開方機原理及保養(yǎng)知識解析實用教案

1、11.1.機器機器(j q)(j q)的用途的用途 本機器是借助連續(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.機器機器(j q)(j q)主要功能部件簡主要功能部件簡述述 機器的主要功

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)進給滑臺底座(dzu)切割(qig)導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)、切割輪組及驅動裝置、鋼線導向輪、跳槽及斷線報警裝置構成。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確定位，并與切割頭的線網(wǎng)準

3、確對應。 當切割頭上導線輪的溝槽磨損后，要更換新槽位時，它會自動做出X、Y坐標的自動補償移位。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)及垂直進給滑臺及垂直進給滑臺 立柱上有垂直進給( 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輪構成線網(wǎng)，對工件進行自上而下的切割。 在立柱后面有一氣缸式可調(diào)速度控制器，它對垂直進給( jn i)滑臺起到平衡安全保護作用。絲桿切割(qig)頭切割頭進給電機氣缸式可調(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、進給滑進給滑臺臺切割(qig)頭進給電機絲桿立柱(l zh)垂直進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。切割輪組每個切割輪上方裝有相應的支架和導向輪。每個切割輪組由伺服電機驅動， 以10-15米/秒的線速度運行。 每個切割導輪(doln)表面涂有耐磨的聚氨酯，在聚氨酯涂層上開有十個溝槽，兩個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。四個導輪(doln)組由四臺伺服電機驅動，與整個線網(wǎng)運行速度保持同步。第9頁/共51頁第九頁，共52頁。10

5、導向(do xin)輪鋼絲(n s)線網(wǎng)拐角(guijio)支架切割頭切割導輪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)導輪電機導輪電機軸承(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)側有四根噴漿管,對運行鋼絲線進行噴漿，中央噴頭41個噴點,切6”棒采用均勻分布的25個噴頭, 切8” 采用均勻分布的16個噴頭，對準硅棒進行噴漿。 鋼線第12頁/共51頁第十二頁，共52頁。

6、132.1.52.1.5旋轉軸件密封旋轉軸件密封(mfng)(mfng) 為保護切割頭上各主要旋轉軸件，如導向滑輪(huln)、定支承、動支承及切割頭上每個旋轉點都要提供清潔的壓縮空氣，使砂漿和碎鋼線等雜物不能進入，從而提高各旋轉軸軸承的使用壽命。壓縮空氣的氣壓一般為1.5左右，可在1.4-1.8之間適當調(diào)節(jié)。第13頁/共51頁第十三頁，共52頁。142.1.52.1.5旋轉軸件密封旋轉軸件密封(mfng)(mfng)導向(do xin)滑輪支架(zhji)支架檔板切割導輪氣密封分配器 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、報警與跳槽報警 在切割輪組上方設有接地(jid)與跳槽報警板。切割過程中，鋼線在跳槽報警板上 3 毫米寬的窄槽中運行。一旦跳槽或斷線，鋼線接觸到跳槽報警板或機體，機器就會發(fā)出報警，同時停止工作。跳槽(tio co)報警板 3毫米窄槽切割導輪第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)防護護 切割區(qū)的門上裝有安全門鎖，在機器運行前只有關好防護門，才能啟動(qdng)機器。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)由收放線機構、排線機構、張力控制機構組成。 本機器采用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合金精密加工，剛性強，精度高，振動小。 2.2.1收/放線的排線機構 排線機構由排線輪伺服電機驅動，在線運動過程(guchng)當中，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/放線的排線機構(jgu)氣缸(q n)排線輪電機(dinj)收線輪電機收線輪電機排線輪電機絲桿排

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)機構機構 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)閥按設定的氣缸壓力實現(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，這時氣缸內(nèi)壓力會發(fā)生變化，當氣缸被壓縮壓力增大時，氣動比例調(diào)節(jié)閥會放出壓縮空氣(ysu kngq)，當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)控制機構控制機構張力臂(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、質量流量計、砂漿分配器、砂漿噴管及噴頭、回漿過濾網(wǎng)組成。 本機器在切割過程中可對砂漿溫度(wnd)和流量進行精確的自動控制，溫度(wnd)

11、控制精度可達0.5，流量控制精度可達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 液位計 砂漿(shjing)缸回流(hu li)缸流量計砂漿循環(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)攪拌電機齒輪箱 砂漿缸容量300升，砂漿泵電機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。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質量流量計 本機器采用進口質量流量計，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，對砂漿和伺服電機進行冷卻。 水系統(tǒng)(xtng)由進水溫度傳感器、電磁閥、壓力表、減壓閥、電磁流量計、流量調(diào)節(jié)閥及管路構成。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) 本機器供氣系統(tǒng)用于下述三個方面： 對切割區(qū)域和線管理區(qū)域旋轉部件進行氣密封保護，以防止?jié){液等污物的入侵造成機械零部件的損害。 用于張力臂的氣動(q dn)控制。 用于送料機構中電磁吸盤及工件的升起與降落。 本機器采用日本SMC氣動(q dn)元件和管路，特別設置增壓與儲能裝置，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) 本機器控制系統(tǒng)采用西門子工控機和基于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動控制系統(tǒng)

14、，對線網(wǎng)的運動和張力進行控制，對砂漿的流量、溫度進行控制，對砂漿的密度的監(jiān)測，同時根據(jù)砂漿的溫度，對冷卻水的流量進行控制，及對送料系統(tǒng)的氣源壓力進行控制。 采用友好的人機界面，對機器的啟動實現(xiàn)(shxin)簡易操作，對機器的各種運行數(shù)據(jù)進行適時監(jiān)控、記錄和數(shù)據(jù)存儲，對各種故障進行顯示和記錄。機器設有安全門鎖裝置和急停保護裝置，保護操作者的人身安全和機器安全。全程實現(xiàn)(shxin)自動化，人性化。 本機控制系統(tǒng)靈活，各項工藝參數(shù)可以由用戶根據(jù)需要靈活設置及調(diào)整，方便用戶調(diào)整工藝，以最佳效率和成本進行生產(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、計其它(qt)設備傳感器限位開關(kigun)熱電偶電動機其它(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：顯示實際值灰底蘭字：顯示希望設定的值第33頁/共51頁第三十三頁，共52頁。34 在機器運行過程中，主畫面可以監(jiān)控機器運行的各項主要參數(shù)，包括：切削位置、進給位置、進給速度、鋼線速

17、度、砂漿流量、砂漿泵的轉速；需要(xyo)鋼線和剩余鋼線量；熱機時間、進給剩余時間等。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 只有當操作者對所有條件進行一一確認后，才可以啟動機器，能完全避免操作失誤。 機器的啟動條件包括：急停按鈕處于復位狀態(tài)、壓縮空氣壓力(yl)滿足密封壓力(yl)達到設定值,張力臂壓力(yl)達到設定值、安全開關處于復位狀態(tài)，防護門關閉、左右張力臂建立張力并且設定在大張力狀態(tài)并達到設定值、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。按畫面右側的“冷卻回路”按鈕，畫面切換到冷卻回路畫面；按畫面右側的“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 此畫面顯示主電機和砂漿溫度設定值、實際值和希望(xwng)設定值；并且可以通過ON/OFF開關打開或關閉主電

19、機冷卻水。第38頁/共51頁第三十八頁，共52頁。39 此畫面可以設定砂漿(shjing)系統(tǒng)的冷卻回路設定值。 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)電機轉速參數(shù)、砂漿缸液位、砂漿密度、砂漿溫度、砂漿流量設定值和實際(shj)值；同時可以開關砂漿泵和攪拌電機，并且可以切換砂漿系統(tǒng)工作方式：速度控制或流量控制；按畫面右側的“砂漿參數(shù)”按鈕，畫面切換到砂漿參數(shù)設定畫面。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 此畫面可以設定流量低限、

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

21、gd)、速度，四個切割輪直徑，鋼線上限、下限。點擊“張力回路”按鈕，切換到張力畫面 ；點擊“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，左右線輪自適應參數(shù)，設定左右張力臂(l b)擺動到左右極限位置時的電壓值等。 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/右排線輪實際位置，設定原位位置、前極限、后極限，設定鋼線線徑、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。當機器斷電重新上電后，工作臺需要回參考點。第一次工作前，