[发明专利]一种BGO晶体切割机

说明书

技术领域

本发明涉及BGO晶体切割的专用加工设备，特别是一种结构设计合理、工作性能可靠的机械结构，一种稳定运行、自动化程度高的控制软件设计。它适用于BGO等闪烁晶体的精密切割，也可用于其它同类硬脆材料的加工。

背景技术

BGO是Bi203-Ge02系化合物的总称锗酸铋的缩写，目前又往往特指其中的一种化合物Bi4Ge3012。这种BGO是一种闪烁晶体，无色透明。当一定能量的电子、γ射线或重带电粒子进入BGO时，它能发出蓝绿色的荧光，记录荧光的强度和位置，就能计算出入射电子、γ射线等的能量和位置。这就是BGO的“眼睛”作用，即可用作高能粒子的“探测器”。由于这种晶体阻挡高能射线能力强、分辨率高，因而特别适合于高能粒子和高能射线的探测，在基本粒子、空间物理和高能物理等研究领域有广泛的应用，并已十分成功地用于欧洲核子研究中心L3正负电子对撞机的电磁量能器上。

目前BGO的结构性能研究、生长技术研究都处于相对完善，但是BGO的加工往往是目前世界上的一大难题，它易于崩边，材料硬度大，表面光洁度要求等特点，限制了加工的方法。通常市场上的BGO的切割使用铜丝加沙石磨料的方式，这种机器切割效率低，本发明的晶体切割机是利用微细颗粒金刚石粉末制成的厚度最小为0.1mm的薄片砂轮刀，在0.1～400m/s的切割线速度下，使砂轮刀片沿被切件的分割线切进。也有采用切透整个晶体厚度的方法分开。在工控机控制下的X、Y、Z、θ四个方向微电机的精密驱动下，通过X、Y、Z向的往复运动以及θ向360°的转动，按照预设的尺寸将大晶体分割，从而得到单个的阵列(窗口)。θ向的转动精确与否决定所切工件形状的准确与否。

发明内容

本设备采用自主开发的技术路线。通过集成技术创新和工艺创新，攻克精密机械结构设计、精度设计、高精度定位控制、开发专用系统软件及切割工艺等关键核心技术，研制出具有自主知识产权、技术水平国内领先、国际先进的高精度BGO晶体切割机。

加大机器的加工范围，提高精度

为使行程加大，必需增加导轨、丝杠、静压电主轴及底座的长度。由于尺寸加大，精度等级必然要提高，这些主要靠机加工来保证。对整机精度影响最大的滚珠丝杠，采取两步走。一是对没有特殊要求的用户，选用国产精密滚珠丝杠，步进当量为5Lm，丝杠滚珠循环方式由外循环改为流畅性好、效率高、且装配简便的内循环方式。二是对要求精度特别高的用户，选用步进当量为2Lm的日本产精密滚珠丝杠。日产丝杠精度比国产的高一倍，可满足一些特殊的需求。

加大主轴功率，增加主轴长度

切割机的主轴功率由提升到1kW，长度由160mm增加到190mm。静压电主轴的加长，除需要机械加工来保证其尺寸精度外，还需要加大主轴电机的功率，以便能灵活地带动起主轴高速转动，并且在切割厚、硬材料时不丢转，保证切割质量。

提高机器的防腐、绝缘能力

切割机选用铝制造一些耐蚀零件，经长期使用发现，铝能耐一般性的腐蚀，但在切割某些特殊材料时，铝很快就会被电蚀。在这样的场合，就必须选用其它的材料。根据BGO切割时冷却液的不同，改用了不锈钢或非金属材料。为使对刀操作方便，将原来影响绝缘可靠性的金属材料做了非金属处理。

控制电路设计

增加软件功能，提高集成度，提高可靠性，降低故障率。

本发明的优点和所产生的积极的技术效果是：本发明利用刚精密的铜基金刚石刀片，配合高精度空气静压电主轴高速旋转，达到精密切割的目的，这样有利于减少崩边和提高截面光洁度，利用精密机械结构，配合进口光栅进行进给补偿，使切割时实时反馈尺寸进给的精度，达到切割位置的准确控制和定位，结构设计合理，性能安全可靠，从根本上解决了现有切割方式的单一和精度误差等问题，对切割机的切割质量提供了可靠的作业保障，显著提高工作效率和减少维护人员的劳动强度。

附图说明

以下结合附图对本发明作进一步描述。

图1是传动系统图。

图中序号说明：1X向电机、2承片台、3主轴、4Y向电机、5Z向电机、6θ向电机；

图2是全分布式结构示意图。

具体实施方式

本发明由机械和电器二大部分组成，

机械部分包括：X轴、Y轴、Z轴、H轴4个方向的传动系统，主轴、定位对准系统和压缩空气过滤系统。

(1)X轴由一台90BF006型反应式步进电机，通过齿形带轮和齿形带带动承片台在圆导轨上左右往复运动，行程为160mm。