一种多线切割机线轮的制作方法

1.本发明涉及切割机技术领域，具体而言，涉及一种多线切割机线轮。


背景技术：

2.目前，第三代半导体材料碳化硅的切割主要用金刚石多线切割机来切割。金刚石多线切割机具备自动收线系统和放线系统，表现在实际应用中，线轮系统要求长期频繁地正反向高速旋转，容易造成螺栓卡死，而现有的线轮结构具备锁紧功能的容易锁死，具备防锁死功能的锁紧功能差，且拆卸不方便，换线轮困难，不够稳定可靠。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种多线切割机线轮，有助于解决上述技术问题。
4.本发明是这样实现的：
5.一种多线切割机线轮，包括线轮轴、线轮、定位压盖、紧定螺钉、压紧弹簧和弹簧压座；所述线轮轴的近端用于连接驱动主轴，所述线轮轴的远端设置所述定位压盖；所述弹簧压座设置在所述线轮轴中，并能够沿所述线轮轴的轴线方向移动；所述压紧弹簧的近端抵接所述弹簧压座，所述压紧弹簧的远端抵接所述线轮轴；所述紧定螺钉穿过所述定位压盖、所述线轮轴然后与所述弹簧压座螺接；所述线轮轴的近端设置有锥形凸台，所述定位压盖呈锥台状；所述锥形凸台的小口径端和所述定位压盖的小口径端相对设置；所述线轮同轴地套设在所述线轮轴的外侧，且所述线轮的两端分别与所述锥形凸台的锥面、所述定位压盖的锥面贴合连接。
6.上述多线切割机线轮在使用时，利用紧定螺钉、压紧弹簧和弹簧压座的组合结构实现定位压盖与线轮轴的弹性松紧调节，且越压紧弹力越大，再辅以两个相对设置的锥面夹持结构，几乎能够接近刚性固定连接实现锁紧功能，而在线轮的正反转动作中，又能够利用弹性压紧方式防止线轮被锁死。
7.进一步地，所述压紧弹簧为碟形弹簧，所述弹簧压座呈圆柱状且与所述线轮轴同轴设置，所述碟形弹簧套设在所述弹簧压座的外侧。其技术效果在于：与常规的螺旋压簧相比，碟形弹簧刚度大，缓冲吸振能力强，能以小变形承受大载荷，且安装使用稳定性强，适合于轴向空间要求小而载荷要求大的场合。
8.进一步地，所述线轮轴的远端固定设置有前导座，所述前导座封堵所述线轮轴的内腔，使所述线轮轴中形成用于所述弹簧压座移动的容置腔。其技术效果在于：利用前导座和具有空腔的线轮轴来形成容置腔，便于弹簧压座和压紧弹簧的拆装维护。
9.进一步地，所述弹簧压座的两端还分别设置有衬套，所述弹簧压座通过两个所述衬套分别与所述线轮轴、所述前导座连接。其技术效果在于：衬套能够减少磨损和振动，降低弹簧压座和压紧弹簧在使用过程中的细微震动对线轮的消极影响。
10.进一步地，所述线轮轴和所述线轮之间还设置有导向套筒，所述导向套筒的内壁和外壁分别贴合连接所述线轮轴和所述线轮。其技术效果在于：导向套筒利于线轮轴和线
轮的定位和装配。
11.进一步地，所述线轮轴和所述线轮之间还设置有拨轴销。其技术效果在于：拨轴销用于线轮轴和线轮之间扭矩的传递。
12.进一步地，还包括驱动主轴、轴承、轴承座和前轴承压盖；所述驱动主轴和所述轴承座同轴设置，所述驱动主轴和所述轴承座之间设置所述轴承；所述前轴承压盖套设在所述驱动主轴的远端外侧；所述前轴承压盖的内壁上设置有气密封结构。其技术效果在于：前轴承压盖安装在驱动主轴的远端，位于接近线轮和线轮轴的一侧，能够防止水汽和渣粒进入轴承而损坏轴承。
13.进一步地，所述驱动主轴为阶梯轴，所述驱动主轴位于所述前轴承压盖处的直径与所述驱动主轴位于所述轴承处的直径不相同。其技术效果在于：阶梯轴在径向上形成不同层次的接触面，起到更好的密封作用；同时驱动主轴沿轴向分别为不同的直径更利于轴承以及垫圈等结构的定位。
14.进一步地，所述驱动主轴的近端还设置有主轴锁母；所述驱动主轴位于所述轴承处的直径大于所述驱动主轴位于所述主轴锁母处的直径。其技术效果在于：主轴锁母设置在驱动主轴直径较小的近端，与线轮轴的弹性压紧功能配合作用，不容易锁死又具有较高的定位可靠性。
15.进一步地，所述驱动主轴的近端还设置有防尘密封圈和后轴承压盖；所述后轴承压盖贯穿所述驱动主轴并封堵所述轴承座，所述防尘密封圈设置在所述驱动主轴和所述后轴承压盖之间。其技术效果在于：防尘密封圈和后轴承压盖封堵于驱动主轴的近端，与驱动主轴远端的前轴承压盖及其气密封结构配合作用，防止外界杂质进入驱动主轴干扰轴承的正常运行。
16.本发明的有益效果是：
17.本发明的多线切割机线轮，通过紧定螺钉、压紧弹簧和弹簧压座将定位压盖弹性压紧固定在线轮轴上，并利用两个锥面结构实现线轮的锁紧和防锁死功能，利于线轮的高速正反向收、放线。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本发明提供的多线切割机线轮的外形结构示意图；
20.图2为本发明提供的多线切割机线轮的轴向侧视图；
21.图3为图2中的a-a向剖视图。
22.图标：110-线轮轴；111-锥形凸台；112-前导座；120-线轮；130-定位压盖；140-紧定螺钉；150-压紧弹簧；160-弹簧压座；170-衬套；180-导向套筒；190-拨轴销；210-驱动主轴；220-轴承；230-轴承座；240-前轴承压盖；241-气密封结构；250-主轴锁母；260-防尘密封圈；270-后轴承压盖。
具体实施方式
23.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在附图中描述和标注的本发明实施例的组件能够以各种不同的配置来布置和设计。
24.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
26.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
27.此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
28.在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
30.图1为本发明提供的多线切割机线轮的外形结构示意图；图2为本发明提供的多线切割机线轮的轴向侧视图；图3为图2中的a-a向剖视图。请参照图1～图3，本实施例提供一种多线切割机线轮，包括线轮轴110、线轮120、定位压盖130、紧定螺钉140、压紧弹簧150和弹簧压座160。
31.其中，线轮轴110的近端用于连接驱动主轴210，线轮轴110的远端设置定位压盖130；弹簧压座160设置在线轮轴110中，并能够沿线轮轴110的轴线方向移动；压紧弹簧150的近端抵接弹簧压座160，压紧弹簧150的远端抵接线轮轴110；紧定螺钉140穿过定位压盖130、线轮轴110然后与弹簧压座160螺接。
32.另外，线轮轴110的近端设置有锥形凸台111，定位压盖130呈锥台状；锥形凸台111的小口径端和定位压盖130的小口径端相对设置；线轮120同轴地套设在线轮轴110的外侧，且线轮120的两端分别与锥形凸台111的锥面、定位压盖130的锥面贴合连接。
33.在上述结构中，线轮轴110的近端连接驱动主轴210，用以从驱动主轴210输入转动
扭矩，并带动外侧的线轮120实现正反向转动。
34.在上述结构中，弹簧压座160内置于线轮轴110中(安装后无法从线轮轴110中自行脱离)，并且，弹簧压座160沿线轮轴110的轴线方向有一定距离的活动自由度。而压紧弹簧150的两端分别用以抵接弹簧压座160和线轮轴110，则通过调节紧定螺钉140与弹簧压座160的螺接深度，即可调节压紧弹簧150的变形量，进而调节压紧弹簧150的弹力，实现定位压盖130与线轮轴110的弹力压紧调节。
35.另外，加上锥形凸台111和锥台状定位压盖130的夹持作用，线轮120与线轮轴110之间就具备了锁紧和防锁死的双重功能。
36.可选地，上述锥形凸台111和定位压盖130的锥面夹角可选在15度至45度之间，优选设置成30度。
37.本实施例的多线切割机线轮的工作原理和操作方法如下：
38.多线切割机线轮在使用时，利用紧定螺钉140、压紧弹簧150和弹簧压座160的组合结构实现定位压盖130与线轮轴110的弹性松紧调节，且越压紧弹力越大，再辅以两个相对设置的锥面夹持结构，几乎能够接近刚性固定连接实现锁紧功能，而在线轮120的正反转动作中，又能够利用弹性压紧方式防止线轮被锁死。根据实际测试得知，本多线切割机线轮能够在线速度达到1500m/min时不松动；具有高速正反向收线、放线功能和防松防锁死功能，装置结构简单新颖、稳定可靠、便于快速换线操作。
39.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图3所示，压紧弹簧150为碟形弹簧，弹簧压座160呈圆柱状且与线轮轴110同轴设置，碟形弹簧套设在弹簧压座160的外侧。当然，蝶形弹簧也可以用弹性系数较大的螺旋压簧替换。
40.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1～图3所示，线轮轴110的远端固定设置有前导座112，前导座112封堵线轮轴110的内腔，使线轮轴110中形成用于弹簧压座160移动的容置腔。其中，由于弹簧压座160呈圆柱状且与线轮轴110同轴设置，线轮轴110的内腔也为圆柱形腔室，故容置腔也优选为圆柱形腔室，且容置腔的内径大于线轮轴110的内腔，以允许弹簧压座160设置挡环安装蝶形弹簧。
41.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图3所示，弹簧压座160的两端还分别设置有衬套170，弹簧压座160通过两个衬套170分别与线轮轴110、前导座112连接。
42.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图3所示，线轮轴110和线轮120之间还设置有导向套筒180，导向套筒180的内壁和外壁分别贴合连接线轮轴110和线轮120。优选地，导向套筒180的外轮廓也应设置为圆台状结构。
43.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1～图3所示，线轮轴110和线轮120之间还设置有拨轴销190。
44.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1～图3所示，还包括驱动主轴210、轴承220、轴承座230和前轴承压盖240；驱动主轴210和轴承座230同轴设置，驱动主轴210和轴承座230之间设置轴承220；前轴承压盖240套设在驱动主轴210的远端外侧；前轴承压盖240的内壁上设置有气密封结构241。
45.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图3所示，驱动主轴210为阶梯轴，驱动主轴210位于前轴承压盖240处的直径与驱动主轴210位于轴承220处的直径不相同。
46.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图3所示，驱动主轴210的近端还设置有主
轴锁母250；驱动主轴210位于轴承220处的直径大于驱动主轴210位于主轴锁母250处的直径。
47.在至少一个优选实施例中，进一步地，如图1～图3所示，驱动主轴210的近端还设置有防尘密封圈260和后轴承压盖270；后轴承压盖270贯穿驱动主轴210并封堵轴承座230，防尘密封圈260设置在驱动主轴210和后轴承压盖270之间。
48.综上所述，多线切割机线轮的整体装配结构和安装工序为：首先将第一个轴承220安装于轴承座230后，用螺钉固定带气密封前轴承压盖240。然后安装驱动主轴210，倒立安装两个轴承220之间的隔圈、第二个轴承220、衬垫以及锁紧主轴锁母250。再用螺钉固定后轴承压盖270于轴承座230上，接着装上防尘密封圈260。接着，再将前述整体结构翻转倒立，安装拨轴销190于线轮轴110，再置入导向套筒180，安装第一个衬套170、弹簧压座160、装上碟形弹簧，将装有第二个衬套170的前导座112安装于线轮轴110上，用螺钉固定。用千分表检测线轮轴110前端，径跳小于0.015mm。最后再装上线轮和定位压盖130，拧紧螺栓固定定位压盖130。最后，手动旋转驱动主轴210，驱动主轴210转动灵活无卡滞现象，则线轮系统装配完成。
49.而换装新线轮的工序为：设备安装完成后，拧松螺栓卸掉定位压盖130，拆下线轮；将线轮换成缠满新线的线轮，装于放线轮轴110上，装上定位压盖130，以40公斤力矩拧紧螺栓，新线线轮换装完成。
50.多线切割机线轮工作开始前，首先打开气源，防止灰尘、水雾进入驱动主轴210内部损坏轴承220，待驱动主轴210高速旋转时，依靠气密封，迷宫密封，防止线轮轴110承损坏，保证线轮轴110长期稳定运行。
51.卸线轮的工序为：碳化硅棒料切割完成后，需要卸掉已经缠满废线的线轮，步骤如下：拧松螺栓卸掉定位压盖130，将线轮拔出移走，同时换上满载新线线轮，装上定位压盖130，拧紧螺栓固定定位压盖130，新线轮120安装完毕，等待切割。
52.以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。