開方機(jī)原理及保養(yǎng)知識解析實(shí)用教案

1、11.1.機(jī)器機(jī)器(j q)(j q)的用途的用途 本機(jī)器是借助連續(xù)快速移動的鋼絲線，在上面大量噴灑配制好的砂漿，對工件進(jìn)行高效的多線切割加工。加工對象為硬的、脆性的材料(cilio)，如硅晶體、石英、玻璃、水晶、蘭寶石等等特硬脆材料(cilio)。 第1頁/共51頁第一頁，共52頁。2加工加工(ji gng)示意圖示意圖單晶硅鋼線鋼線多晶硅第2頁/共51頁第二頁，共52頁。3機(jī)床(jchung)外觀控制面板切割(qig)區(qū)單晶棒緊急(jnj)停止按鈕收/放線室磁臺工作車電器柜第3頁/共51頁第三頁，共52頁。42.2.機(jī)器機(jī)器(j q)(j q)主要功能部件簡主要功能部件簡述述 機(jī)器的主要功

2、能部件包括(boku)線切割系統(tǒng)、線管理系統(tǒng)、供漿系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)、送料系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。第4頁/共51頁第四頁，共52頁。5垂直(chuzh)進(jìn)給滑臺底座(dzu)切割(qig)導(dǎo)輪十字滑臺磁盤工件立柱氣密封分配器線網(wǎng)切割頭 切割系統(tǒng)由垂直進(jìn)給滑臺、切割頭、立柱、底座、十字滑臺、線網(wǎng)、砂漿噴頭、氣密封系統(tǒng)、切割輪組及驅(qū)動裝置、鋼線導(dǎo)向輪、跳槽及斷線報(bào)警裝置構(gòu)成。2.1切割系統(tǒng)第5頁/共51頁第五頁，共52頁。62.1.12.1.1十字十字(sh z)(sh z)滑臺滑臺X軸方向(fngxing)Y軸方向(fngxing)皮帶 有以下功能： 使被加工件與磁盤準(zhǔn)確定位，并與切割頭的線網(wǎng)準(zhǔn)

3、確對應(yīng)。 當(dāng)切割頭上導(dǎo)線輪的溝槽磨損后，要更換新槽位時(shí)，它會自動做出X、Y坐標(biāo)的自動補(bǔ)償移位。第6頁/共51頁第六頁，共52頁。72.1.22.1.2立柱立柱(l zh)(l zh)及垂直進(jìn)給滑臺及垂直進(jìn)給滑臺 立柱上有垂直進(jìn)給( jn i)滑臺，上下行程為650mm。在滑臺上帶有方形切割頭。通過切割頭上四組切割導(dǎo)輪構(gòu)成線網(wǎng)，對工件進(jìn)行自上而下的切割。 在立柱后面有一氣缸式可調(diào)速度控制器，它對垂直進(jìn)給( jn i)滑臺起到平衡安全保護(hù)作用。絲桿切割(qig)頭切割頭進(jìn)給電機(jī)氣缸式可調(diào)速度控制器第7頁/共51頁第七頁，共52頁。82.1.22.1.2立立柱及垂直柱及垂直(chuzh(chuzh)

4、進(jìn)給滑進(jìn)給滑臺臺切割(qig)頭進(jìn)給電機(jī)絲桿立柱(l zh)垂直進(jìn)給滑臺滑軌氣缸式可調(diào)速度控制器第8頁/共51頁第八頁，共52頁。92.1.32.1.3切割切割(qig)(qig)頭及鋼絲網(wǎng)頭及鋼絲網(wǎng) 在切割頭框架的四邊上都安裝切割輪組。切割輪組每個(gè)切割輪上方裝有相應(yīng)的支架和導(dǎo)向輪。每個(gè)切割輪組由伺服電機(jī)驅(qū)動， 以10-15米/秒的線速度運(yùn)行。 每個(gè)切割導(dǎo)輪(doln)表面涂有耐磨的聚氨酯，在聚氨酯涂層上開有十個(gè)溝槽，兩個(gè)輪之間的開槽間距根據(jù)用戶所要求的工件切割尺寸和所采用的工藝來決定。四個(gè)導(dǎo)輪(doln)組由四臺伺服電機(jī)驅(qū)動，與整個(gè)線網(wǎng)運(yùn)行速度保持同步。第9頁/共51頁第九頁，共52頁。10

5、導(dǎo)向(do xin)輪鋼絲(n s)線網(wǎng)拐角(guijio)支架切割頭切割導(dǎo)輪2.1.3切割頭及鋼絲網(wǎng)砂漿噴嘴接頭蓋板第10頁/共51頁第十頁，共52頁。11切割切割(qig)(qig)導(dǎo)輪電機(jī)導(dǎo)輪電機(jī)軸承(zhuchng)箱氣管(qgun)皮帶張力調(diào)節(jié)螺絲氣管接頭皮帶輪第11頁/共51頁第十一頁，共52頁。122.1.4砂漿(shjing)噴頭中央(zhngyng)噴頭噴漿(pn jin)管 在切割輪組內(nèi)側(cè)有四根噴漿管,對運(yùn)行鋼絲線進(jìn)行噴漿，中央噴頭41個(gè)噴點(diǎn),切6”棒采用均勻分布的25個(gè)噴頭, 切8” 采用均勻分布的16個(gè)噴頭，對準(zhǔn)硅棒進(jìn)行噴漿。 鋼線第12頁/共51頁第十二頁，共52頁。

6、132.1.52.1.5旋轉(zhuǎn)軸件密封旋轉(zhuǎn)軸件密封(mfng)(mfng) 為保護(hù)切割頭上各主要旋轉(zhuǎn)軸件，如導(dǎo)向滑輪(huln)、定支承、動支承及切割頭上每個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)都要提供清潔的壓縮空氣，使砂漿和碎鋼線等雜物不能進(jìn)入，從而提高各旋轉(zhuǎn)軸軸承的使用壽命。壓縮空氣的氣壓一般為1.5左右，可在1.4-1.8之間適當(dāng)調(diào)節(jié)。第13頁/共51頁第十三頁，共52頁。142.1.52.1.5旋轉(zhuǎn)軸件密封旋轉(zhuǎn)軸件密封(mfng)(mfng)導(dǎo)向(do xin)滑輪支架(zhji)支架檔板切割導(dǎo)輪氣密封分配器 氣管滑輪軸承第14頁/共51頁第十四頁，共52頁。152.1.62.1.6接地接地(jid)(jid)與跳槽

7、報(bào)警與跳槽報(bào)警 在切割輪組上方設(shè)有接地(jid)與跳槽報(bào)警板。切割過程中，鋼線在跳槽報(bào)警板上 3 毫米寬的窄槽中運(yùn)行。一旦跳槽或斷線，鋼線接觸到跳槽報(bào)警板或機(jī)體，機(jī)器就會發(fā)出報(bào)警，同時(shí)停止工作。跳槽(tio co)報(bào)警板 3毫米窄槽切割導(dǎo)輪第15頁/共51頁第十五頁，共52頁。162.1.72.1.7切割切割(qig)(qig)區(qū)防區(qū)防護(hù)護(hù) 切割區(qū)的門上裝有安全門鎖，在機(jī)器運(yùn)行前只有關(guān)好防護(hù)門，才能啟動(qdng)機(jī)器。安全(nqun)門鎖第16頁/共51頁第十六頁，共52頁。172.22.2線管理系統(tǒng)線管理系統(tǒng) 線管理系統(tǒng)由收放線機(jī)構(gòu)、排線機(jī)構(gòu)、張力控制機(jī)構(gòu)組成。 本機(jī)器采用TA100型放線

8、輥，收線輥采用硬鋁合金加工而成。收放線輥均采用錐面連接，采用碟形彈簧以一定力矩緊固。收放線軸承座采用硬質(zhì)合金精密加工，剛性強(qiáng)，精度高，振動小。 2.2.1收/放線的排線機(jī)構(gòu) 排線機(jī)構(gòu)由排線輪伺服電機(jī)驅(qū)動，在線運(yùn)動過程(guchng)當(dāng)中，保證鋼絲在收/放線輪上以一定的間距均勻而有序排列。 第17頁/共51頁第十七頁，共52頁。182.22.2線管理系統(tǒng)線管理系統(tǒng)定位(dngwi)銷張力臂(l b)排/布線(b xin)輪收線輪放線輪張力輪放線輥第18頁/共51頁第十八頁，共52頁。192.2.1收/放線的排線機(jī)構(gòu)(jgu)氣缸(q n)排線輪電機(jī)(dinj)收線輪電機(jī)收線輪電機(jī)排線輪電機(jī)絲桿排

9、/布線裝置數(shù)字壓力表第19頁/共51頁第十九頁，共52頁。202.2.22.2.2張力控制張力控制(kngzh)(kngzh)機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu) 張力控制系統(tǒng)由張力臂、滑輪、氣缸、角度傳感器和氣動比例調(diào)節(jié)閥組成，加在鋼線上的張力是通過氣動比例調(diào)節(jié)閥按設(shè)定的氣缸壓力實(shí)現(xiàn)的，在鋼線切割過程中，張力臂要一直控制在垂直位置，以保證線網(wǎng)張力恒定，由于負(fù)載變化和正反向切割，線網(wǎng)張力會發(fā)生變化，張力臂的氣缸會被壓縮或拉伸，這時(shí)氣缸內(nèi)壓力會發(fā)生變化，當(dāng)氣缸被壓縮壓力增大時(shí)，氣動比例調(diào)節(jié)閥會放出壓縮空氣(ysu kngq)，當(dāng)氣缸被拉伸壓力減小，氣動比例調(diào)節(jié)閥會增加壓縮空氣(ysu kngq)，這樣比例閥通過閉環(huán)控制保證

10、氣缸內(nèi)壓力恒定，同時(shí)與張力臂同軸連接的角度傳感器檢測張力臂擺動的角度，將角度信號傳送到伺服控制器內(nèi)，伺服控制器通過調(diào)整線輥轉(zhuǎn)速，使張力臂回到垂直位置。第20頁/共51頁第二十頁，共52頁。212.2.22.2.2張力張力(zhngl)(zhngl)控制機(jī)構(gòu)控制機(jī)構(gòu)張力臂(l b)滑輪氣缸(q n)角度傳感器活塞擺動桿連接軸張力臂張力臂第21頁/共51頁第二十一頁，共52頁。222.32.3供漿系統(tǒng)供漿系統(tǒng)(xtng)(xtng) 供漿系統(tǒng)由砂漿缸、熱交換器、質(zhì)量流量計(jì)、砂漿分配器、砂漿噴管及噴頭、回漿過濾網(wǎng)組成。 本機(jī)器在切割過程中可對砂漿溫度(wnd)和流量進(jìn)行精確的自動控制，溫度(wnd)

11、控制精度可達(dá)0.5，流量控制精度可達(dá)0.5%。第22頁/共51頁第二十二頁，共52頁。232.32.3供漿系統(tǒng)供漿系統(tǒng)(xtng)(xtng)熱交換器 液位計(jì) 液位計(jì) 砂漿(shjing)缸回流(hu li)缸流量計(jì)砂漿循環(huán)泵切割室閥門第23頁/共51頁第二十三頁，共52頁。242.3.22.3.2砂漿砂漿(shjing)(shjing)缸缸砂漿(shjing)循環(huán)泵砂漿(shjing)出口過濾網(wǎng)攪拌電機(jī)齒輪箱 砂漿缸容量300升，砂漿泵電機(jī)7.5Kw由變頻器控制供漿量，流量范圍160-220 kg/min，砂漿箱內(nèi)安裝有攪拌器和電子液位計(jì)。第24頁/共51頁第二十四頁，共52頁。25 2.3

12、.2熱交換器 切割過程時(shí)砂漿溫度需要控制在25左右，在切割過程中升溫的砂漿需通過高效的熱交換器換熱,以保持(boch)切割工藝的穩(wěn)定性。2.3.3質(zhì)量流量計(jì) 本機(jī)器采用進(jìn)口質(zhì)量流量計(jì)，用于在切割過程中監(jiān)控砂漿的流量、密度和溫度。第25頁/共51頁第二十五頁，共52頁。26 本機(jī)器裝有可控流量的冷卻水系統(tǒng)(xtng)，通入熱交換器和切割頭內(nèi)的伺服電機(jī)，對砂漿和伺服電機(jī)進(jìn)行冷卻。 水系統(tǒng)(xtng)由進(jìn)水溫度傳感器、電磁閥、壓力表、減壓閥、電磁流量計(jì)、流量調(diào)節(jié)閥及管路構(gòu)成。2.42.4供水系統(tǒng)供水系統(tǒng)第26頁/共51頁第二十六頁，共52頁。27冷卻水分配(fnpi)裝置進(jìn)水出水(ch shu)第2

13、7頁/共51頁第二十七頁，共52頁。282.52.5氣路系統(tǒng)氣路系統(tǒng)(xtng)(xtng) 本機(jī)器供氣系統(tǒng)用于下述三個(gè)方面： 對切割區(qū)域和線管理區(qū)域旋轉(zhuǎn)部件進(jìn)行氣密封保護(hù)，以防止?jié){液等污物的入侵造成機(jī)械零部件的損害。 用于張力臂的氣動(q dn)控制。 用于送料機(jī)構(gòu)中電磁吸盤及工件的升起與降落。 本機(jī)器采用日本SMC氣動(q dn)元件和管路，特別設(shè)置增壓與儲能裝置，保證氣路系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠。第28頁/共51頁第二十八頁，共52頁。292.62.6電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng) 本機(jī)器控制系統(tǒng)采用西門子工控機(jī)和基于PC的控制器，通過開放式的Profibus（現(xiàn)場總線 ）總線通訊控制西門子的伺服運(yùn)動控制系統(tǒng)

14、，對線網(wǎng)的運(yùn)動和張力進(jìn)行控制，對砂漿的流量、溫度進(jìn)行控制，對砂漿的密度的監(jiān)測，同時(shí)根據(jù)砂漿的溫度，對冷卻水的流量進(jìn)行控制，及對送料系統(tǒng)的氣源壓力進(jìn)行控制。 采用友好的人機(jī)界面，對機(jī)器的啟動實(shí)現(xiàn)(shxin)簡易操作，對機(jī)器的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行適時(shí)監(jiān)控、記錄和數(shù)據(jù)存儲，對各種故障進(jìn)行顯示和記錄。機(jī)器設(shè)有安全門鎖裝置和急停保護(hù)裝置，保護(hù)操作者的人身安全和機(jī)器安全。全程實(shí)現(xiàn)(shxin)自動化，人性化。 本機(jī)控制系統(tǒng)靈活，各項(xiàng)工藝參數(shù)可以由用戶根據(jù)需要靈活設(shè)置及調(diào)整，方便用戶調(diào)整工藝，以最佳效率和成本進(jìn)行生產(chǎn)。第29頁/共51頁第二十九頁，共52頁。302.62.6電氣系統(tǒng)電氣系統(tǒng)PCPLC變頻器流量

15、計(jì)其它(qt)設(shè)備傳感器限位開關(guān)(kigun)熱電偶電動機(jī)其它(qt)儀表Profibus視頻線第30頁/共51頁第三十頁，共52頁。313.3.單晶棒的安裝單晶棒的安裝(nzhung) (nzhung) 在磁盤上吸附著25(或16)個(gè)圓座，單晶棒用熱膠粘接在圓座上。而圓座通過定位鋁板保持著與磁盤的定位關(guān)系。在定位鋁板下面(xi mian)又加入若干小鐵塊，以增加鋁板的定位吸附性。在單晶棒安裝之前可在磁盤表面上蓋上一層薄的塑料薄膜，以保護(hù)磁盤和工作臺面的清潔。 單晶棒全部安裝好后，即可把磁盤電線接頭插上，啟動按鈕，接通磁盤電路，進(jìn)行充磁。充好磁后，切斷電源，磁盤保磁。待單晶棒加工完成之后，再充

16、電退磁，卸下單晶棒。 第31頁/共51頁第三十一頁，共52頁。323.3.單晶棒在磁盤單晶棒在磁盤(c pn)(c pn)上安裝示意圖上安裝示意圖定位(dngwi)鋁板 磁盤(c pn) 圓座 單晶棒第32頁/共51頁第三十二頁，共52頁。334.4.操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)(co zu (co zu x tnx tn) )返回(fnhu)上一級返回(fnhu)主界面白底黑字：可以修改的數(shù)值灰底黑字：不能修改的數(shù)值蘭底黃字：顯示實(shí)際值灰底蘭字：顯示希望設(shè)定的值第33頁/共51頁第三十三頁，共52頁。34 在機(jī)器運(yùn)行過程中，主畫面可以監(jiān)控機(jī)器運(yùn)行的各項(xiàng)主要參數(shù)，包括：切削位置、進(jìn)給位置、進(jìn)給速度、鋼線速

17、度、砂漿流量、砂漿泵的轉(zhuǎn)速；需要(xyo)鋼線和剩余鋼線量；熱機(jī)時(shí)間、進(jìn)給剩余時(shí)間等。4.14.1主畫面主畫面(humin)(humin)第34頁/共51頁第三十四頁，共52頁。354.24.2切割條件切割條件(tiojin)(tiojin)畫畫面面 只有當(dāng)操作者對所有條件進(jìn)行一一確認(rèn)后，才可以啟動機(jī)器，能完全避免操作失誤。 機(jī)器的啟動條件包括：急停按鈕處于復(fù)位狀態(tài)、壓縮空氣壓力(yl)滿足密封壓力(yl)達(dá)到設(shè)定值,張力臂壓力(yl)達(dá)到設(shè)定值、安全開關(guān)處于復(fù)位狀態(tài)，防護(hù)門關(guān)閉、左右張力臂建立張力并且設(shè)定在大張力狀態(tài)并達(dá)到設(shè)定值、放線輥儲線量大于本次切割所需線量、沒有接地和斷線報(bào)警等等。第3

18、5頁/共51頁第三十五頁，共52頁。364.24.2切割條件切割條件(tiojin)(tiojin)畫面畫面第36頁/共51頁第三十六頁，共52頁。374.34.3冷卻系統(tǒng)畫面冷卻系統(tǒng)畫面(humin)(humin) 冷卻系統(tǒng)顯示冷卻水溫度及電器(dinq)柜溫度。按畫面右側(cè)的“冷卻回路”按鈕，畫面切換到冷卻回路畫面；按畫面右側(cè)的“冷卻參數(shù)”按鈕，畫面切換到冷卻參數(shù)畫面。第37頁/共51頁第三十七頁，共52頁。384.3.14.3.1冷卻冷卻(lngqu)(lngqu)回路畫面回路畫面 此畫面顯示主電機(jī)和砂漿溫度設(shè)定值、實(shí)際值和希望(xwng)設(shè)定值；并且可以通過ON/OFF開關(guān)打開或關(guān)閉主電

19、機(jī)冷卻水。第38頁/共51頁第三十八頁，共52頁。39 此畫面可以設(shè)定砂漿(shjing)系統(tǒng)的冷卻回路設(shè)定值。 4.3.24.3.2冷卻冷卻(lngqu)(lngqu)參數(shù)畫參數(shù)畫面面 第39頁/共51頁第三十九頁，共52頁。40 本畫面顯示供漿系統(tǒng)電機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)、砂漿缸液位、砂漿密度、砂漿溫度、砂漿流量設(shè)定值和實(shí)際(shj)值；同時(shí)可以開關(guān)砂漿泵和攪拌電機(jī)，并且可以切換砂漿系統(tǒng)工作方式：速度控制或流量控制；按畫面右側(cè)的“砂漿參數(shù)”按鈕，畫面切換到砂漿參數(shù)設(shè)定畫面。4.44.4砂漿系統(tǒng)砂漿系統(tǒng)(xtng)(xtng)畫面畫面 第40頁/共51頁第四十頁，共52頁。41 此畫面可以設(shè)定流量低限、

20、流量高限，熱機(jī)時(shí)密度低限、密度高限，切割時(shí)密度低限、密度高限等，同時(shí)(tngsh)具有液位上/下限報(bào)警及超過設(shè)定值自動停機(jī)功能。 4.4.1砂漿參數(shù)(cnsh)設(shè)定畫面第41頁/共51頁第四十一頁，共52頁。424.5 進(jìn)給參數(shù)(cnsh)畫面 進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)畫面顯示進(jìn)給高度、切削頭實(shí)際位置（相對于極限開關(guān)(kigun)），設(shè)定線弓恢復(fù)時(shí)間、切割完成后蜂鳴器報(bào)警次數(shù)；設(shè)定手動進(jìn)給高/低速度、最大速度及切割結(jié)束位置。當(dāng)斷電后，重新上電時(shí)，需要點(diǎn)擊“回參考點(diǎn)”按鈕使切割頭返回參考點(diǎn)。 第42頁/共51頁第四十二頁，共52頁。43 鋼線參數(shù)畫面設(shè)定鋼線的大小張力，建網(wǎng)速度、建網(wǎng)扭矩，轉(zhuǎn)移線長度(chn

21、gd)、速度，四個(gè)切割輪直徑，鋼線上限、下限。點(diǎn)擊“張力回路”按鈕，切換到張力畫面 ；點(diǎn)擊“排線參數(shù)”按鈕，切換到排線畫面 4.6 鋼線參數(shù)(cnsh)畫面第43頁/共51頁第四十三頁，共52頁。44 此畫面顯示左/右張力臂(l b)角度傳感器電壓值，左右線輪自適應(yīng)參數(shù)，設(shè)定左右張力臂(l b)擺動到左右極限位置時(shí)的電壓值等。 4.6.1張力(zhngl)畫面 第44頁/共51頁第四十四頁，共52頁。45 此畫面(humin)顯示左/右排線輪實(shí)際位置，設(shè)定原位位置、前極限、后極限，設(shè)定鋼線線徑、排線步長等。 4.6.2排線畫面(humin)第45頁/共51頁第四十五頁，共52頁。46 畫面顯示XY工作臺切割位置(wi zhi)、卸載位置(wi zhi)，操作工作臺托板上升、下降等。當(dāng)機(jī)器斷電重新上電后，工作臺需要回參考點(diǎn)。第一次工作前，