本發明涉及一種在線鋸切割棒料過程中用于進給量自動調節的工件進給方法及裝置，屬于切割加工技術領域。

背景技術：

碳化硅(Sic)單晶、硅(Si)等硬脆材料因具有優良穩定的物理、化學性能被廣泛應用于各個學科領域。而固結磨料金剛石線鋸切片技術由于在硬脆材料切片加工的過程中具有切縫窄、物料去除率高、切片表面質量好、環境友好等優點在晶體切片行業中應用越來越廣泛。

現有的線鋸機床設備一般是將待切割加工工件裝夾于進給工作臺上，鋸絲往復運轉，通過進給工作臺運動帶動待加工材料沿垂直于鋸絲的方向進給，或是通過鋸絲在保持往復走絲的同時沿垂直于加工材料的方向進給，完成切割。對于單晶SiC、單晶Si等硬脆材料而言，其工件形狀一般為圓形棒狀，切割時切口長度會隨加工過程的進行而發生改變。同時，金剛石鋸絲基體本身具有長度很長、直徑很小的特點，極易發生彎曲變形。

如在切割的過程中采取進給速度恒定的方式進行加工，當切口長度較大或鋸絲已磨損時，由于進給速度恒定，進給量無法被及時切去會造成鋸絲的嚴重彎曲，過度的彎曲變形會加大鋸絲與工件之間的摩擦力、加重鋸絲的磨損，甚至出現斷絲現象，且會使切片的表面質量大大降低。當切口長度較小時，由于鋸切力較小，鋸絲一般不發生彎曲，其切削性能也沒有充分發揮。

為了解決這個問題，有切割技術采取在整個切割過程中根據鋸切區度采用變進給速度的工藝，但這對線鋸床的控制系統要求比較高，大幅提高了鋸床的成本和對操作人員技術的要求。有的鋸床增加了鋸絲搖擺裝置，鋸絲切割過程中往復搖擺來保持鋸切圓形棒狀硬脆材料時切割長度的不變，但增加鋸絲搖擺裝置大幅提高了鋸床的制造成本和控制系統的復雜性。

技術實現要素：

本發明針對目前采用線鋸切割加工圓形晶體棒料時，由于切割過程中切口長度變化或鋸絲切割能力發生變化，同時進給速度恒定而存在的進給量無法被及時切去而造成的鋸絲彎曲嚴重的問題，提供一種線鋸切割加工中工件進給量自動補償調節方法，同時提供一種實現該方法的進給裝置，以解決線鋸切割過程中存在的此類問題。

本發明的線鋸切割加工中工件進給量自動補償調節方法，用于線鋸切割加工中，能夠依據切割長度及鋸絲切割能力自動調節工件進給量，具體過程是：

在進給工作臺上安裝用于裝夾棒料的載料臺，進給工作臺與載料臺兩者之間設置彈簧裝置，載料臺能夠在進給工作臺上沿工件進給方向移動，進給工作臺以恒定進給速度進給鋸切；

鋸切前，鋸絲張緊，產生彎曲，通過工件壓在載料臺上，彈簧裝置產生預壓縮；當切割工件切口深度L為L≤d/4時，如果切割量大于進給量，彈簧裝置的預壓縮量就會減少，載料臺相對進給工作臺向鋸絲方向進一步進給，對進給量進行補償，使鋸絲彎曲角增大至5～10°以保持鋸絲的切割能力，其中d為被加工晶體棒料的直徑；

當工件切口深度L為3d/4≤L≤d，或者是鋸絲磨損，導致進給量大于切割量，使彎曲角大于10°時，沿工件進給方向產生的鋸切壓力使進給工作臺與載料臺之間的彈簧裝置產生壓縮，載料臺相對于鋸絲自動退讓，減小鋸絲的彎曲，以保證鋸絲的彎曲角≤10°，消除進給量過大無法被及時切去導致鋸絲彎曲量過大的現象。

所述載料臺相對于鋸絲退讓距離為0～30mm。

實現上述方法的線鋸切割加工中工件進給量自動補償調節裝置，采用以下技術方案：

該裝置，包括進給工作臺和載料臺，進給工作臺中設置有定位通孔，載料臺的底部設置有導向柱，載料臺通過底部導向柱與定位通孔的配合安裝在進給工作臺上，載料臺與進給工作臺之間設置有彈簧裝置。

所述導向柱的截面呈矩形，相應地定位通孔也為矩形。

所述導向柱與定位通孔之間設置有定位導向裝置，在每個定位通孔中相對設置兩個。

所述定位導向裝置呈弓形，上下端帶有安裝孔，外側面設置有弧形凸起。

所述彈簧裝置為壓縮彈簧。

上述裝置加工裝配容易、成本低，使用靈活方便。在使用時，只需將工件固定于載料臺上，設定恒定的加工參數即可開始加工，途中無需人工進行調節，也不需要采用復雜的控制系統在整個切割過程設置不同的進給速度。

本發明通過進給工作臺與載料臺的彈性連接，根據鋸切力的變化通過彈簧使載料臺相對于進給工作臺沿進給方向產生移動，并通過定位導向裝置實現了載料臺在其他方向的定位，在切割過程中可自行根據鋸絲與工件的接觸狀態使鋸絲的切割能力與工作臺進給量相匹配，避免因鋸絲的彎曲過大帶來嚴重磨損或切片表面質量變差。尤其適用于加工圓形晶體棒料而鋸床設備控制系統較為簡單，只能以恒定速度進給的情況。

附圖說明

圖1是本發明中線鋸切割加工中工件進給量自動補償調節裝置的結構示意圖。

圖2是圖1中B-B剖視圖。

圖3是本發明中定位導向裝置的結構示意圖。

圖中：1、進給工作臺，2、壓縮彈簧，3、載料臺，4、工件，5、鋸絲，6、導輪，7、定位導向裝置，8、安裝孔，9、弧形凸起。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，本發明的線鋸切割加工中工件進給量自動補償調節裝置，包括進給工作臺1和載料臺3。載料臺3底部設置有四個矩形的導向柱，進給工作臺1上開設有與導向柱位置對應的四個矩形的定位通孔，載料臺3底部的導向柱插入定位通孔中，每個導向柱與定位通孔之間設置有定位導向裝置7。

每個進給工作臺1的定位通孔中設置相對布置的兩個定位導向裝置7。單個定位導向裝置7的結構如圖3所示，呈弓形，上下端帶有安裝孔8，安裝孔8為長槽形。定位導向裝置7與載料臺3底部的導向柱接觸的側面設置有兩道弧形凸起9。每兩個定位導向裝置7通過其上的安裝孔8用螺栓對應安裝于進給工作臺1的一個通孔中。

定位導向裝置7安裝過程如下：在進給工作臺1的每個定位通孔中置入兩個定位導向裝置7，兩個定位導向裝置7上的弧形凸起9相對，由安裝孔8插入螺栓，螺栓呈半擰緊狀態；將載物臺3的四個定位柱對應插入定位通孔中，調節靠近進給工作臺1內側(每個定位通孔中里側)的四個定位導向裝置，使其弧形凸起9與定位柱的側壁貼緊，擰緊其上螺栓；調節另外四個靠近進給工作臺外側的定位導向裝置7使其弧形凸起9與定位柱的側壁貼緊，擰緊螺栓,完成安裝。切割過程中載物臺3可相對于進給工作臺1運動，定位導向裝置7上的弧形凸起9與定位柱側壁間是高副線接觸，加入潤滑油可保證定位柱能在進給方向上自由滑動。

載料臺3與進給工作臺1之間設置有彈簧裝置，具體是在載料臺3的每個導向柱上套裝壓縮彈簧2。進給工作臺1的四個矩形通孔的上下兩端面沿工件放置軸向方向設有凹槽，定位導向裝置7安裝在凹槽上。

上述裝置在使用時，將工件4固定在載料臺3上，載料臺3在進給工作臺1上沿工件4的進給方向移動。鋸絲5產生彎曲張緊，給載料臺3一個適當的向下的預壓力，使壓縮彈簧2產生壓縮。設定恒定的進給速度后進給工作臺1向垂直于鋸絲5方向運動(參見圖1)，鋸絲5張緊在導輪6上并往復運動，開始切割工件4。

在切口深度L較小(L≤d/4，d為被加工晶體棒料的直徑)或鋸絲5的磨損程度較小(鋸絲5的壽命的前3/4時間段)時，鋸絲5的切割能力良好，如果切割量大于進給量，壓縮彈簧2的壓縮量會減少，載料臺3相對于進給工作臺1向鋸絲5方向進一步進給，以充分發揮鋸絲5的切割能力。

在切割的切口深度L較長(3d/4≤L≤d)，或者是鋸絲5因磨損程度較大(鋸絲5的壽命的后1/4時間段)導致切割能力下降，當切割量小于進給量時，由于鋸絲5產生較大的彎曲(鋸絲的彎曲角大于10°)，使其產生的對載料臺3垂直方向的鋸切壓力加大，而此時壓縮彈簧2就會進一步壓縮，使載料臺3相對于進給工作臺1遠離鋸絲5方向退讓(鋸絲退讓距離為0～30mm)，使鋸絲5的彎曲角保持在≤10°(5～10°為佳)，避免鋸絲5磨損過大或拉斷，以保持鋸絲的切割能力，實現切割能力與進給量匹配的效果，消除進給量過大無法被及時切去導致鋸絲彎曲量過大的現象，并保證切片的表面質量。

如圖1所示，鋸絲5的彎曲角是指鋸絲5切割工件4時受力彎曲狀態與鋸絲5初始未受力狀態之間的夾角A。

本發明中涉及的進給工作臺1的進給驅動方式以及工件在載料臺3上的固定方式等可采用現有技術實現。