專利名稱：一種bgo晶體切割機的制作方法
技術領域：
本發明涉及BGO晶體切割的專用加工設備，特別是一種結構設計合理、工作性能可靠的機械結構，一種穩定運行、自動化程度高的控制軟件設計。它適用于BGO等閃爍晶體的精密切割，也可用于其它同類硬脆材料的加工。
背景技術：
BGO是Bi203_Ge02系化合物的總稱鍺酸鉍的縮寫，目前又往往特指其中的一種化合物Bi4Ge3012。這種BGO是一種閃爍晶體，無色透明。當一定能量的電子、Y射線或重帶電粒子進入BGO時，它能發出藍綠色的熒光，記錄熒光的強度和位置，就能計算出入射電子、Y射線等的能量和位置。這就是BGO的“眼睛”作用，即可用作高能粒子的“探測器”。由于這種晶體阻擋高能射線能力強、分辨率高，因而特別適合于高能粒子和高能射線的探測，在基本粒子、空間物理和高能物理等研究領域有廣泛的應用，并已十分成功地用于歐洲核子研究中心L3正負電子對撞機的電磁量能器上。目前BGO的結構性能研究、生長技術研究都處于相對完善，但是BGO的加工往往是目前世界上的一大難題，它易于崩邊，材料硬度大，表面光潔度要求等特點，限制了加工的方法。通常市場上的BGO的切割使用銅絲加沙石磨料的方式，這種機器切割效率低，本發明的晶體切割機是利用微細顆粒金剛石粉末制成的厚度最小為O. Imm的薄片砂輪刀，在
O.I 400m/s的切割線速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進。也有采用切透整個晶體厚度的方法分開。在工控機控制下的X、Y、ζ、Θ四個方向微電機的精密驅動下，通過X、Y、z向的往復運動以及Θ向360°的轉動，按照預設的尺寸將大晶體分割，從而得到單個的陣列(窗口)。Θ向的轉動精確與否決定所切工件形狀的準確與否。

發明內容
本設備采用自主開發的技術路線。通過集成技術創新和工藝創新，攻克精密機械結構設計、精度設計、高精度定位控制、開發專用系統軟件及切割工藝等關鍵核心技術，研制出具有自主知識產權、技術水平國內領先、國際先進的高精度BGO晶體切割機。加大機器的加工范圍，提高精度為使行程加大，必需增加導軌、絲杠、靜壓電主軸及底座的長度。由于尺寸加大,精度等級必然要提高，這些主要靠機加工來保證。對整機精度影響最大的滾珠絲杠，采取兩步走。一是對沒有特殊要求的用戶，選用國產精密滾珠絲杠，步進當量為5Lm，絲杠滾珠循環方式由外循環改為流暢性好、效率高、且裝配簡便的內循環方式。二是對要求精度特別高的用戶，選用步進當量為2Lm的日本產精密滾珠絲杠。日產絲杠精度比國產的高一倍，可滿足一些特殊的需求。 加大主軸功率，增加主軸長度切割機的主軸功率由提升到lkW，長度由160mm增加到190mm。靜壓電主軸的加長，除需要機械加工來保證其尺寸精度外，還需要加大主軸電機的功率，以便能靈活地帶動起主軸高速轉動，并且在切割厚、硬材料時不丟轉，保證切割質量。提高機器的防腐、絕緣能力切割機選用鋁制造一些耐蝕零件，經長期使用發現，鋁能耐一般性的腐蝕，但在切割某些特殊材料時，鋁很快就會被電蝕。在這樣的場合，就必須選用其它的材料。根據BGO切割時冷卻液的不同，改用了不銹鋼或非金屬材料。為使對刀操作方便，將原來影響絕緣可靠性的金屬材料做了非金屬處理。控制電路設計增加軟件功能，提高集成度，提高可靠性，降低故障率。本發明的優點和所產生的積極的技術效果是本發明利用剛精密的銅基金剛石刀片，配合高精度空氣靜壓電主軸高速旋轉，達到精密切割的目的，這樣有利于減少崩邊和提 高截面光潔度，利用精密機械結構，配合進口光柵進行進給補償，使切割時實時反饋尺寸進給的精度，達到切割位置的準確控制和定位，結構設計合理，性能安全可靠，從根本上解決了現有切割方式的單一和精度誤差等問題，對切割機的切割質量提供了可靠的作業保障，顯著提高工作效率和減少維護人員的勞動強度。
以下結合附圖
對本發明作進一步描述。圖I是傳動系統圖。圖中序號說明1X向電機、2承片臺、3主軸、4Y向電機、5Z向電機、6 Θ向電機；圖2是全分布式結構示意圖。
具體實施例方式本發明由機械和電器二大部分組成，機械部分包括X軸、Y軸、Z軸、H軸4個方向的傳動系統，主軸、定位對準系統和壓縮空氣過濾系統。(I)X軸由一臺90BR)06型反應式步進電機，通過齒形帶輪和齒形帶帶動承片臺在圓導軌上左右往復運動,行程為160mm。(2)Y軸由一臺90BR)06型反應式步進電機，通過滾珠絲杠帶動固定在Y向溜板上的主軸在導軌上作步進當量為5Lm的直線移動。運動方向有重復、分度、單步3種，行程為154mm。如果要求更小的步進，只需更換一根螺距為2mm的滾珠絲杠，就能實現步進當量為2Lm的分度傳動要求。(3)Z軸由一臺60BF009型反應式步進步電機,通過絲杠帶動導向板在圓柱導向套內上下運動，進而帶動主軸在Z方向作步進當量為5Lm的上下移動。運動方式有連續和單步二種，行程為10mm。(4) Θ軸由一臺45BF0032E型反應式步進電機，通過一對蝸輪副帶動承片臺作H向旋轉。轉角范圍為O 360°，轉動方式有90°、60°、單步3種。(5)主軸本機采用功率為lkW，轉速為30000r/min的靜壓式中頻電主軸。(6)定位對準系統采用物鏡間距和焦距都為40mm的分離視場顯微鏡+TV監視系統定位對準。顯微鏡能作上下，前后調整，固定在Y軸上，與主軸一起運動。
(7)壓縮空氣過濾系統由二級油水過濾器和一級分水濾氣器組成。為靜壓電主軸提供潔凈的壓縮空氣。電路控制部分設計(I)硬件控制系統設計本機采用自行設計的硬件控制系統。輸出電路是由X軸、Y軸、Z軸和H軸4組步進電機控制電路、3個繼電器電路、3個電磁閥電路、18個指示燈電路和一個報警電路所組成。整個控制電路為8塊板，與6組電源裝在一個放在主機下面的電氣柜中。其它變壓器和步進電機負載電阻，為減小其散熱對控制電路的影響，單獨放在一個變壓器電阻箱內。(2)軟件設計整機各種功能控制軟件都固化在2片2716中。軟件設計的原則是，為減小故障源，盡力以軟代硬，并利用軟件特點，為用戶使用和維修方便，不僅設計了步距L的小數補償系統，還設計了系統故障自診和系統參數自檢功能程序，同時還設計了定位偏·差記憶和自動定位功能。
權利要求
1.一種BGO晶體切割機，其特征在于所述金剛石砂輪刀片在O. I 400m/s的切割線速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進。所述晶體切割機在工控機控制下的Χ、Υ、Ζ、Θ四個方向微電機的精密驅動下，通過X、Y、Z向的往復運動以及Θ向360°的轉動，按照預設的尺寸將大晶體分割。
2.根據權利要求I所述的晶體切割機，其特征還在于，所述晶體切割機硬件控制系統設計，所述晶體切割機軟件控制的設計及定位。
全文摘要
本發明涉及BGO晶體切割的專用加工設備，BGO的結構性能研究、生長技術研究都處于相對完善，但是BGO的加工往往是目前世界上的一大難題，它易于崩邊，材料硬度大，表面光潔度要求等特點，限制了加工的方法。本發明的晶體切割機是利用微細顆粒金剛石粉末制成的厚度最小為0.1mm的薄片砂輪刀，在0.1～400m/s的切割線速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進。也有采用切透整個晶體厚度的方法分開。在工控機控制下的X、Y、Z、θ四個方向微電機的精密驅動下，通過X、Y、Z向的往復運動以及θ向360°的轉動，按照預設的尺寸將大晶體分割，從而得到單個的陣列(窗口)。
文檔編號B28D7/00GK102935665SQ20121053182
公開日2013年2月20日 申請日期2012年12月10日 優先權日2012年12月10日
發明者孟博 申請人:天津工業大學