多工位线切割装置及线切割方法

技术领域

本发明属于加工设备技术领域，具体地说，是涉及一种多工位线切割装置及线切割方法。

背景技术

相较于传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割，线切割技术具有效率高、产能高、精度高等优点，其原理是通过高速运动的切割线对待加工工件进行摩擦，从而达到切割的目的。

切割过程中，切割线在切割轮的作用下，在机架上形成线锯，待加工件与布置有切割线的机架产生相对运动，实现线锯对工件的切割。

现有的切割机一般采用单个工位进行切割，切割效率较低，且金刚线在切割过程中，切割线与工件在切割区内形成线接触，在工件为圆形的情况下，切割线与工件的接触长度发生变化，导致金刚线受力变化，线上张力波动，对加工表面产生不利影响，切割面质量差，在金刚线切出工件的断口处极易形成工件的崩边等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多工位线切割装置，以解决现有技术中存在的传统切割机切割效率低，切割面的质量较差，产生崩边等问题。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

在一个方面，本发明提出了一种多工位线切割装置，其包括：

底座；

多个支撑组件，各所述支撑组件均连接在所述底座上，包括支撑架，各所述支撑架内分别形成有支撑位，用于支撑工件；

多个切割组件，其连接在所述底座上，且分别位于相邻所述支撑架之间，各所述切割组件包括机架，以及用于绕设切割线以切割工件的切割轮组，所述切割轮组可转动连接在所述机架一侧；所述机架上形成有避让口；

控制器，其配置为用于控制所述工件转动以及用于控制所述切割组件开关。

在本申请的一些实施例中，各所述支撑组件还包括与所述工件的轴线重合的轴套，其可转动连接在对应所述支撑位内，所述轴套上至少连接有一个旋转驱动组件，所述旋转驱动组件用于驱动所述轴套转动并带动工件转动，所述控制器与所述旋转驱动组件连接。

在本申请的一些实施例中，各所述轴套内连接有卡盘，所述卡盘形成有中空的连接部，所述工件位于所述连接部内；

所述卡盘的连接部内还形成有紧固部，用于将所述工件卡紧在所述连接部内。

在本申请的一些实施例中，所述旋转驱动组件包括驱动件和传动件，所述驱动件通过所述传动件与所述轴套连接。

在本申请的一些实施例中，所述底座上形成有移动轨道，各所述支撑架和各所述机架上分别形成有与所述移动轨道相适配的导向部。

在本申请的一些实施例中，所述底座上沿着所述移动轨道的长度方向还形成有尺寸标识。

在本申请的一些实施例中，还包括进给组件，其包括固定在所述底座上的进给驱动部以及与所述进给驱动部连接的进给件，所述进给驱动部与所述控制器连接，所述进给件可拆卸连接在所述工件的端部，用于驱动所述工件沿着其轴向进给至预设切割位置。

在本申请的一些实施例中，所述连接部内沿着所述工件的进给方向可转动连接有滚动部。

在本申请的一些实施例中，所述切割轮组包括张力轮和至少一个主动轮，所述主动轮连接切割驱动件；所述张力轮连接有张紧组件，所述张紧组件用于调整所述切割线的张力。

在另一方面，本发明还提出了一种线切割方法，该线切割方法包括上述任一所涉及的多工位线切割装置，其包括下述步骤：

将待切割的工件放置在各所述支撑组件上的支撑位内，通过进给组件进给至预设切割位置；

控制器控制旋转驱动组件带动工件绕其自身轴线旋转；

控制器控制各切割轮组运动，各切割轮组上高速回转的切割线与工件的不同位置产生相对运动，在工件的不同位置上进行切割；

工件切割完成后，控制器控制各切割组件复位，切割线退出工件；

控制器控制工件停止转动、控制切割线停止运动；

将切割后的工件拆卸。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：

本申请所涉及的多工位线切割装置，其设置有多个切割组件，切割过程中，各个切割组件可以同步对工件进行切割，省略了单个切割组件重复升降切割并连续进给的过程，切割效率高；

旋转切割的方式使切割线与工件的接触从现有的线接触变为点接触，极大地降低了接触力，改善截断端面的加工质量，减小加工时间。

结合附图阅读本发明的具体实施方式后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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的附图。

图1 是本发明所提出的多工位线切割装置的一种实施例的正视图；

图2是本发明所提出的多工位线切割装置的一种实施例的俯视图；

图3是本发明所提出的多工位线切割装置的一种实施例的侧视图；

图4是支撑架与旋转驱动组件连接示意图；

图5是支撑架与旋转驱动组件正视图；

图6是图5中A-A剖视图；

图7是支撑架、轴套与卡盘连接示意图；

图8是线切割方法流程示意图；

图中，

100、底座；

200、工件；

300、支撑组件；

310、支撑架；

320、轴套；

321、卡盘；322、连接部；323、紧固部；

330、旋转驱动组件；

340、传动件；

400、切割组件；

410、机架；411、避让口；

420、第一主动轮；

430、第二主动轮；

440、张力轮；

450、切割线。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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申请中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之”上”或之”下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征”之上”、”上方”和”上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征”之下”、”下方”和”下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

如图1-3所示，本申请提供了一种多工位线切割装置，其包括底座100、连接在底座100上的多个支撑组件300和多个切割组件400，支撑组件300和切割组件400均与控制器连接，控制器用于控制支撑组件300对工件200提供转动以及用于控制各切割组件400对工件200进行切割。

支撑组件300用于为工件200提供支撑力，各个切割组件400分别对应在工件200不同的切割位置上，对工件200的不同位置进行切割。

各个支撑组件300间隔排布在底座100上，且支撑组件300沿着工件200的长度方向呈直线排布，用于支撑工件200的不同部位。

支撑组件300包括支撑架310，支撑架310上形成有用于支撑工件200的支撑位；支撑位为水平设置的连接孔结构。

工件200放置在支撑位内，各切割组件400位于相邻两个支撑架310之间，对相邻两个支撑架310之间的位置进行切割。

切割时，将工件200通过各个支撑组件300支撑，且工件200在各支撑组件300上可以绕着自身轴线进行自转动，随着工件200的自转动，各切割组件400在工件200对应的位置进行同步切割。

该多工位同时进行切割的切割方式适用于往复切割和环形切割两种方式，切割过程中，工件200旋转，单个切割组件400中的切割线450由工件200的一个点进入，穿过工件200圆截面中心形成截断，单个切割组件400的理论加工时间是传统的加工方法的一半。

本申请利用多个切割组件400同时对工件200的不同位置进行切割加工，省略了单个切割组件重复升降切割并连续进给的过程，切割效率高进一步。

下面，以环形切割方式为例，对该申请所涉及的切割装置和线切割方法进行详细说明：

参考图3，环形切割中，各切割组件400包括机架410、可转动连接在机架410一侧切割轮组以及绕设在各切割轮组上的切割线450。

机架410上形成有避让口411，切割线450经过避让口411形成切割段，用于对工件200进行切割。

切割轮组包括张力轮440和至少一个主动轮，主动轮连接切割驱动件，切割驱动件与控制器连接，控制器控制切割驱动件的开关。

张力轮440与张紧组件连接，用于调整张力轮440位置，进而调节切割线450的张力。

主动轮的数量至少为一个，当然，也可以设置成两个或者两个以上，当主动轮的数量为两个的时候，第一主动轮420、第二主动轮430优选的设置在避让口的两侧。

在本申请的一些实施例中，除了主动轮之外，切割轮组内还可以设置从动轮和/或线张力检测轮，从动轮对切割线450提供辅助支撑，从动轮可转动连接在机架410上，从动轮230的数量不做限定；线张力检测轮可以检测切割线450的张力，以方便对切割线450的张力进行及时调整。

在切割轮组的驱动下，切割线450高速转动，相对于各个避让口411运动的工件200被切割线450同步切割成多段。

各个主动轮分别通过切割驱动件（未图示）单独驱动，控制器控制各个切割驱动件开关，为切割线450的运动提供动力。

多个主动轮的设计，可以增加对切割线450的驱动能力，在同等进刀速度的条件下，多个主动轮相较于单个主动轮切割时降低断线概率，切割后硅棒的表面质量好。

切割组件400切割结束后，将切割后的工件200从对应的支撑位上拆卸即可。

切割组件400可以是卧式也可以是立式，卧式状态下，工件位于环形切割线450的左侧或右侧；立式状态下，工件位于环形切割线450的上侧或下侧。

相应的，避让口411的开设位置可以在支撑架310的下侧或者旁侧，支撑架310与切割组件400的相对运动为竖直或者水平。

以支撑架310和切割组件400的相对运动为竖直运动，支撑架310位置固定，切割组件400上下运动为例，对该多工位线切割装置进行详细说明：

各个机架410的避让口411位于对应机架410的底部，开口朝下，切割前，工件200通过支撑架310固定在避让口411下方。

随着切割组件400的升降运动，避让口411随之升降，在对应位置将工件200切割成多段。

切割组件400的升降切割过程可以通过升降机构（未图示）实现，升降机构也与控制器连接，通过控制器控制其升降过程，该部分内容并非本申请的设计重点，在此不做赘述。

设置多个切割组件400，可以同时将工件200切割成多个短工件，节约了单个切割组件400重复切割并连续进给的过程，切割效率高。

除此之外，传统的切割机，切割线450从工件200的外周切入，圆形工件200切割过程中，随着切割线450进给深入工件200，切割线450与工件200的接触长度增大，当切割线450进给达到工件200中心时达到最大切削长度，此时的切削载荷最大。

为了保证切削载荷相对稳定，通常工艺上需要控制在切削中心的进给速度，而当切割线450进给超过工件200中心位置时，随着进给深入，接触长度逐渐减小，直至切出工件200，切削行程需要经过整个工件200截面。

在本申请的一些实施例中，工件200实现多工位同步切割的同时，还结合旋转切割。

工件200在旋转驱动组件330的作用下转动，实现转动切割，使切割线450与工件200的接触从现有的线接触变为点接触，极大地降低了接触力和切割行程，改善截断端面的加工质量，减小加工时间。

参考图4-图7，具体的，各支撑架310上的支撑位内可转动连接有轴套320，一个轴套320外连接一个旋转驱动组件330，通过旋转驱动组件330控制工件200转动。

旋转驱动组件330包括驱动件和传动件340。

为工件300提供足够的转动动力，各个支撑架310上的轴套320均与旋转驱动组件330连接。

为了保证各切割段工件200旋转的同步性，各个支撑架310上的旋转驱动组件均与控制器连接，加工过程中，控制器控制各个旋转驱动组件330同步运动，带动各个支撑架310上的轴套320转动，进而带动各切割段工件200同步转动。

这样，当工件200多段截断时，各段短工件都可以在独立旋转驱动组件330的带动下与相邻段的短工件同步转动，从而避免了因多段短工件速度不同步造成的切割临近断料时因短工件之间切缝剩余材料连接断料所产生的崩芯现象。

其中，传动件340可以是皮带等结构，也可以是减速机结构。

为了实现工件200与轴套320之间的连接和拆卸，轴套320内设置卡盘321，卡盘321形成有中空的连接部322，工件200贯穿连接部322，卡盘321将工件200固定在轴套320上，保证其与轴套320同步转动，且在加工完毕之后，将工件200释放，方便拆卸。

具体的，卡盘321的连接部322内还形成有紧固部323，用于将工件200卡紧在连接部322内，在切割状态下，紧固部323将工件200连接固定到卡盘321上，加工完毕后，紧固部323将工件200释放。

卡盘321可以是气动的、液压的，也可以是电动的。

在本申请的一些实施例中，为了提高该多工位线切割装置的通用性，使得可以根据需求将工件200截断成不同长度的短工件，设置支撑架310和机架410均能够在底座100上移动。

具体而言，底座100上形成有与工件200轴向平行的移动轨道（未图示），各支撑架310和各机架410上分别形成有与移动轨道相适配的第一导向部（未图示）和第二导向部（未图示），支撑架310和机架410根据实际的加工长度，调节各个支撑架310和机架410在移动轨道上的位置。

底座100上沿着移动轨道的长度方向还形成有尺寸标识，以提高位置的准确性。

该多工位线切割装置还包括进给组件，其包括固定在底座100上的进给驱动部以及与进给驱动部连接的进给件，进给为推杆结构，进给驱动部带动推杆沿着工件200的轴向移动，将工件200从一侧的支撑架310推送至目标位置。

切割前，进给驱动部将进给件收缩至最短，将工件200的前端插接到距离进给驱动部位置最近的支撑架310上，随后，将进给件连接到工件200的后端。

进给驱动部开启，推动进给件向前移动，将工件200沿着其轴向向前进给，工件200的前端依次穿过不同的支撑架310的连接部322，最后停止在加工位置。

为使得工件200在进给过程更加方便，减少磨损，节省进给过程中的驱动力，连接部322内沿着工件200的进给方向可转动连接有滚动部。

加工前，进给组件推动工件200在各个连接部322内移动，滚动部可以使得工件200进给过程更加方便，减少磨损，节省进给过程中的驱动力。

参考图8，下面，针对该多工位线切割装置，对线切割方法进行详细说明：

S1：将待切割的工件200放置在各支撑组件300上的支撑位内，通过卡盘321将其固定。

S2：调节切割丝，在各个切割组件400上，用张力轮和张力组件调节各切割线450的张力，以达到最佳张力状态。

S3：控制器控制各个切割组件400上的切割驱动件开启；主动轮带动切割线450环形高速运动，切割组件400上的冷却液打开。

（在往复线加工过程中：收/放线驱动件旋转，各驱动件控制对应切割丝往复运动）。

控制器控制旋转驱动组件开启，带动工件200在支撑组件300上绕其自身轴线旋转。

S4：控制器控制各升降机构动作，带动各切割组件向下运动，对工件200不同位置进行切割；

其中，初始阶段，各切割组件400快速移动到接近工件外圆周面位置；

随后缓慢移动到接触工件外圆周至切入工件200，待切入一定深入通常为1-3mm后，由于各切割线450与工件200的切割周长随着接触圆直径逐渐减小，切削载荷逐渐降低，因此，切割组件400向下的移动速度逐渐增加，至切割线450移动到圆截面圆点处达到理论最大值，至此，工件200被切断。

S5：工件200切割完成后，控制器控制切割组件向上移动复位，切割线的位置由工件圆心位置以较快的速度复位，退出工件。

S6：控制器控制切割驱动件、旋转驱动组件关停，工件停止自转，冷却液关闭。

S7：将切割完成的各段工件200从对应支撑组件300上拆卸下来；

S8：控制器控制进给驱动件通过进给件将工件200向前进给至支撑组件300的支撑位内，进行下一次切割，直至将工件全部切割完成。

在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。