数控多线切割机床高精度罗拉轴关键技术研究.pdf

学兔兔 l 訇 似 数控多线切割机床高精度罗拉轴的关键技术研究 Key technoIogies of high·precision roller shaft for CNC Multi—WEDM 金建华，林海波 JIIq Jian—hua．LIN Hai—bo (台州职业技术学院 机电工程学院，台州31 8000) 摘 要：为了实现石英晶体等非金属脆硬材料的高精度多线切割的目的，对高精度数控多线切割机床罗 拉轴系统关键设计技术和装配工艺进行研究，本文设计了一种高精度多线切割机的罗拉轴系 统的结构、温控、防砂系统，以及装配工艺，并对其主轴的温控、防砂和装配性能进行实验 研究，获得了基本性能指标，对进一步研究脆硬材料切割加工技术具有重要的指导意义。 关键词：多线切割机；罗拉轴；温控；防砂；装配工艺 中图分类号：TH1 22 文献标识码：B 文章编号：1 009—01 34(201 2)02(上)一0087—05 Doi：1 0．3969}／J．issn．1 009-01 34．201 2．2(i-)．31 0 引言 多线切割机是用于切割石英晶体、硅晶体、 陶瓷、稀土磁性材料等脆硬材料的高性能、高精 度加工设备。各种晶片的切割精度要求精确到 微米，因为晶片的表面缺陷、切角、尺寸、表 面粗糙度等对器件的性能起着决定性的作用。 例如石英晶片在切割后要达到的厚度尺寸一般 为0．12mm～0．2]Tim，其片片之间厚薄误差要求 1O m，单片晶片的形位精度要求包括弯曲度 图1多线切割机罗拉轴系统 ≤6H m，平行度 6 m等。 究，尤其是对罗拉轴结构、罗拉轴温控系统、罗 多线切割机要保证切出的晶片的精度达到以 拉轴润滑冷却系统、轴承防砂系统、罗拉轴装配 上要求，其罗拉主轴系统的设计和制造技术是关 工艺等关键技术的研究中取得较好效果。 键，主要体现在：1)罗拉轴组件上的超高分子 聚乙烯罗拉的线槽槽距尺寸精度确定了钢线的线 1罗拉主轴的结构设计 间距，从而影响被切割晶片的厚度尺寸；2)罗拉 高速旋转罗拉轴的运动精度，将直接影响晶 轴组件的制造和装配精度，尤其是罗拉轴组件的 片的切割加工质量。罗拉轴径向跳动和 轴向窜动和径向跳动，影响到罗拉轴运动的平稳 轴向窜动误差会直接影响到晶片的切割质 性，因罗拉轴的窜动和跳动会直接影响晶片的厚 量，包括厚度尺寸、表面粗糙度、切割面平面度 度尺寸和表面质量；3)罗拉轴系统在长时间的切 等。此外，除要保证主动和被动罗拉的轴线平行 割过程中因热胀冷缩而发生轴向位移变动，直接 外，还要保证轴向位置一致，从而使每圈钢线形 影响了切割片的厚度和形状精度。因此，需要实 成的切割面与工作台面及晶体材料保持准确的垂 时控制罗拉轴和切割区的温升，保持恒温状态。 直度。因此，在罗拉轴结构设计时要着重考虑以 因此，罗拉轴系统的设计和制造工艺是多线切割 下四点，如图2所示。 机床研发的技术关键。如图l所示，为一种三轴结 1)罗拉轴工艺系统的刚性必需足够。系统要 构的多线切