《開(kāi)方機(jī)原理及保養(yǎng)知識(shí)》課件

1、2020/6/29,1,開(kāi)方機(jī)原理及保養(yǎng)知識(shí),講師：宋榮輝,2,1.機(jī)器的用途,本機(jī)器是借助連續(xù)快速移動(dòng)的鋼絲線，在上面大量噴灑配制好的砂漿，對(duì)工件進(jìn)行高效的多線切割加工。加工對(duì)象為硬的、脆性的材料，如硅晶體、石英、玻璃、水晶、蘭寶石等等特硬脆材料。,3,加工示意圖,單晶硅,鋼線,鋼線,多晶硅,4,機(jī)床外觀,控制面板,切割區(qū),單晶棒,緊急停止按鈕,收/放線室,磁臺(tái)工作車(chē),電器柜,5,2.機(jī)器主要功能部件簡(jiǎn)述,機(jī)器的主要功能部件包括線切割系統(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)。,6,垂直進(jìn)給滑臺(tái),底座,切割導(dǎo)輪,十字滑臺(tái),磁盤(pán),工件,立柱,氣密封分配器,線網(wǎng),切割頭

2、,切割系統(tǒng)由垂直進(jìn)給滑臺(tái)、切割頭、立柱、底座、十字滑臺(tái)、線網(wǎng)、砂漿噴頭、氣密封系統(tǒng)、切割輪組及驅(qū)動(dòng)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),7,2.1.1十字滑臺(tái),X軸方向,Y軸方向,皮帶,有以下功能： 使被加工件與磁盤(pán)準(zhǔn)確定位，并與切割頭的線網(wǎng)準(zhǔn)確對(duì)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(huì)自動(dòng)做出X、Y坐標(biāo)的自動(dòng)補(bǔ)償移位。,8,2.1.2立柱及垂直進(jìn)給滑臺(tái),立柱上有垂直進(jìn)給滑臺(tái)，上下行程為650mm。在滑臺(tái)上帶有方形切割頭。通過(guò)切割頭上四組切割導(dǎo)輪構(gòu)成線網(wǎng)，對(duì)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(duì)垂直進(jìn)給滑臺(tái)起到平衡安全保護(hù)作用。

3、,絲桿,切割頭,切割頭進(jìn)給電機(jī),氣缸式可調(diào)速度控制器,9,2.1.2立柱及垂直進(jìn)給滑臺(tái),切割頭進(jìn)給電機(jī),絲桿,立柱,垂直進(jìn)給滑臺(tái),滑軌,氣缸式可調(diào)速度控制器,10,2.1.3切割頭及鋼絲網(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(dòng)， 以10-15米/秒的線速度運(yùn)行。 每個(gè)切割導(dǎo)輪表面涂有耐磨的聚氨酯，在聚氨酯涂層上開(kāi)有十個(gè)溝槽，兩個(gè)輪之間的開(kāi)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(lái)決定。四個(gè)導(dǎo)輪組由四臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，與整個(gè)線網(wǎng)運(yùn)行速度保持同步。,11,導(dǎo)向輪,鋼絲線網(wǎng),拐角支架,切割頭,切割導(dǎo)輪,2.1.3切割頭及鋼

4、絲網(wǎng),砂漿噴嘴接頭,蓋板,12,切割導(dǎo)輪電機(jī),軸承箱,氣管,皮帶,張力調(diào)節(jié)螺絲,氣管接頭,皮帶輪,13,2.1.4砂漿噴頭,中央噴頭,噴漿管,在切割輪組內(nèi)側(cè)有四根噴漿管,對(duì)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(duì)準(zhǔn)硅棒進(jìn)行噴漿。,鋼線,14,2.1.5旋轉(zhuǎn)軸件密封,為保護(hù)切割頭上各主要旋轉(zhuǎn)軸件，如導(dǎo)向滑輪、定支承、動(dòng)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)。,15,2.1.5旋轉(zhuǎn)軸件密封,導(dǎo)向

5、滑輪,支架,支架檔板,切割導(dǎo)輪,氣密封分配器,氣管,滑輪軸承,16,2.1.6接地與跳槽報(bào)警,在切割輪組上方設(shè)有接地與跳槽報(bào)警板。切割過(guò)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(huì)發(fā)出報(bào)警，同時(shí)停止工作。,跳槽報(bào)警板,3毫米窄槽,切割導(dǎo)輪,17,2.1.7切割區(qū)防護(hù),切割區(qū)的門(mén)上裝有安全門(mén)鎖，在機(jī)器運(yùn)行前只有關(guān)好防護(hù)門(mén)，才能啟動(dòng)機(jī)器。,安全門(mén)鎖,18,2.2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

6、軸承座采用硬質(zhì)合金精密加工，剛性強(qiáng)，精度高，振動(dòng)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(dòng)，在線運(yùn)動(dòng)過(guò)程當(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。,19,2.2線管理系統(tǒng),定位銷(xiāo),張力臂,排/布線輪,收線輪,放線輪,張力輪,放線輥,20,2.2.1收/放線的排線機(jī)構(gòu),氣缸,排線輪電機(jī),收線輪電機(jī),收線輪電機(jī),排線輪電機(jī),絲桿,排/布線裝置,數(shù)字壓力表,21,2.2.2張力控制機(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(dòng)比例調(diào)節(jié)閥組成，加在鋼線上的張力是通過(guò)氣動(dòng)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(guò)程中，張力臂要一直控制在垂直位置，以保證線

7、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(huì)發(fā)生變化，張力臂的氣缸會(huì)被壓縮或拉伸，這時(shí)氣缸內(nèi)壓力會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)氣缸被壓縮壓力增大時(shí)，氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥會(huì)放出壓縮空氣，當(dāng)氣缸被拉伸壓力減小，氣動(dòng)比例調(diào)節(jié)閥會(huì)增加壓縮空氣，這樣比例閥通過(guò)閉環(huán)控制保證氣缸內(nèi)壓力恒定，同時(shí)與張力臂同軸連接的角度傳感器檢測(cè)張力臂擺動(dòng)的角度，將角度信號(hào)傳送到伺服控制器內(nèi)，伺服控制器通過(guò)調(diào)整線輥轉(zhuǎn)速，使張力臂回到垂直位置。,22,2.2.2張力控制機(jī)構(gòu),張力臂滑輪,氣缸,角度傳感器,活塞,擺動(dòng)桿,連接軸,張力臂,張力臂,23,2.3供漿系統(tǒng),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(guò)濾網(wǎng)組成。

8、 本機(jī)器在切割過(guò)程中可對(duì)砂漿溫度和流量進(jìn)行精確的自動(dòng)控制，溫度控制精度可達(dá)0.5，流量控制精度可達(dá)0.5%。,24,2.3供漿系統(tǒng),熱交換器,液位計(jì),液位計(jì),砂漿缸,回流缸,流量計(jì),砂漿循環(huán)泵,切割室,閥門(mén),25,2.3.2砂漿缸,砂漿循環(huán)泵,砂漿出口,過(guò)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)。,26,2.3.2熱交換器 切割過(guò)程時(shí)砂漿溫度需要控制在25左右，在切割過(guò)程中升溫的砂漿需通過(guò)高效的熱交換器換熱,以保持切割工藝的穩(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)，

9、用于在切割過(guò)程中監(jiān)控砂漿的流量、密度和溫度。,27,本機(jī)器裝有可控流量的冷卻水系統(tǒng)，通入熱交換器和切割頭內(nèi)的伺服電機(jī)，對(duì)砂漿和伺服電機(jī)進(jìn)行冷卻。 水系統(tǒng)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。,2.4供水系統(tǒng),28,冷卻水分配裝置,進(jìn)水,出水,29,2.5氣路系統(tǒng),本機(jī)器供氣系統(tǒng)用于下述三個(gè)方面： 對(duì)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(dòng)控制。 用于送料機(jī)構(gòu)中電磁吸盤(pán)及工件的升起與降落。 本機(jī)器采用日本SMC氣動(dòng)元件和管路，特別設(shè)置增壓與儲(chǔ)能裝置，保證氣路系統(tǒng)的穩(wěn)定與可靠。,30,2.6電氣

10、系統(tǒng),本機(jī)器控制系統(tǒng)采用西門(mén)子工控機(jī)和基于PC的控制器，通過(guò)開(kāi)放式的Profibus（現(xiàn)場(chǎng)總線 ）總線通訊控制西門(mén)子的伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，對(duì)線網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)和張力進(jìn)行控制，對(duì)砂漿的流量、溫度進(jìn)行控制，對(duì)砂漿的密度的監(jiān)測(cè)，同時(shí)根據(jù)砂漿的溫度，對(duì)冷卻水的流量進(jìn)行控制，及對(duì)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(duì)機(jī)器的啟動(dòng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易操作，對(duì)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(chǔ)，對(duì)各種故障進(jìn)行顯示和記錄。機(jī)器設(shè)有安全門(mén)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)自動(dòng)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

11、成本進(jìn)行生產(chǎn)。,31,2.6電氣系統(tǒng),PC,PLC,變頻器,流量計(jì),其它設(shè)備,傳感器,限位開(kāi)關(guān),熱電偶,電動(dòng)機(jī),其它儀表,Profibus,視頻線,32,3.單晶棒的安裝,在磁盤(pán)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(guò)定位鋁板保持著與磁盤(pán)的定位關(guān)系。在定位鋁板下面又加入若干小鐵塊，以增加鋁板的定位吸附性。在單晶棒安裝之前可在磁盤(pán)表面上蓋上一層薄的塑料薄膜，以保護(hù)磁盤(pán)和工作臺(tái)面的清潔。 單晶棒全部安裝好后，即可把磁盤(pán)電線接頭插上，啟動(dòng)按鈕，接通磁盤(pán)電路，進(jìn)行充磁。充好磁后，切斷電源，磁盤(pán)保磁。待單晶棒加工完成之后，再充電退磁，卸下單晶棒。,33,3.單晶棒在磁盤(pán)上安裝示

12、意圖,定位鋁板,磁盤(pán),圓座,單晶棒,34,4.操作系統(tǒng),返回上一級(jí),返回主界面,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,35,在機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，主畫(huà)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、鋼線速度、砂漿流量、砂漿泵的轉(zhuǎn)速；需要鋼線和剩余鋼線量；熱機(jī)時(shí)間、進(jìn)給剩余時(shí)間等。,4.1主畫(huà)面,36,4.2切割條件畫(huà)面,只有當(dāng)操作者對(duì)所有條件進(jìn)行一一確認(rèn)后，才可以啟動(dòng)機(jī)器，能完全避免操作失誤。 機(jī)器的啟動(dòng)條件包括：急停按鈕處于復(fù)位狀態(tài)、壓縮空氣壓力滿足密封壓力達(dá)到設(shè)定值,張力臂壓力達(dá)到設(shè)定值、安全開(kāi)關(guān)處于復(fù)位狀態(tài)

13、，防護(hù)門(mén)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(chǔ)線量大于本次切割所需線量、沒(méi)有接地和斷線報(bào)警等等。,37,4.2切割條件畫(huà)面,38,4.3冷卻系統(tǒng)畫(huà)面,冷卻系統(tǒng)顯示冷卻水溫度及電器柜溫度。 按畫(huà)面右側(cè)的“冷卻回路”按鈕，畫(huà)面切換到冷卻回路畫(huà)面；按畫(huà)面右側(cè)的“冷卻參數(shù)”按鈕，畫(huà)面切換到冷卻參數(shù)畫(huà)面。,39,4.3.1冷卻回路畫(huà)面,此畫(huà)面顯示主電機(jī)和砂漿溫度設(shè)定值、實(shí)際值和希望設(shè)定值；并且可以通過(guò)ON/OFF開(kāi)關(guān)打開(kāi)或關(guān)閉主電機(jī)冷卻水。,40,此畫(huà)面可以設(shè)定砂漿系統(tǒng)的冷卻回路設(shè)定值。,4.3.2冷卻參數(shù)畫(huà)面,41,本畫(huà)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

14、溫度、砂漿流量設(shè)定值和實(shí)際值；同時(shí)可以開(kāi)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(huà)面右側(cè)的“砂漿參數(shù)”按鈕，畫(huà)面切換到砂漿參數(shù)設(shè)定畫(huà)面。,4.4砂漿系統(tǒng)畫(huà)面,42,此畫(huà)面可以設(shè)定流量低限、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)具有液位上/下限報(bào)警及超過(guò)設(shè)定值自動(dòng)停機(jī)功能。,4.4.1砂漿參數(shù)設(shè)定畫(huà)面,43,4.5 進(jìn)給參數(shù)畫(huà)面,進(jìn)給系統(tǒng)參數(shù)畫(huà)面顯示進(jìn)給高度、切削頭實(shí)際位置（相對(duì)于極限開(kāi)關(guān)），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(dòng)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

15、頭返回參考點(diǎn)。,44,鋼線參數(shù)畫(huà)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(zhǎng)度、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(huà)面 ；點(diǎn)擊“排線參數(shù)”按鈕，切換到排線畫(huà)面,4.6 鋼線參數(shù)畫(huà)面,45,此畫(huà)面顯示左/右張力臂角度傳感器電壓值，左右線輪自適應(yīng)參數(shù)，設(shè)定左右張力臂擺動(dòng)到左右極限位置時(shí)的電壓值等。,4.6.1張力畫(huà)面,46,此畫(huà)面顯示左/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(zhǎng)等。,4.6.2排線畫(huà)面,47,畫(huà)面顯示XY工作臺(tái)切割位置、卸載位置，操作工作臺(tái)托板上升、下降等。當(dāng)機(jī)器斷電重新上電后，工作臺(tái)需要回參考點(diǎn)。 第一次工作前，還要用激光校準(zhǔn)儀對(duì)工作臺(tái)校準(zhǔn)。,4.7 XY工作臺(tái)參數(shù)畫(huà)面,48,此畫(huà)面設(shè)定主要工作參數(shù)，包括線速度、前進(jìn)距離、后退