一種CsI晶體切割的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及CsI晶體切割的專(zhuān)用加工設(shè)備，CsI的結(jié)構(gòu)性能研究、生長(zhǎng)技術(shù)研究都處于相對(duì)完善，但是CsI的加工往往是目前世界上的一大難題，它易于崩邊，材料硬度大，表面光潔度要求等特點(diǎn)，限制了加工的方法。本發(fā)明的晶體切割機(jī)是利用微細(xì)顆粒金剛石粉末制成的厚度最小為0.1mm的薄片砂輪刀，在0.1～400m/s的切割線速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進(jìn)。也有采用切透整個(gè)晶體厚度的方法分開(kāi)。在工控機(jī)控制下的X、Y、Z、θ四個(gè)方向微電機(jī)的精密驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)X、Y、Z向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及θ向360°的轉(zhuǎn)動(dòng)，按照預(yù)設(shè)的尺寸將大晶體分割，從而得到單個(gè)的陣列(窗口)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種Csl晶體切割機(jī)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及CsI晶體切割的專(zhuān)用加工設(shè)備，特別提一種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、工作性能可靠的機(jī)械結(jié)構(gòu)，一種穩(wěn)定運(yùn)行、自動(dòng)化程度高的控制軟件設(shè)計(jì)。它適用于CsI等閃爍晶體的精密切割，也可用于其它同類(lèi)硬脆材料的加工。
【背景技術(shù)】
[0002]碘化銫(化學(xué)式:CsI)是一種無(wú)機(jī)離子化合物，通常作為X-射線影像倍增管等螢光顯示設(shè)備之輸入熒光劑。碘化銫陰極管對(duì)于強(qiáng)紫外線波段有很高的偵測(cè)效率。碘化銫晶體常用于粒子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)中電磁量能器的閃爍體材料。純碘化銫是一種快速，高密度的閃爍體材料，具有相對(duì)較高的發(fā)光量。
[0003]光學(xué)的碘化銫晶體的都非常柔軟，無(wú)解理，因此很難制作出一個(gè)平坦的拋光面。此夕卜，碘化銫光學(xué)晶體必須存放在干燥容器中，以防止水與碘化銫反應(yīng)。在碘化銫的表面鍍上一層鍺，可以盡量減少在交換分光器時(shí)，接觸到空氣中濕氣的影響。
[0004]目前CsI的結(jié)構(gòu)性能研究、生長(zhǎng)技術(shù)研究都處于相對(duì)完善，但是CsI的加工往往是目前世界上的一大難題，它易于崩邊，材料硬度大，表面光潔度要求等特點(diǎn)，限制了加工的方法。通常市場(chǎng)上的CsI的切割使用銅絲加沙石磨料的方式，這種機(jī)器切割效率低，本發(fā)明的晶體切割機(jī)是利用微細(xì)顆粒金剛石粉末制成的厚度最小為0.1mm的薄片砂輪刀，在
0.1?400m/s的切割線速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進(jìn)。也有采用切透整個(gè)晶體厚度的方法分開(kāi)。在工控機(jī)控制下的X、Y、ζ、Θ四個(gè)方向微電機(jī)的精密驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)X、Y、z向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及Θ向360°的轉(zhuǎn)動(dòng)，按照預(yù)設(shè)的尺寸將大晶體分割，從而得到單個(gè)的陣列(窗口)。Θ向的轉(zhuǎn)動(dòng)精確與否決定所切工件形狀的準(zhǔn)確與否。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本設(shè)備采用自主開(kāi)發(fā)的技術(shù)路線。通過(guò)集成技術(shù)創(chuàng)新和工藝創(chuàng)新，攻克精密機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、精度設(shè)計(jì)、高精度定位控制、開(kāi)發(fā)專(zhuān)用系統(tǒng)軟件及切割工藝等關(guān)鍵核心技術(shù)，研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、技術(shù)水平國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)的高精度CsI晶體切割機(jī)。
[0006]調(diào)整機(jī)器的加工范圍，提高精度
[0007]為適應(yīng)各種規(guī)格尺寸的切割，必須增加導(dǎo)軌、絲杠及底座的長(zhǎng)度比列。由于尺寸不同，精度等級(jí)必然要提高，這些主要靠機(jī)加工來(lái)保證。絲杠滾珠循環(huán)方式由外循環(huán)改為流暢性好、效率高、且裝配簡(jiǎn)便的內(nèi)循環(huán)方式。二是對(duì)要求精度特別高的用戶，選用步進(jìn)當(dāng)量為2Lm的日本產(chǎn)精密滾珠絲杠。導(dǎo)軌采用日本THK生產(chǎn)的SP級(jí)精度，日產(chǎn)的導(dǎo)軌、絲桿精度比國(guó)產(chǎn)的高一倍，可滿足一些特殊的需求。
[0008]加大主軸功率，確保切割扭矩
[0009]切割機(jī)的主軸功率由提升到1.25kW，靜壓電主軸的加長(zhǎng)，除需要機(jī)械加工來(lái)保證其尺寸精度外，還需要加大主軸電機(jī)的功率，以便能靈活地帶動(dòng)起主軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)，并且在切割厚、硬材料時(shí)不丟轉(zhuǎn)，保證切割質(zhì)量。[0010]提高機(jī)器的防腐、絕緣能力
[0011]切割機(jī)選用鋁制造一些耐蝕零件，經(jīng)長(zhǎng)期使用發(fā)現(xiàn)，鋁能耐一般性的腐蝕，但在切割某些特殊材料時(shí)，鋁很快就會(huì)被電蝕。在這樣的場(chǎng)合，就必須選用其它的材料。根據(jù)CsI切割時(shí)冷卻液的不同，改用了不銹鋼或非金屬材料。為使對(duì)刀操作方便，將原來(lái)影響絕緣可靠性的金屬材料做了非金屬處理。
[0012]控制電路設(shè)計(jì)
[0013]增加軟件功能，提高集成度，提高可靠性，降低故障率。
[0014]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和所產(chǎn)生的積極的技術(shù)效果是:本發(fā)明利用剛精密的銅基金剛石刀片，配合高精度空氣靜壓電主軸高速旋轉(zhuǎn)，達(dá)到精密切割的目的，這樣有利于減少崩邊和提高截面光潔度，利用精密機(jī)械結(jié)構(gòu)，配合進(jìn)口光柵進(jìn)行進(jìn)給補(bǔ)償，使切割時(shí)實(shí)時(shí)反饋尺寸進(jìn)給的精度，達(dá)到切割位置的準(zhǔn)確控制和定位，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，性能安全可靠，從根本上解決了現(xiàn)有切割方式的單一和精度誤差等問(wèn)題，對(duì)切割機(jī)的切割質(zhì)量提供了可靠的作業(yè)保障，顯著提高工作效率和減少維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。
[0016]圖1是傳動(dòng)系統(tǒng)圖。
[0017]圖中序號(hào)說(shuō)明:1X向電機(jī)、2承片臺(tái)、3主軸、4Y向電機(jī)、5Z向電機(jī)、6 Θ向電機(jī)；
[0018]圖2是全分布式結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明由機(jī)械和電器二大部分組成，
[0020]機(jī)械部分包括:X軸、Y軸、Z軸、軸4個(gè)方向的傳動(dòng)系統(tǒng)，主軸、定位對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)和壓縮空氣過(guò)濾系統(tǒng)。
[0021](I)X軸由一臺(tái)90BR)06型反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)齒形帶輪和齒形帶帶動(dòng)承片臺(tái)在圓導(dǎo)軌上左右往復(fù)運(yùn)動(dòng),行程為240mm。
[0022](2) Y軸由一臺(tái)90BR)06型反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)固定在Y向溜板上的主軸在導(dǎo)軌上作步進(jìn)當(dāng)量為5Lm的直線移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)方向有重復(fù)、分度、單步3種，行程為170mm。如果要求更小的步進(jìn)，只需更換一根螺距為2mm的滾珠絲杠，就能實(shí)現(xiàn)步進(jìn)當(dāng)量為2Lm的分度傳動(dòng)要求。
[0023](3)Z軸由一臺(tái)60BF009型反應(yīng)式步進(jìn)步電機(jī),通過(guò)絲杠帶動(dòng)導(dǎo)向板在圓柱導(dǎo)向套內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)主軸在Z方向作步進(jìn)當(dāng)量為5Lm的上下移動(dòng)。運(yùn)動(dòng)方式有連續(xù)和單步二種，行程為30mm。
[0024](4) Θ軸由一臺(tái)45BF0032S型反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)一對(duì)蝸輪副帶動(dòng)承片臺(tái)作H向旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)角范圍為O?360°，轉(zhuǎn)動(dòng)方式有90°、60°、單步3種。
[0025](5)主軸本機(jī)采用功率為1.25kW，轉(zhuǎn)速為40000r/min的靜壓式中頻電主軸。
[0026](6)定位對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)采用高倍固定倍數(shù)顯微鏡，以及同軸加環(huán)形的光源對(duì)準(zhǔn)，顯微鏡能作上下，前后調(diào)整，固定在Y軸上，與主軸一起運(yùn)動(dòng)。
[0027](7)壓縮空氣過(guò)濾系統(tǒng)由二級(jí)油水過(guò)濾器和一級(jí)分水濾氣器組成。為靜壓電主軸提供潔凈的壓縮空氣。
[0028]電路控制部分設(shè)計(jì)
[0029](I)硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)本機(jī)采用自行設(shè)計(jì)的硬件控制系統(tǒng)。輸出電路是由X軸、Y軸、Z軸和H軸4組步進(jìn)電機(jī)控制電路、3個(gè)繼電器電路、3個(gè)電磁閥電路、18個(gè)指示燈電路和一個(gè)報(bào)警電路所組成。整個(gè)控制電路為8塊板，與6組電源裝在一個(gè)放在主機(jī)下面的電氣柜中。其它變壓器和步進(jìn)電機(jī)負(fù)載電阻，為減小其散熱對(duì)控制電路的影響，單獨(dú)放在一個(gè)變壓器電阻箱內(nèi)。
[0030](2)軟件設(shè)計(jì)整機(jī)各種功能控制軟件都固化在2片2716中。軟件設(shè)計(jì)的原則是，為減小故障源，盡力以軟代硬，并利用軟件特點(diǎn)，為用戶使用和維修方便，不僅設(shè)計(jì)了步距L的小數(shù)補(bǔ)償系統(tǒng)，還設(shè)計(jì)了系統(tǒng)故障自診和系統(tǒng)參數(shù)自檢功能程序，同時(shí)還設(shè)計(jì)了定位偏差記憶和自動(dòng)定位功能。
【權(quán)利要求】
1.一種CzI晶體切割機(jī)，其特征在于:所述金剛石砂輪刀片在0.1?400m/s的切割速度下，使砂輪刀片沿被切件的分割線切進(jìn)。所述晶體切割機(jī)在工控機(jī)控制下的Χ、Υ、Ζ、Θ四個(gè)方向微電機(jī)的精密驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)X、Y、Z向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)以及Θ向360°的轉(zhuǎn)動(dòng)，按照預(yù)設(shè)的尺寸將大晶體分割；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體切割機(jī)，其特征還在于，所述晶體切割機(jī)硬件控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，所述晶體切割機(jī)軟件控制的設(shè)計(jì)及定位。
【文檔編號(hào)】B28D5/02GK103612339SQ201310626912
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年11月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月26日
【發(fā)明者】孟博 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)