Способ управления процессом резки заготовки ленточной пилой

Способ управления процессом резки заготовки ленточной пилой

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СПОСОБ, УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ РЕЗКИ ЗАГОТОВКИ ЛЕНТОЧНОЙ ПИЛОЙ,включакпщй регулирование скорости подачи. заготовки относительно пилы по результатам измерения скорости движения пилы и крутящего момента на валу приводного шкива, отличающийся тем, что, с целью повышения точности реза, качества отрезаемых пластин и сокращения потерь отрезаемого материала, дополнительно Измеряют величины амплитуд поперечных колебаний режущей кромки пилы в точках перед входом ее в контакт с заготовкой А|, после выхода из контакта А2 и в точках им противостоящих на противоположной кромке пилы А и А , величину усиления натяжения пилы N j длину t перемещения заготовки относительно пилы после начала реза, сравнивают измеренные значения амплитуд колебаний и усиления натяжения пилы с допустимыми значениями и при превышении измеренньми значениями допустимых определяют необходимое значение усилия натяжения по формуле e« H |/ii Voьo206 gc„,, сравнивают его значение с допустимым и в случае, если оно не превышает допустимого значения, осуществляют регулирование усилия натяжения, а в случае если оно превьш1ает допустимое значение, осуществляют регулирование скорости V движения пилы по формуле egv i eglh-m)-o.3oio3-e CHv-oiegN,, после чего осуществляют регулирование скорости подачи по формуле MV 7p n-10.(N,V i 4r rrt+2A(,M.V) по результатам измерения определяют (/) величину сС удаления режущей кромки пилы от плоскости реза по формуле J l6ilb ilAt;A,i) сравнивают полученное значение с допустимым и в случае превышения им допустимого значения осуществляют дополнительную корректировку скорости подачи по приведенной выше зависисл мости, где Ai (N, V) - амплитуда колебаний 00 кромок пилы в указанных точках. U - QKOpocTb пилы, заданная по условию обеспечения требуемой производительности h ширина реза заготовки; fn толщина режущей кромки пилы; Nnизмеренное значение усилия натяжения пилы; - крутяпщй момент на валу приводного шкива;

СОЮЗ COBETCHHX

ИЮ Л

РЕСПУБЛИК аа П1Э

3Ш В 23 D 55/08 В 23 15/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

» н автаесномм свидатвъстви сравнивают его значение с допустимым и в случае, если оно не превьппает допустимого значения, осуществляют регулирование усилия натяжения, а в случае, если оно превьппает допустимое значение, осуществляют регулирование скорости Y движения нилы по формуле после чего осуществляют регулирование скорости подачи по формуле tl.lO ч А%2A(N,VI) МЧ ое-е

4» mi2A(N V)) ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТИЙ (21) 3600720/25-08 (22) 07.06.83 (46) 30.09.84. Бюл. У 36 (72) В.Ф.Жигалкин, В.С.Беловол и Е.А.Шкуренко (71) Ордена Трудового Красного

Знамени институт сверхтвердых матери алов АН Украинской ССР (53) 621. 91(088. 8) (56) 1. Патент ФРГ У 3020377, кл. В 23 D 55/08, 1980 (прототип). (54)(57) СПОСОБ, УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ

РЕЗКИ ЗАГОТОВКИ ЛЕНТОЧНОЙ ПИЛОЙ,включакппий регулирование скорости подачи. заготовки относительно пилы по результатам измерения скорости движения пилы и крутящего момента на валу приводного шкива, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности реза, качества отрезаемых пластин и сокращения потерь отрезаемого материала, дополнительно измеряют величины амплитуд поперечных колебаний режущей кромки пилы. в точках перед входом ее в контакт с заготовкой А1, после выхода иэ контакта А2 и в точках им противостоящих на противоположной кромке пилы

А> и А4, величину усиления натяжения пилы Н, длину перемещения заготовки относительно пилы после начала реза, сравнивают измеренные значения амплитуд колебаний и усиления натяжения пилы с допустимыми значениями и при превышении измеренными значениями допустимых определяют необходимое значение усилия натяжения по формуле

3gM = — Я K A; (N,Ч).О,Ь0206ЯС > (p0(() 1

Ч» -„(в((ь- )-оло оз-е с„„- е и„), по результатам измерения определяют величину Ж удаления режущей кромки пилы от плоскости реза по формуле (А,-А )+(А -А )

2 сравнивают полученное значение с допустимым и в случае превышения им допустимого значения осуществляют дополнительную корректировку скорости подачи по приведенной выше зависимости, где Ц (П, Ч) — амплитуда колебаний кромок пилы в указанных точках;

30д — Скорость пилы, заданная по условию обеспечения требуемой производительности; — ширина реза заготовки;

»и — толщина режущей кромки пилы;

Н и — измеренное значение усилия натяжения пилы;

М вЂ” крутящий момент на валу приводного шкива;

Ч вЂ” скорость движения пилы, 0 — диаметр заготовки; — радиус приводного шкива, Д(М,V) — среднее значение амплитуды колебаний; — коэффициент, определяемый по формуле

1

d -3 ni1

Ь вЂ” допустимое отклонение от прямолинейности отрезаемой пластины,"

М, P,C — коэффициенты, определяемые из выражения

A(N,V}=-С,„.Н Ч .

Изобретение относится к станкостроению и может быть использовано в станках и установках для распиловки материалов бесконечными ленточными пилами. 5

Известен способ управления процес. сом резки заготовки ленточной пилой отрезной машины путем регулировки скоростей подачи пилы или заготовки и измерения скорости движения ленточ- 1О ной пилы и крутящего момента на валу приводного шкива. Согласно такому способу сохраняется постоянным соотношение скорости подачи к скорости движения ленточной пилы в процессе резания так, что усилие подачи остается постоянным и оптимальным для обрабатываемого материала (1) .

Однако данное ° техническое решение характеризуется низким качеством поверхности отрезаемых пластин и большим расходом разрезаемого материала из-за увеличения ширины пропила и невозможности отрезания пластин малой толщины ввиду их разрушения и вследствие отсутствия связей устанавливаемых скоростей с величинами колебаний ленточной пилы.

В процессе резки алмазными бесконечными ленточными пилами, необходи- ЗО мо поддерживать амплитуды, отличные от резонансных, и определенное положение инструмента в пропиле. Это объясняется тем, что инструмент используют, как правило, при резке крупных З5 заготовок, диаметр или сечение которых находится в пределах 200-2000 мм (200х200 до 2000х2000 мм). Раэрезаемые материалы (специальные, полупроводниковые, оптические и др.) очень О дефицитны, дорогостоящи (сотни — десятки тысяч рублей за килограмм) и временноемки в изготовлении (напри1

Ю. мер, кристалл ДКДР размером 200х200х х400 мм при непрерывном поддержании постоянных условий растет 11-12 мес.

Большинство из разрезаемых материалов обладают очень высокой хрупкостью и большими внутренними напряжениями, ослабляющими их стойкость к воздействию вибрационных нагрузок. В основном, резку заготовок на пластины выполняют при отношении диаметра к толщине 1: 150.

Указанные и ряд других особенностей ставят вопрос уменьшения амплитуд вибраций инструментов и стабилизации положения инструмента в зоне пропила на первое место, при разработке и оптимизации процесса резки различных материалов ленточным инструментом.

Высокая эффективность процесса резки, определяемая производительностью резки,.шириной пропила, макро- и микрогеометрией образующихся в процессе резки поверхностей и дефектным слоем, может быть достигнута лишь в том случае, когда воздействия инструмента на отрезаемые детали минимальны.

Этому способствуют, во-первых, проте" кание процесса резки вне эоны резонансных частот инструмента и отрезаемой детали, во-вторых, отсутствие переходных вибрационных процессов при резке, а в-третьих, перемещение инструмента в пропиле без отклонения в плоскости наименьшей жесткости от первоначального положения в пространстве.

Цель изобретения — повьппение точности реза, качества отрезаемых пластин и сокращение расхода материалов при оптимальной производительности.

Поставленная цель достигается тем, что по способу управления процессом резки заготовки ленточной пилой, 1115870 включающему регулирование скорости подачи заготовки относительно пилы по результатам измерения крутящего момента на валу приводного шкива и скорости движения пилы, дополнительно измеряют величины амплитуд поперечных колебаний режущей кромки пилы в точках перед входом ее в контакт с заготовкой А,, после выхода из контакта А и в точках им противосто2 ящих на противоположной кромке пилы

А> и А4, величину усилия натяжения пилы 11, длину 1 перемещения заготовки относительно пилы после начала реза, сравнивают измеренные значения амплитуд колебаний и усилия натяжения пилы с допустимыми значениями .и при превышении измеренными значениями допустимых определяют необходимое значение усилия натяжения по формуле р 4 р =„(6(K А; (на -оьо оь-е с„„-peg v„,1, сравнивают его значение с допустимым и в случае, если оно не превышает допустимого значения, осуществляют 25 регулирование усилия натяжения, а в случае, если оно превышает допустимое значение, осуществляют регулирование скорости Ч движения пилы по формуле ЗО

tgч=-(р ь- -osoias-е(с -ке и,), 1 после чего осуществляют регулирование скорости подачи по формуле ,@я--,-,-п.lQ r(m+2II(Hл11

-5 =Ч

4vL 2. (й,ЧЯ по результатам измерения определяют величину А удаления режущей кром- О ки пилы от плоскости реза по формуле с, (А -А у)+ (А -А ) 2 сравнивают полученное значение с до- 5 пустимым и в случае превышения им допустимого значения осуществляют дополнительную корректировку скорости подачи по приведенной выше зависимости, 50 где A;(N,Y) — амплитуда колебаний кромок пилы в указанных выше точках;

" ц - скорость движения пилы, заданная по условию обес- 55 печения требуемой производительности процесса резки, "и ширина реза заготовки; толщина режущей кромки пилы, измеренное значение усилия натяжения пилы; крутящий момент на валу приводного шкива, скорость движения пилы, диаметр заготовки, радиус приводного шкива, среднее значение амплитуды колебаний, — коэффициент, определяемый по формуле

1 2

Ь вЂ” допустимое отклонение от прямолинейности отрезаемой пластины, В > P СN< — коэффициенты, определяемые из выражения

А(14М = < ич "

На фиг. 1 изображена схема устройства для реализации способа, на фиг.2 — заготовка диаметром Э для расчета длины реза, поперечное сечение, на фиг.3 — удаление режущей кромки пилы от плоскости реза заготовки; на фиг.4 — диаграммы сигналов для определения удаления кромок пилы от плоскости реза (а — в положении А на фиг. 3; б — в положении В на фиг.3), Устройство, реализующее способ, содержит станину 1, натяжной шкив 2 и приводной шкив 3, несущие ленточную пилу 4, механизм 5 крепления заготовки 6, механизм 7 подачи заготовки с приводом 8 подачи, датчик 9 скорости движения пилы, датчик 10 крутящего момента на валу привода 11 приводного шкива 3, вычислительную машину (ЭВМ) 12, входы которой соединены с выходами датчиков 9 и 10, механизм

13 перемещения натяжного шкива с приводом 14 и датчиком 15 величины натяжения пилы, бесконтактные датчики поперечных колебаний режущей 16, 17 и противоположной 18, 19 кромок пкпы, размещенные над механизмом крепления заготовки с обеих ее сторон, датчик

20 поперечных колебаний поверхностей отрезаемой пластины, датчик 21 длины перемещения заготовки от начала реза, кронштейн 22 крепления бесконтактных датчиков с основанием, изолированным от воздействия вибраций с помощью

1115870 и п,К.

<=1

C

С ич, ч„„„ (Ь) 50

S демпфера 23, амортизатор (демпфер)

24 амплитуды колебаний отрезаемой пластины. Выходы датчиков 15-21 соединены со входами ЭВМ 12, выходы которой соединены со входами привода 5

14 перемещения натяжного шкива, привода 8 подачи, привода 11 приводного шкива и табло 25.

Способ реализуется следующим образом.

Предварительно на станке проводят две серии экспериментов.

В первой серии экспериментов измеряют бесконтактными датчиками 16 и

17 амплитуды поперечных колебаний ре- 1 жущей кромки пилы с обеих сторон заготовки А и А2, а датчиками 18 и

19 — амплитуды колебаний противоположных кромок с обеих сторон заготовки А и А4 при увеличении величины 20

3 начального рабочего значения усилия натяжения ленточной пилы << „с малым приращением Ь N =(0,01-0,05) N x в выбранном рабочем диапазоне регулирования натяжения пилы (от й» до Ну ) при неизменной величине скорости движеHHH IIHJIbl cpngt

Во второй серии экспериментов эти же амплитуды колебаний измеряют указанными в предыдущем эксперименте 3р датчиками, но при изменении небольшими приращениями Ь Ч =(0,01-0,05) Ч» в выбранном рабочем диапазоне регулирования (от It до ) при неизменной не усилия натяжения пилы N cons/ З5

Затем по данным экспериментов рассчитывают, например, методом наименьших квадратов, постоянные Суе, С и С >, характеризующие влияние на зависимую переменную тех факторов процесса рез- 4р ки, которые оставались при проведении экспериментов неизменными, рассчитывают показатели степени К и (, характеризующие интенсивность влияния независимой переменной на зависимую: 4 .Z Kgi5,K IIg N;-K gN;K 8gL;Pgm;

Э ,Е eg «;-(f е «,) : Е К; eg Ч„- Ч„.Z Е А;ЕдЧ r е <; eel;) (,) пк. 6фA„B(N„-g В И„ Кр; а

Ф. п (V,- (Z Bgv;) (З ер,

n ) (4) пх. е v,-(r. еР,1

<=(<=!

Су <

С (5) ич const

NV

Полученные количественные значения

С и 1 позволяют представить завйсимость амплитуд поперечных колебаний полотна пилы при изменении обоих факторов « и V степенной функцией вида

A(N,V) = Сц„N "q (8) и рассчитывать ее количественные значения в любой момент процесса резки при конкретных значениях величины натяжения М, измеряемого датчиком 15 (фиг.1), и скорости движения пилы М измеряемой датчиком 9. Это позволяет регулировать текущее значения усилия натяжения << и скорость движения пилы М так, чтобы

МЙ,4)= Снч N М â€” «n,, (9) где - «nip — математический знак приближения к минимальному (наименьшему) значению математического выражения

В процессе резки амплитуду измеря-. ют в 4 точках перед входом кромок пилы в контакт с заготовкой А 1 и А и после выхода ее из контакта с заготовкой А и А4 . Среднее значение амплитуды можно определить по формуле

Т. А, (ил)

А V =, (10)

Для обеспечения заданной производительности процесса резки скорость движения пилы не должна быть меньше известного значения »,»д . Поэтому, подставив значение (10) в (8) и взяв

1 логарифм выражения, получим

t(Y. К;(Н,Ч)-О,60206=((Cgy Kfg Ng

<=1 откуда (К « -„- (сфер; и.п-06<<206-е с„„.«е <„„) (12)

Таким образом, математическое соотношение величины амплитуды колебаний пилы и усилия натяжения при заданной скорости движения пилы имеет вид (12) или

N.о.(eg(— „,e(k 6;(чч)-о 60 206-e((c„„-() ер,,))), (13) Для обеспечения минимально допустимОй величины амплитуды колеба- ний пилы " ч )jg диапазона регулирования усилия натяжения пилы может и не хватить, поэтому при каком-то измеренном значении усилия натяжения пилы N4 можно уменьшать амплитуду

10 колебания пилы увеличением скорости движения пилы так, чтобы, (14ч,Ч = = c N„N"„÷, (14)

15 откуда ((и- =о,дою=б с„„+аЯ(и„pegv,,(15) Р@Ч=-((((b. )-О)ОюоЗ-e()C„„-62((N 1

Математическое соотношение величины амплитуды колебаний пилы и скорости движения пилы при известном усилии натяжения имеет вид (16) или

25 ч:..е, е Ц(ер- )-о)о .egc„, ео-ч,Я. (17)

Скорость подачи заготовки относительно пилы 5 при реализации способа управления процессом резки задается по величине крутящего момента М на валу приводного шкива известного радиуса p в соответствии с математической формулой, определенной по результатам экспериментальных исследо- 35 ваний зависимости этого момента от соотношения скорости подачи и скорости движения пилы 5/Ч

М - 2 Ы. г Ф 10

,Ц ) (18) 40 где Ь вЂ” длина линии реза режущей кромки пилы.

Для круглой заготовки диаметром

D величина длины L реза изменяется в зависимости от длины относительно- 45

ro перемещения 3 заготовки и пилы (фиг.2) следующим образом ь =2 2 oe- e . (19)

Стремясь обеспечить максимальную производительность и сведя амплитуды колебаний пилы к их минимально допус-. тимому значению и-))е/g при наибольшей скорости движения пилы, получаем соотношение 55

I(,. (14 Ч1 (20) я(М,((1 -C < N" ãü)() =

4 2 тогда имеем

t) =e))+2 A (N,Ч . (21)

В расчетной формуле для скорости подачи необходимо учесть, что большая подача, а также износ режущей кромки пилы с одной из ее сторон вызывают отклонение (уход) режущей кромки пилы от плоскости реза за допустимые пределы, порчу поверхности и скол (ломку) отрезаемой пластины.

Устранить это явление можно уменьшением скорости подачи в процессе резания.. Для этого в формулу расчета скорости подачи вводят коэффициент / учитывающий превышение средним значением разности амплитуд колебаний, с учетом их постоянных составляющих, режущей и противоположных ей кромок пилы с обеих сторон заготовки (А, А,1+(Ь,- А,1

$ C заданной величины допус2 тимого отклонения от прямолинейности поверхности пластины Ь по соотношению

1= .

Подставив в выражение (18) значения, h и / и выполнив преобразования, получим

< т-(2 ta evr408-е (т,г6(чч)) еэ

d -d ь« lч-(Dее* (m 26(ч,v))

-12 (0 Чг())) 62А(М,Ч)) це-e е) - Яд+1 4е (.2))е 2А(М,Ч11 (2д)

С учетом (22), (23) и (10) математическую формулу расчета скорости подачи можно представить формулой (— — у -6 10 чч(2т t2 6;(ч,ч)) (э а ( d)P(Q.m+ Å А; (М,Ч )

;-1 (24)

При J с д коэффициент 1, а при д) д коэффициент f 41 и уменьшает расчетную величину скорости подачи, что, в свою очередь, устраняет отклонение б режущей кромки пилы от плоскости реза заготовки за допустимый предел заданной величины допустимого отклонения от прямопинейности поверхности отрезаемой пластины д

При реализации способа дополнительно предусмотрено измерение амп1! 15870

10 литуды колебаний поверхности отрезаемой пластины А„„в точке, максимально удаленной от линии реза. Это значение сравнивается в ЭВМ с предельно допустимой величиной Ann gon. храни- 5 мой в ее памяти. Величину Аш, акоп определяют экспериментально для каждой толщины пластины с учетом коэффициента прочности конкретного материала.

Для этого выбирают такую скорость движения пилы, при которой амплитуда колебаний полотна пилы Д (К,V) Ф = что ведет к возникновению больших колебаний амплитуд пластины, и фиксируют измеряемое датчиком 20 значение

А„„, при котором происходит скол пластины. Значение амплитуды, состав-. ляющее величину 0,707 А„„, максимальное и берется как величина А„„„щ .

При А„„=А„и Аоп ЭВМ выдает сигнал на 20 табло оператору "Уменьшить А„„". Оператор подводит к пластине демпфер (амортизатор), который уменьшает колебания отрезаемой пластины, т.е. выполняется условие 25 пл Аа, акоп

Для реализации способа имеются три взаимосвязанных и управляемых от вычислительной машины основных контура управления.

Первый контур управления предназначен для установления в соответствии с заданной производительностью станка, плотностью, ударной вязкостью разрезаемого материала и твердостью инструмента такой скорости движения ленточной пилы ч, при которой ампли- туды колебаний кромок пилы, измеренные до входа в контакт с заготовкой 40 датчиками 16, 18 и после выхода пилы из контакта датчиками 17, 19 меньше их резонансных значений и приближаются по, величине к их предельно допустимому минимальному значению, —, где и

1 - щ ширина реза заготовки, 1 — толщина режущей кромки пилы. Контур включает в себя датчик 9 скорости движения пилы, привод 11 приводного шкива, управляемый от ЭВМ 12 с учетом указанных ранее математических соотношений амплитуды колебаний пилы и скорости движения пилы.

Второй контур управления предназначен для изменения в допустимых пределах от Й до N> величины усилия натяжения пилы и тем самым уменьшения амплитуды колебаний пилы до требуемого. значения - Й, а также для выдачи управляющйх воздействий в первый контур управления, если величина усилия натяжения уже достигла своего предельно допустимого значения. Контур включает в себя датчик 15 усилия натяжения пилы, привод 14 механизма натяжения, управляемый от вычислительной машины 12 с учетом указанных ранее соотношений амплитуд колебаний пилы и величины усилия натяжения пилы, датчики 16 и

18, колебаний кромок пилы до входа ее в контакт с заготовкой, датчики

17 и 19 колебаний кромок пилы после выхода ее из контакта с заготовкой, датчик 20 колебаний поверхности отрезаемой пластины.

Третий контур регулирования предназначен для задания по величине крутящего момента на валу приводного шкива, измеренной скорости движения пилы, длины относительного перемещения заготовки и пилы такой скорости движения заготовки относительно пилы, которая обеспечивает высокую, производительность процесса резки и отклонение поверхности отрезаемой пластины от прямолинейности не хуже допустимого значения А . Контур включает в себя датчик 10 крутящего момента на валу приводного шкива,. датчики 16 и

18 амплитуд колебаний кромок пилы до входа в контакт с заготовкой и датчики 17 и 19 амплитуд колебаний кромок пилы после выхода ее из контакта с заготовкой, привод 8 подачи, управляемый от ЭВМ с учетом математического соотношения измеренных величин по (24). Поскольку радиус приводного шкива у станков, реализующих способ резки заготовки ленточной пилой, достаточно велик (сотни милиметрОв), а угол между направлением проложения силы и плечом ее приложения, равным радиусу приводного шкива, составляет t1tg, то величина момента на валу приводного шкива очень чувствительна к изменениям усилия в зоне реза. Это позволяет достаточно точно задавать скорость подачи по величине момента на валу привода через малые отрезки времени, обеспечивая высокую эффективность процесса резки.

Пример. В системе управления станком, реализующим способ, в память вычислительной машины (ЭВМ) вводят исходные данные процесса резки: вели70 !2 заданной Ч»д (30 м/с), сит нал рассогласования преобразовывается в управляющее воздействие и через устройство вывода ЭВМ выдается на при" вод 11, который плавно набирает заданную скорость. Одновременно с этим датчики 16-19 амплитуд колебаний кромок пилы измеряют амплитуды колебаний и выдают их значения в ЭВМ, которая. рассчитывает среднее значение текущей амплитуды колебаний полотна пилы(.k Д; й,g)/<), сравнивает это значение с мйнимально допустимым

=0,09 мм), выдает управляющее

h. rn воздействие, пропорциональное этой разности и с учетом соотношения (16) и данных датчика 15 об усилии натяжения Й 4 (например, 14,75 Krc) через устройство вывода на отработку приводом 11 требуемой скорости движения. При этом ЭВМ вычисляет величину скорости движения пилы

-3,0286 8g V =Bg 0,09-K/203548+

+1,412688f 14,75, 3,0286 ЦV =

=-4,103295; C(Ч =1,55326Г; Ч

=35,75 (м/с).

С учетом данных от датчика 9 (напРимеР, V>q4 =35 мlс) и требуемой амплитуды колебаний пилы (0,09 мм) в ЭВИ рассчитывается по соотношению (12) требуемое усилие натяжения

-1,41268 3f и =Eg0,09-РД 203548+

+3,0286 Bg 35, Р М =1,188511, N

15,45 (кгс).

Кроме того, данные от датчика 15 сравниваются с предельно допустимым значением Nq (20 кгс), и при

11„+ q управляющее воздействие от

ЭВМ, пропорциональное разности упомянутых выше амплитуд колебаний пилы, выдается на отработку приводом 14 требуемого усилия натяжения. При расчетном значении усилия, большем допустимого, осуществляется регулирование скорости пилы.

Одновременно информация от датчика 10 о величине момента (например, 3,3 кгс/м) и от датчика 21 длины (например, 15 мм) поступает в ЭВМ, которая рассчитывает текущую величину длины реза — L (59,4 мм) и требуе1 мую скорость подачи

11158 чина диаметра заготовки здесь и в дальнейшем в скобках приведены количественные значения параметров для примера реализации способа 3 (250 мм), требуемая ширийа реза заготовки 1 (0,58 мм); радиус приводного шкива и (275 мм); ширина режущей кромки пилы н (0,38-0,40 мм); допустимое отклонение от прямолинейности поверхности отрезаемой пластины Ь (0,002 мм); 10 скорость движения пилы V »„ (30 м/с), обеспечивающая требуемую производительность станка, величина крутящего момента на валу приводного шкива в режиме холостого хода M «(1,5 кгс.м) и его заданное рабочее значение М (5,0 кгс м); начальное И цыц (10 кгс) и предельно допустимое М до„ (20 кгс) значения усилия натяжения пильц чувствительность контуров управления 20 скоростью пилы Г (0,025), усилением натяжения (0,01), скоростью подачи 9 (0,02) и допустимая величина амплитуд .колебаний поверхности отрезаемой пластины Ап„ „, (30 мкм). 25

Оператор задает начальную скорость движения пилы V цц 7 10,6 м/с), подводит с начальной скоростью 5 с,ц (12,5 мм/мин) заготовку (5; — монокристаллический кремний) к пиле и вы-30 полняет многофакторный эксперимент, описанный выше.

В соответствии с программой выполняют расчет постоянных и показателей степени. Полученные результаты позволяют представить зависимость (8) в виде

Данная зависимость позволяет вычислительной машине системы управления процессам резки вырабатывать управляющие зависимости для соответствующихконтуров управления по N H V и ми45 нимизировать амплитуду колебаний, обеспечивая заданную производительность . процесса.

В процессе управления датчик 9 измеряет и выдает в ЭВМ величину текущей скорости движения пилы У1

50 (10,6 м/с), которая сравнивается с

3 3 35 ° 10 -ч5 — 12 10 ° 35 ° 10 275(0 4+

2.

59 4

Ф

4 ° 275 (О, 4+2 ° О, 09) 0,638 10 (мм/c); Б =120 (мм/мин) . значением и выдается управляющее воздействие, пропорциональное этой

А(у) =203 648 <Оз 14-Ж268 -,огеь

=1, 9977

При этом сравнивается текущее значение момента на валу с его заданным

20,09)

1 944 ° 10З -Од6699 ° 10

13 111587 разности, на привод 8 скорости подачи. По данным датчиков 16-19 рассчитывается среднее значение удаления режущей кромки пилы от плоскости реза заготовки по соотношению J 5 (А -А))+(Аю-Ац)

2 это значение сравнивается с величиной допустимого отклонения поверхности отрезаемой пластинки от прямолинейности и кор- 10 ректируется управляющее воздействие на привод скорости подачи.

В процессе реза с момента его начала, когда М7Мхх датчиком 2 1 отсчитывается длина относительного переме- 15 щения заготовки и пилы 1, который при равенстве их значений диаметру заготовки выдает сигналы на приведение системы в исходное состояние.

Управление процессом резки заго- 20 товок ленточными пилами осуществляется с помощью специальной информаци-... онно-измерительной системы, в составе которой имеются высокоточные безконтактные измерители типа БИМП-2, 25

БИМП-2М, бесконтактные виброизмерители типа ВВ-10, контактные датчики типа КД35 с виброметрами 5M=2418Fr, измерители усилий реза, измеритель момента на валу привода, приборы 30 регистрации информаций по 18 каналам типа Н338 и Н115, частотомер

Ф5035, спектроанализатор СК-4-56, устройство коммутации Ф799/2, аналогоцифровой преобразователь Ф4222, пульт управления и сервисного контроля системы.

Предлагаемый способ осуществлен при разрезании монокристаллов кремния и германия при следующих техничес"40 ких характеристиках процесса: диаметр разрезаемой заготовки до 200 мм толщина отрезаемой пластины 0,6-1,2 мм, скорость резания 24-40 м/с, рабочая подача заготовки 10-40 мм/мин, дли» на ленточной пилы 4100 мм; толщина корпуса пилы 0,2 мм, бесконтактные датчики съема амплитудно-частотных характеристик колебаний отрезаемой пластины и кромок полотна пилы типа

БИМП-2М с чувствительностью не хуже

0,1 мкм в диапазоне до 500,мкм на расстоянии до 2 мм, диапазон измерения датчика усилия натяжения ленты

5-30 кгс.

Способ позволяет поддерживать амплитуды колебаний -полотна пилы (0,0890,091 мм при М =14,5 кгс и V

=30 м/с) отличными от их максимальных значений при резонансных явлениях (0,52 мм при Й =10 кгс и V

=24 м/с), имеющих место ври совпадении частот колебаний узлов станка, заготовки и полотна пилы.

Резка монокристаллов кремния осуществлена бесконечной ленточной пилой с алмазной режущей кромкой при следующей характеристике алмазоносного слоя: марка алмазов АСВ, АСК, АСН зернистостью 60ДО; 80/63; 100/80, связка — электролитически оеажденный никель. Благодаря применению предлагаемого способа стало возможным выполнять резку на пластины толщиной

0 8 мм при диаметре заготовки до

200 мм; ширина пропила уменьшена на

0,2 мм, погрешность формы (отклонение от прямолинейности поверхности) уменьшена на 0,5 мм на диаметре до

200 мм, глубина нарушенного слоя — на

20-30 мкм.

1115870

Составитель В.Алексеенко

Редактор И.Рыбченко Техред М.Гергель Корректор В.Бутяга

Заказ 6825/11 Тираж 1036 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород, ул. Проектная, 4