专利名称：数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机床的主轴装置，特别是数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置。
技术背景多线切割技术是目前世界上比较先进的新型切割加工方法加工技术，它的原理是通过一根金属切割线的高速运动，把磨料带入加工区域对工件进行研磨，从而达到切割效果，将工件一次同时切割为几百到几千片薄片。多线切割技术与其他技术相比有效率高， 产能高，精度高等优点。已逐渐取代了传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割，是目前采用最广泛的半导体等硬脆材料切割技术。目前，太阳能光伏产业广泛使用多线切割机床(又称线锯机)来加工电池硅片，每台机床上至少需要安装两副导丝辊主轴。导丝辊外圆上需加工几百 几千条形状相同、齿形为三角形的环形齿槽，各齿槽内并列环绕金属切割线，旋转的导丝辊带动金属切割线高速运动，当晶硅棒料缓慢通过金属切割线组成的平行线网后，便被同时切割成几百 几千片0. 1 0. 2mm厚度的硅片。因而，导丝辊主轴是数控多线硅片切割机床上的关键部件，导丝辊主轴的精度决定着硅片加工的成败，决定着加工硅片的质量和成本。传统的导丝辊主轴切割装置都是固定的，不可分离的，这样就造成整个装置不可调，精度在装置中难以得到控制。
发明内容实用新型目的本实用新型的目的是针对数控多线硅片切割机床对导丝辊主轴高速、重载、精密的要求，提供一种能自动转动，从而可带动环绕在导丝辊上的金属切割线高速运动，对通过其金属切割线的棒料进行切割加工的装置。实用新型尤其可以调节，方便维修与控制。为了达到如上目的，本实用新型采取如下技术方案包含主轴固定端，其特征在于还包括主轴活动端，所述主轴活动端包含轴承套筒，轴承套筒内部包含活动顶尖，主轴活动端上还有可以使轴承套筒包含活动顶尖轴向移动和固定的螺杆。本实用新型的进一步技术方案在于还包括一个可以使导丝辊与主轴固定端和主轴活动端成为一个临时的整体长拉杆。实用新型的进一步技术方案在于所述主轴活动端包含的活动顶尖和主轴固定端包含的固定端顶尖为圆锥面顶尖结构。实用新型的进一步技术方案在于所述圆锥面顶尖结构锥角α范围15° 25°。实用新型的进一步技术方案在于所述圆锥面顶尖结构锥角α为20°。实用新型的进一步技术方案在于所述主轴活动端包含的活动顶尖和主轴固定端包含的固定端顶尖为球面顶尖结构。实用新型的进一步技术方案在于球面半径SR范围SR40 SR85。[0013]实用新型的进一步技术方案在于所述主轴安装的导丝辊配套的导丝辊套筒上两端有固定端内锥套与活动端内锥套，导丝辊套筒两端面上各有4个圆孔；4个圆孔分别可与主轴固定端的固定端传动销和主轴活动端的活动端传动销。实用新型的进一步技术方案在于实用新型主轴固定端的电机主轴套筒通过法兰座与床身固定，固定端顶尖轴前端过盈装配可更换的固定端顶尖，后端通过联结轴与电机主轴相连，固定端顶尖轴前端有一只能承受大载荷的固定端圆柱滚子轴承，后端是一对高精度角接触球轴承，还包含电机旋转接头的电机头进水管和电机头回水管，包含电机进水管和电机回水管，包含固定端进水管和固定端进回水管；活动顶尖轴前端有一只能承受大载荷的活动端圆柱滚子轴承，后端是一对活动端角接触球轴承，包含活动端进水管和活动端回水管，还包含活动端旋转接头以及其上的右侧进水管和右侧回水管。数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴切割装置，其特征在于采用以上方案的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置两组配合，通过金属切割线在分别安装在主轴上的两组导丝辊系统上搭建构成金属切割网组成。使用的时候主轴固定端固定在床身上，只能围绕自身轴线转动，不能沿轴线方向移动，同步电机提供主轴转动的驱动力；主轴活动端既可围绕自身轴线转动，又可沿轴线方向移动；手动调整主轴活动端的螺杆，使活动端沿轴线方向前移，直至导丝辊两端的两个锥孔分别装入主轴固定端和主轴活动端的顶尖上，然后装入一长拉杆锁紧，使导丝辊与主轴固定端和主轴活动端成为一个临时的整体，当主轴固定端在同步电机的带动下转动时，便会带动主轴活动端和导丝辊同时转动，从而带动导丝辊上金属切割线的快速移动，当被加工的晶硅棒料慢速通过金属切割线组成的平行线网后，便被加工成需要厚度的硅片。采用如上技术方案的实用新型，具有如下有益效果提供一种能自动转动，从而可带动环绕在导丝辊上的金属切割线高速运动，对通过其金属切割线的棒料进行切割加工的装置及其主轴。实用新型尤其可以调节，方便维修与控制，精度控制容易。
图1是实用新型安装使用的俯视示意图；图2是实用新型安装使用的左视图；图3是实用新型安装使用的右视图；图4是实用新型主轴固定端的剖视图；图5是实用新型主轴活动端的剖视图；图6是实用新型导丝辊的剖视图；图7是实用新型采用圆锥面顶尖的局部剖视图；图8是实用新型采用球面顶尖的局部剖视图；其中1床身；2同步电机；3主轴固定端；4导丝辊；5工件；6拖板；7金属切割线；8主轴活动端；9法兰座；10固定端进水管，11固定端回水管；12电缆；13电机主轴套筒；14电机定子；15电机转子；16电机主轴；17联结轴；18角接触球轴承；19轴承套筒；20固定端顶尖轴；21固定端圆柱滚子轴承；22固定端顶尖；23固定端传动销；24电机头进水管；25 电机头回水管；26电机旋转接头；27电机进水管；28电机左轴承；29电机回水管；30电机右轴承；31长拉杆；32活动顶尖；33活动端传动销；34活动端圆柱滚子轴承；35轴承套筒； 36活动端顶尖轴；37活动端角接触球轴承；38活动端固定套；39螺杆；40螺母；41活动端进水管；42活动端回水管；43右侧进水管；44活动端旋转接头；45右侧回水管；46固定端内锥套；47导丝辊套筒；48聚氨脂胶层；49活动端内锥套。
具体实施方式
以下结合附图叙述实施例，对实用新型做进一步说明，因为表述的非穷举，实用新型类似的实现方法不对实用新型构成限制；如图1、图2、图3所示，安装时，至少需要实用新型两套装置配合使用。在床身1 的水平面内安装两套本装置，在两套装置的导丝辊4齿槽上来回环绕金属切割线7，使其组成线网，导丝辊4在主轴固定端3直连的同步电机2作用下旋转，通过传动销带动导丝辊4 和主轴活动端8旋转，从而带动金属切割线7高速运动，当工件5在拖板6的引导下缓慢向下运动通过高速运动的切割线网后，就会被一条条的金属切割线7切割成硅片。调整导丝辊4上齿槽的槽距或金属切割线7的线径，最终便可得到想要的硅片厚度。如图4所示，实用新型主轴固定端的电机主轴套筒13通过法兰座9与床身1固定，电机定子14装于电机主轴套筒13的内孔里，电机转子15通过过盈配合与电机主轴16 固连，电机主轴16通过电机左轴承28和电机右轴承30支撑，在固定端顶尖轴20前端过盈装配可更换的固定端顶尖22，后端通过联结轴17与电机主轴16相连。当机床通过电缆 12给电机定子14供电时，电机转子15在磁场力作用下旋转，从而带动电机主轴16转动，并通过联结轴17带动固定端顶尖轴20、固定端顶尖22、固定端传动销23同步转动。固定端顶尖轴20前端有一只能承受大载荷的固定端圆柱滚子轴承21，以承受导丝辊4、金属切割线7的牵引力以及主轴系统的负载，后端是一对高精度角接触球轴承18，以承受主轴系统的轴向力。为了解决主轴在转动过程中的发热问题，通过电机旋转接头26的电机头进水管 24和电机头回水管25对电机主轴16和固定端顶尖轴20进行冷却；通过电机进水管27和电机回水管29对电机外壳进行冷却；通过固定端进水管10和固定端回水管11对角接触球轴承18、固定端圆柱滚子轴承21和轴承套筒19进行冷却。如图5所示，主轴活动端的转动是依靠主轴固定端同步电机2的旋转，通过固定端传动销23，导丝辊4、活动端传动销33而转动的。活动顶尖32通过过盈配合装在活动端顶尖轴36上，活动端顶尖轴36前端有一只能承受大载荷的活动端圆柱滚子轴承34，以承受导丝辊4、金属切割线7的牵引力以及主轴系统的负载，后端是一对高精度活动端角接触球轴承37，以承受主轴系统的轴向力。轴承套筒35与主轴固定端的结构一样，但并不是直接安装在床身1上固定不动，而是可以在活动端固定套38内轴向滑动，因而轴承套筒35内的部分包括活动顶尖32都是可以轴向移动的，以让开导丝辊4的装卸位置。此部分前后移动通过搬手转动螺杆39而实现。为了解决主轴在转动过程中的发热问题，通过活动端进水管 41和活动端回水管42对活动端圆柱滚子轴承34、活动端角接触球轴承37和轴承套筒35 进行冷却；通过活动端旋转接头44的右侧进水管43和右侧回水管45对活动端顶尖轴36 进行冷却。如图6、图7所示，导丝辊4由内锥套46、49、导丝辊套筒47、聚氨脂胶层48组成。 导丝辊套筒47上附着一层聚氨脂胶层48，聚氨脂胶层48外圆上开有几百 几千条形状相同、齿形为三角形、有一定深度的环形齿槽，金属切割线7来回环绕其中。导丝辊套筒47两端内孔有固定端内锥套46、活动端内锥套49，使用时，分别与主轴固定端的固定端顶尖22 和主轴活动端的活动顶尖32装配；导丝辊套筒47两端面上各有4个圆孔，使用时，分别与主轴固定端的固定端传动销23和主轴活动端的活动端传动销33装配后，用长拉杆31将主轴固定端、导丝辊和主轴活动端在轴向拉紧，再用螺母40锁紧，使主轴固定端3，导丝辊4， 主轴活动端8三部分连接为一个整体，保证整个主轴系统的同步转动。 如图7、图8所示，实用新型提出两种顶尖结构形式，即固定端顶尖22、活动顶尖 32，固定端内锥套46、活动端内锥套49既可采用圆锥面顶尖结构形式，锥角α范围15° 25°，一般取20°。也可采用球面顶尖结构形式，球面半径SR范围SR40 SR85，一般根据导丝辊4的外圆直径大小取不同的球面半径。圆锥面顶尖的制造成本比较低，但对主轴固定端和主轴活动端的同轴度要求高；球面顶尖对主轴固定端和主轴活动端的同轴度要求低，但制造成本比较高，在使用时可根据具体情况选择。
权利要求1.数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，包含主轴固定端(3)，其特征在于还包括主轴活动端(8)，所述主轴活动端(8)包含轴承套筒(35)，轴承套筒(35)内部包含活动顶尖(3)，主轴活动端(8)上还有可以使轴承套筒(35)包含活动顶尖(3)轴向移动和固定的螺杆(39)。
2.如权利要求1所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于还包括一个可以使导丝辊与主轴固定端和主轴活动端成为一个临时的整体长拉杆 (31)。
3.如权利要求1所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于所述主轴活动端包含的活动顶尖(3)和主轴固定端包含的固定端顶尖(22)为圆锥面顶尖结构。
4.如权利要求3所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于所述圆锥面顶尖结构锥角α范围15° 25°。
5.如权利要求4所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于所述圆锥面顶尖结构锥角α为20°。
6.如权利要求1所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于所述主轴活动端包含的活动顶尖(3)和主轴固定端包含的固定端顶尖(22)为球面顶尖结构。
7.如权利要求6所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于球面半径SR范围SR40 SR85。
8.如权利要求1所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于所述主轴安装的导丝辊(4)配套的导丝辊套筒(47)上两端有固定端内锥套(46)与活动端内锥套(49)，导丝辊套筒(47)两端面上各有4个圆孔；4个圆孔分别可与主轴固定端的固定端传动销(23)和主轴活动端的活动端传动销(33)。
9.如权利要求1所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，其特征在于实用新型主轴固定端的电机主轴套筒(13)通过法兰座(9)与床身(1)固定，固定端顶尖轴(20)前端过盈装配可更换的固定端顶尖(22)，后端通过联结轴(17)与电机主轴(16) 相连，固定端顶尖轴(20)前端有一只能承受大载荷的固定端圆柱滚子轴承(21)，后端是一对高精度角接触球轴承(18)，还包含电机旋转接头(26)的电机头进水管(24)和电机头回水管(25)，包含电机进水管(27)和电机回水管(29)，包含固定端进水管(10)和固定端进回水管(11)；活动顶尖轴(36)前端有一只能承受大载荷的活动端圆柱滚子轴承(34)，后端是一对活动端角接触球轴承(37)，包含活动端进水管(41)和活动端回水管(42)，还包含活动端旋转接头(44)以及其上的右侧进水管(43)和右侧回水管(45)。
10.数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置切割装置，其特征在于采用如权利1-9任一所述的数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置两组配合，通过金属切割线(7)在分别安装在主轴上的两组导丝辊(4)系统上搭建构成金属切割网组成。
专利摘要实用新型公开了数控多线硅片切割机床活动可调式导丝辊主轴装置，传统的导丝辊主轴切割装置都是固定的，不可分离的，这样就造成整个装置不可调，精度在装置中难以得到控制，实用新型采取如下技术方案包含主轴固定端，其特征在于还包括主轴活动端，所述主轴活动端包含轴承套筒，轴承套筒内部包含活动顶尖，主轴活动端上还有可以使轴承套筒包含活动顶尖轴向移动和固定的螺杆，具有如下有益效果提供一种能自动转动，从而可带动环绕在导丝辊上的金属切割线高速运动，对通过其金属切割线的棒料进行切割加工的装置及其主轴。实用新型尤其可以调节，方便维修与控制，精度控制容易。
文档编号B28D5/04GK202293065SQ20112037919
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月8日 优先权日2011年10月8日
发明者姚博世, 李军, 王海明, 赵仲琪, 邓顺贤 申请人:陕西汉江机床有限公司