺服電機四13控制，安裝在機架25內的研磨液供給機構引出金剛砂液噴管26，金剛砂液噴管26的出口在三個旋轉羅拉14所呈等腰三角形的中間，放線輪5安裝在機架25中並由伺服電機一4控制，放線張力傳感器8安裝在機架25中處於放線輪5之後並由伺服電機二7控制，收線輪20安裝在機架25中並由伺服電機六19控制，收線張力傳感器17安裝在機架25中處於收線輪20之前並由伺服電機五16控制，金屬線24從放線輪5出來經過放線張力傳感器8，在三個呈等腰三角形布局的旋轉羅拉14上平行繞幾百圈，在等腰三角形體的底面形成一個幾百根平行金屬線24組成的切割面，金屬線24經過收線輪20再至放線輪5，主基板編程控制CPU模塊2通過伺服放大器控制伺服電機的轉速與方向，使旋轉羅拉14及放線輪5、收線輪20作往復迴轉，從而使幾百根金屬線24作往復運動，並由放線張力傳感器8和收線張力傳感器17將金屬線24的張力反饋到伺服放大器，保持金屬線24張力的恆定，同時工作檯11在伺服電機三10控制下以設定速度上升使工件與切割面接觸，並保持一定的壓力。參見圖2和圖3，所述的三個旋轉羅拉14都刻有幾百個間隔相同的同心圈，它們由既耐磨又韌性的非金屬材料製成。幾百個間隔相同的同心圈即幾百條線槽，金屬線24繞在這些線槽上，帶著金剛砂液噴管26噴出的金剛砂液往復迴轉。如果旋轉羅拉14是金屬的，則金屬線24很快被磨斷。現在，三個旋轉羅拉14和金屬線24之間既不產生滑動，又不易被金屬線24切入，保持金屬線24在固定的線槽內運動。非金屬材料一般上用塑料比較好。參見圖2和圖3,所述的三個旋轉羅拉14配置三主軸傳動機構，三主軸傳動機構軸承潤滑部位設置了蒸汽壓縮式製冷系統雙閉路循環機構。這樣可在不同環境溫度下，保持主軸溫度在一定範圍內任意可調，防止主軸因溫度過高而影響工具機精度，並可有效延長工具機的使用壽命。參見圖2和圖3，所述的三個旋轉羅拉14配置的三主軸傳動機構徑向跳動在0.005mm範圍內，三個旋轉羅拉14平行度《0.03mm,三個旋轉羅拉14與工作檯11縱橫向平行度《0.02mm。參見圖2和圖3，所述的金屬線24細度為0.16ram-0.18mm。本實施例採用的光纖為MELSERV0—J3系列伺服電機光纖。參見圖l-圖3，金屬線24在高速往復運轉切割中，張力控制不好，金屬線24很容易蹦斷，或松垮。這是由於(1)金屬線24在切割瞬間往復運動的過程中，不斷由放線輪5送出，在參與切割後由收線輪20收集，因此放線輪5的線圈直徑不斷減少，收線輪20線圈的直徑不斷增加，造成金屬線24在放線輪5、收線輪20處線速產生變化；(2)金屬線24運動接觸部位摩擦力的隨機變化；(3)金屬線24瞬間往復運動時，旋轉羅拉14、放線輪5、收線輪20迴轉慣性。針對以上各種不確定的因素，由於採用了主基板編程控制CPU模塊2、光纖網絡和伺服技術，通過張力傳感器8和收線張力傳感器17將金屬線24張力轉換為負載進行控制，並將信息反饋到伺服放大器進行運算給予相應的擺臂角度，達到金屬線24張力波動得以恆定的目的。參見圖2和圖3，所述的機架25中安裝若干固定輪，其中兩個固定輪作為排線輪23，伺服電機七22通過排線絲杆27與兩個排線輪23中一個連接，排線絲杆27上安裝三個排線傳感器28，兩個排線輪23、伺服電機七22、排線絲杆27和三個排線傳感器28組成排線機構。由於收線輪20收線時排線整齊一致非常重要，因為金屬線24是來回往復運動，如排線不整齊一致，將造成金屬線24重疊卡死，翻轉放線時就會斷線，對該排線機構的要求不同於一般的繞線輪排線系統，除金屬線24排繞帶收線輪20時需要改變排線方向外，金屬線24往復運動翻轉時也要改變排線方向，鑑於排線的高精度控制，增設了該排線機構，通過主基板編程控制CPU模塊2進行了整齊一致性的均勻排線。本實施例的切割速率是傳統多刀機的6-8倍，其主要技術參數如下表:tableseeoriginaldocumentpage7tableseeoriginaldocumentpage8權利要求1、一種微機控制多線切割機，它包括機架(25)、工作檯(11)、金屬線(24)、研磨液供給機構，其特徵在於其控制部分採用主基板編程控制CPU模塊(2)，主基板編程控制CPU模塊(2)參數通過觸摸顯示屏(1)設置，主基板編程控制CPU模塊(2)通過光纖控制伺服放大器，伺服放大器控制伺服電機，機架(25)內至少裝有六臺伺服放大器和六臺伺服電機即伺服放大器一(3)、伺服放大器二(6)、伺服放大器三(9)、伺服放大器四(12)、伺服放大器五(15)、伺服放大器六(18)和伺服電機一(4)、伺服電機二(7)、伺服電機三(10)、伺服電機四(13)、伺服電機五(16)、伺服電機六(19)，工作檯(11)設置在機架(25)內其升降由伺服電機三(10)控制，在工作檯(11)上方設置三個旋轉羅拉(14)，該三個旋轉羅拉(14)呈等腰三角形布局且由伺服電機四(13)控制，安裝在機架(25)內的研磨液供給機構引出金剛砂液噴管(26)，金剛砂液噴管(26)的出口在三個旋轉羅拉(14)所呈等腰三角形的中間，放線輪(5)安裝在機架(25)中並由伺服電機一(4)控制，放線張力傳感器(8)安裝在機架(25)中處於放線輪(5)之後並由伺服電機二(7)控制，收線輪(20)安裝在機架(25)中並由伺服電機六(19)控制，收線張力傳感器(17)安裝在機架(25)中處於收線輪(20)之前並由伺服電機五(16)控制，金屬線(24)從放線輪(5)出來經過放線張力傳感器(8)，在三個呈等腰三角形布局的旋轉羅拉(14)上平行繞幾百圈，在等腰三角形體的底面形成一個幾百根平行金屬線(24)組成的切割面，金屬線(24)經過收線輪(20)再至放線輪(5)，主基板編程控制CPU模塊(2)通過伺服放大器控制伺服電機的轉速與方向，使旋轉羅拉(14)及放線輪(5)、收線輪(20)作往復迴轉，從而使幾百根金屬線(24)作往復運動，並由放線張力傳感器(8)和收線張力傳感器(17)將金屬線(24)的張力反饋到伺服放大器，保持金屬線(24)張力的恆定，同時工作檯(11)在伺服電機三(10)控制下以設定速度上升使工件與切割面接觸，並保持一定的壓力。2、根據權利要求1所述的微機控制多線切割機，其特徵在於所述的三個旋轉羅拉(14)都刻有幾百個間隔相同的同心圈，它們由既耐磨又韌性的非金屬材料製成，幾百個間隔相同的同心圈即幾百條線槽，金屬線(24)繞在這些線槽上，帶著金剛砂液噴管(26)噴出的金剛砂液往復迴轉。3、根據權利要求1所述的微機控制多線切割機，其特徵在於所述的三個旋轉羅拉(14)配置三主軸傳動機構，三主軸傳動機構軸承潤滑部位設置了蒸汽壓縮式製冷系統雙閉路循環機構。4、根據權利要求1或3所述的微機控制多線切割機，其特徵在於所述的三個旋轉羅拉(14)配置的三主軸傳動機構徑向跳動在O.005mm範圍內，三個旋轉羅拉(14)平行度《0.03mm，三個旋轉羅拉(14)與工作檯(11)縱橫向平行度《0.02,。5、根據權利要求1所述的微機控制多線切割機，其特徵在於所述的金屬線(24)細度為0.16腿-0.18腿。6、根據權利要求1所述的微機控制多線切割機，其特徵在於所述的光纖為MELSERV0—J3系列伺服電機光纖。7、根據權利要求1所述的微機控制多線切割機，其特徵在於:所述的機架(25)中安裝若干固定輪，其中兩個固定輪作為排線輪(23)，伺服電機七(22)通過排線絲杆(27)與兩個排線輪(23)中一個連接，排線絲杆(27)上安裝三個排線傳感器(28)，兩個排線輪(23)、伺服電機七(22)、排線絲杆(27)和三個排線傳感器(28)組成排線機構。專利摘要一種微機控制多線切割機，它包括機架、工作檯、金屬線、研磨液供給機構，其控制部分採用主基板編程控制CPU模塊其參數通過觸摸顯示屏設置，並通過光纖控制伺服放大器，伺服放大器控制伺服電機，機架內至少裝有六臺伺服放大器和六臺伺服電機，分別控制工作檯升降、三個旋轉羅拉、放線輪、放線張力傳感器、收線輪、收線張力傳感器，研磨液供給機構引出金剛砂液噴管其出口在三個旋轉羅拉所呈等腰三角形的中間，金屬線從放線輪出來經過放線張力傳感器，在三個旋轉羅拉上平行繞幾百圈形成切割面，利用主基板編程控制CPU模塊控制伺服電機的轉速/方向，從而使旋轉羅拉及收線輪、放線輪作往復迴轉。它切割精度和工作效率高。文檔編號B24B27/06GK201267956SQ20082012040公開日2009年7月8日申請日期2008年6月25日優先權日2008年6月25日發明者周文敏申請人:周文敏