УСТРОЙСТВО ДЛЯ МНОГОРЯДНОЙ РЕЗКИ

Полезная модель относится к средствам для осуществления технологических процессов, а именно для многорядной резки на пластины твердых, хрупких материалов таких, как сапфир, корунд, кремний, кварц, рубин и т.п.
Известен станок «Титан-150» НПО «Донец» (г.Луганск) для резки слитков (паспорт В1М3.104.007 ПС, 2002 г.), содержащий на основании два приводных барабана, оси которых разнесены пространственно и на которых разными концами намотана абразивная (абразивнесущая) проволока; межкатушечная часть этой проволоки размещена в желобках двух многожелобчатых роликов многократной намоткой от одного ролика к другому, параллельные оси которых пространственно разнесены, узлы крепления разрезаемого образца и подачи его в зону резания.
Указанный станок, принятый ближайшим аналогом, обладает рядом недостатков:
- производительность его недостаточна: для данной конструкции предельно соотношение показателей скорость резания (количество отрезаемых пластин) - качество поверхности; при увеличении скорости взаимодействия проволоки с телом образца на встречных векторах (образец вращается) ухудшается плоскость среза, что приводит к дополнительным работам по доводке поверхностей пластин, увеличению отходов дорогостоящего материала образца, уменьшению количества отрезанных пластин, т.к. шаг резания (расстояние между смежными режущими проволоками) будет увеличен;
- для данной конструкции неблагоприятна фаза начального контакта струн (режущих фрагментов проволоки) с поверхностью образца: контакт точечный, а длина режущего фрагмента проволоки максимальная (больше диаметра образца), т.е. условий для боковых «гуляний» проволоки при врезании предостаточно;
- длина обрабатываемых образцов ограничена 150 мм не только конструкцией узла крепления образца торцом к приводу вращения и узла подачи образца в зону резания, но и условием необходимой высокой степени сбалансированности образца при его вращении с большими скоростями;
- образец предварительно торцуется с целью надежного и точно ориентированного крепления одного его торца к приводу, а другого торца - к задней бабке, соосной с валом привода, что опять же образует отходы дорогостоящего материала;
- для резки монокристаллов, ось роста которых часто не совпадает с геометрической осью образца, такой станок не в состоянии обеспечить высокую производительность, т.к. образец придется неподвижить.
Технический результат от использования заявленной полезной модели - расширение диапазона образцов резания по размерам и внешней геометрии без ухудшения качества продукта, обеспечение высокой степени адаптации режущих струн (участков проволоки) к образцу, повышение производительности.
Достигается указанный технический результат тем, что в устройстве многорядной резки образцов абразивной проволокой, содержащей на основании две катушки с намотанной на них разными концами абразивной проволокой; два многожелобчатых ролика, несущих межкатушечную часть, намотанную петлями, охватывающими оба ролика; направляющие ролики и узел крепления разрезаемого образца, соосно на телескопически сопряженных валах установлены обе катушки, оснащенные приводами, большой и малый диски с общим приводом, механизм углового поворота вокруг оси одного диска относительно другого и узел крепления переднего конца образца; каждый многожелобчатый ролик посажен на ось, перпендикулярно прикрепленную к плоскости своего диска в его периферийной части, причем оси ориентированы в одну сторону. Кроме того, узел крепления образца обеспечен возможностью перемещения заднего конца образца в горизонтальной и вертикальной плоскостях.
На чертеже представлено заявленное устройство для многорядной резки: на фиг.1 - вид сверху, на фиг.2 - вид спереди.
На телескопически сопряженных валах 1, 2, 3, 4 (их приводы не показаны) установлены катушка 5 (вал 1), катушка 6 (вал 2), диск 7 (вал 3), диск 8 (вал 4) и узел 9 крепления переднего торца (конца) обрабатываемого образца 10. Задний торец (конец) образца закреплен в задней бабке 11, обеспеченной возможностью перемещения по горизонтали и вертикали. Многожелобчатые ролики 12 и 13, разместившие на своих поверхностях (в желобках) петли 14 средней части абразивной проволоки 15, установлены на осях 16, 17, каждая из которых укреплена на периферийной части диска 7 и 8 соответственно. Направляющие ролики 18 способствуют необходимой ориентации проволоки в устройстве. Участки проволоки между роликами образуют ряд туго натянутых струн 19, совершающих режущий контакт с образцом 10. Диски 7 и 8 снабжены механизмом (не показан), который поворачивает их (один или оба) вокруг осей на небольшой угол относительно друг друга для удаления-сближения их, что необходимо для разных стадий резки образца.
Работа устройства.
В исходной позиции проволока с одной катушки через направляющие ролики выведена на поверхности многожелобчатых роликов, намотана на них с образованием между ними ряда туго натянутых струн резания и через направляющие ролики доведена до другой катушки. Передний конец разрезаемого образца прикреплен к валу привода. Включают приводы катушек, и проволока перематывается с одной катушки на другую, вращая многожелобчатые ролики. Пролет между поверхностями этих роликов в исходной позиции наименьший. Струны при этом короткие и жесткие, что предотвращает боковые «гуляния» их при врезке в поверхность образца. Включают привод дисков, и многожелобчатые ролики, обегая вокруг образца, обеспечивают врезку струн по всей его периферии. По мере врезания струн в тело образца разворотом (раздвижкой) дисков обеспечивают резку внутренней его части до оси. Скорость резания складывается из скоростей перемотки проволоки с катушки на катушку и вращения дисков. Вращение образца еще более повысит скорость и точность резания. Однако, такое вращение целесообразно при нормализованной форме образца, т.е. в форме отторцованного цилиндра; тогда его крепление в зоне резания возможно с высокой точностью и без проблем балансировки. Но такая нормализация приводит к большим отходам материала образца: в потери уходят концевые части исходной болванки, которые могли бы дать несколько пластин.
Заявленное устройство может резать образцы любой формы и длины: образец не вращают, по завершении резки одной части длины болванки режут следующую часть ее, продвинув и закрепив в зоне резки. Кроме того, образец монокристалла, ось кристаллизации которого не совпадает с осью формы образца, должен быть повернут в пространстве и укреплен в зоне резания нетрадиционно. Заявленное устройство решает эту задачу и режет монокристалл надлежаще.