专利名称：一种bgo晶体切割机的制作方法
技术领域：
本发明涉及BGO晶体切割的专用加工设备，特别是一种结构设计合理、工作性能可靠的机械结构，一种稳定运行、自动化程度高的控制软件设计。它适用于BGO等闪烁晶体的精密切割，也可用于其它同类硬脆材料的加工。
背景技术：
BGO是Bi203_Ge02系化合物的总称锗酸铋的缩写，目前又往往特指其中的一种化合物Bi4Ge3012。这种BGO是一种闪烁晶体，无色透明。当一定能量的电子、Y射线或重带电粒子进入BGO时，它能发出蓝绿色的荧光，记录荧光的强度和位置，就能计算出入射电子、Y射线等的能量和位置。这就是BGO的“眼睛”作用，即可用作高能粒子的“探测器”。由于这种晶体阻挡高能射线能力强、分辨率高，因而特别适合于高能粒子和高能射线的探测，在基本粒子、空间物理和高能物理等研究领域有广泛的应用，并已十分成功地用于欧洲核子研究中心L3正负电子对撞机的电磁量能器上。目前BGO的结构性能研究、生长技术研究都处于相对完善，但是BGO的加工往往是目前世界上的一大难题，它易于崩边，材料硬度大，表面光洁度要求等特点，限制了加工的方法。通常市场上的BGO的切割使用铜丝加沙石磨料的方式，这种机器切割效率低，本发明的晶体切割机是利用微细颗粒金刚石粉末制成的厚度最小为O. Imm的薄片砂轮刀，在
O.I 400m/s的切割线速度下，使砂轮刀片沿被切件的分割线切进。也有采用切透整个晶体厚度的方法分开。在工控机控制下的X、Y、ζ、Θ四个方向微电机的精密驱动下，通过X、Y、z向的往复运动以及Θ向360°的转动，按照预设的尺寸将大晶体分割，从而得到单个的阵列(窗口)。Θ向的转动精确与否决定所切工件形状的准确与否。
发明内容
本设备采用自主开发的技术路线。通过集成技术创新和工艺创新，攻克精密机械结构设计、精度设计、高精度定位控制、开发专用系统软件及切割工艺等关键核心技术，研制出具有自主知识产权、技术水平国内领先、国际先进的高精度BGO晶体切割机。加大机器的加工范围，提高精度为使行程加大，必需增加导轨、丝杠、静压电主轴及底座的长度。由于尺寸加大,精度等级必然要提高，这些主要靠机加工来保证。对整机精度影响最大的滚珠丝杠，采取两步走。一是对没有特殊要求的用户，选用国产精密滚珠丝杠，步进当量为5Lm，丝杠滚珠循环方式由外循环改为流畅性好、效率高、且装配简便的内循环方式。二是对要求精度特别高的用户，选用步进当量为2Lm的日本产精密滚珠丝杠。日产丝杠精度比国产的高一倍，可满足一些特殊的需求。 加大主轴功率，增加主轴长度切割机的主轴功率由提升到lkW，长度由160mm增加到190mm。静压电主轴的加长，除需要机械加工来保证其尺寸精度外，还需要加大主轴电机的功率，以便能灵活地带动起主轴高速转动，并且在切割厚、硬材料时不丢转，保证切割质量。提高机器的防腐、绝缘能力切割机选用铝制造一些耐蚀零件，经长期使用发现，铝能耐一般性的腐蚀，但在切割某些特殊材料时，铝很快就会被电蚀。在这样的场合，就必须选用其它的材料。根据BGO切割时冷却液的不同，改用了不锈钢或非金属材料。为使对刀操作方便，将原来影响绝缘可靠性的金属材料做了非金属处理。控制电路设计增加软件功能，提高集成度，提高可靠性，降低故障率。本发明的优点和所产生的积极的技术效果是本发明利用刚精密的铜基金刚石刀片，配合高精度空气静压电主轴高速旋转，达到精密切割的目的，这样有利于减少崩边和提 高截面光洁度，利用精密机械结构，配合进口光栅进行进给补偿，使切割时实时反馈尺寸进给的精度，达到切割位置的准确控制和定位，结构设计合理，性能安全可靠，从根本上解决了现有切割方式的单一和精度误差等问题，对切割机的切割质量提供了可靠的作业保障，显著提高工作效率和减少维护人员的劳动强度。
以下结合附图
对本发明作进一步描述。图I是传动系统图。图中序号说明1X向电机、2承片台、3主轴、4Y向电机、5Z向电机、6 Θ向电机；图2是全分布式结构示意图。
具体实施例方式本发明由机械和电器二大部分组成，机械部分包括X轴、Y轴、Z轴、H轴4个方向的传动系统，主轴、定位对准系统和压缩空气过滤系统。(I)X轴由一台90BR)06型反应式步进电机，通过齿形带轮和齿形带带动承片台在圆导轨上左右往复运动,行程为160mm。(2)Y轴由一台90BR)06型反应式步进电机，通过滚珠丝杠带动固定在Y向溜板上的主轴在导轨上作步进当量为5Lm的直线移动。运动方向有重复、分度、单步3种，行程为154mm。如果要求更小的步进，只需更换一根螺距为2mm的滚珠丝杠，就能实现步进当量为2Lm的分度传动要求。(3)Z轴由一台60BF009型反应式步进步电机,通过丝杠带动导向板在圆柱导向套内上下运动，进而带动主轴在Z方向作步进当量为5Lm的上下移动。运动方式有连续和单步二种，行程为10mm。(4) Θ轴由一台45BF0032E型反应式步进电机，通过一对蜗轮副带动承片台作H向旋转。转角范围为O 360°，转动方式有90°、60°、单步3种。(5)主轴本机采用功率为lkW，转速为30000r/min的静压式中频电主轴。(6)定位对准系统采用物镜间距和焦距都为40mm的分离视场显微镜+TV监视系统定位对准。显微镜能作上下，前后调整，固定在Y轴上，与主轴一起运动。
(7)压缩空气过滤系统由二级油水过滤器和一级分水滤气器组成。为静压电主轴提供洁净的压缩空气。电路控制部分设计(I)硬件控制系统设计本机采用自行设计的硬件控制系统。输出电路是由X轴、Y轴、Z轴和H轴4组步进电机控制电路、3个继电器电路、3个电磁阀电路、18个指示灯电路和一个报警电路所组成。整个控制电路为8块板，与6组电源装在一个放在主机下面的电气柜中。其它变压器和步进电机负载电阻，为减小其散热对控制电路的影响，单独放在一个变压器电阻箱内。(2)软件设计整机各种功能控制软件都固化在2片2716中。软件设计的原则是，为减小故障源，尽力以软代硬，并利用软件特点，为用户使用和维修方便，不仅设计了步距L的小数补偿系统，还设计了系统故障自诊和系统参数自检功能程序，同时还设计了定位偏·差记忆和自动定位功能。
权利要求
1.一种BGO晶体切割机，其特征在于所述金刚石砂轮刀片在O. I 400m/s的切割线速度下，使砂轮刀片沿被切件的分割线切进。所述晶体切割机在工控机控制下的Χ、Υ、Ζ、Θ四个方向微电机的精密驱动下，通过X、Y、Z向的往复运动以及Θ向360°的转动，按照预设的尺寸将大晶体分割。
2.根据权利要求I所述的晶体切割机，其特征还在于，所述晶体切割机硬件控制系统设计，所述晶体切割机软件控制的设计及定位。
全文摘要
本发明涉及BGO晶体切割的专用加工设备，BGO的结构性能研究、生长技术研究都处于相对完善，但是BGO的加工往往是目前世界上的一大难题，它易于崩边，材料硬度大，表面光洁度要求等特点，限制了加工的方法。本发明的晶体切割机是利用微细颗粒金刚石粉末制成的厚度最小为0.1mm的薄片砂轮刀，在0.1～400m/s的切割线速度下，使砂轮刀片沿被切件的分割线切进。也有采用切透整个晶体厚度的方法分开。在工控机控制下的X、Y、Z、θ四个方向微电机的精密驱动下，通过X、Y、Z向的往复运动以及θ向360°的转动，按照预设的尺寸将大晶体分割，从而得到单个的阵列(窗口)。
文档编号B28D7/00GK102935665SQ20121053182
公开日2013年2月20日 申请日期2012年12月10日 优先权日2012年12月10日
发明者孟博 申请人:天津工业大学