[发明专利]一种计算多线切割机绕线轮外载荷的方法

说明书

本发明提供了一种计算多线切割机绕线轮外载荷的方法，其包括以下步骤：S1、建立切割线锯的缠绕长度‑厚度‑层数模型；S2、建立不同张力下绕线轮的绕线实验过程；S3、基于实验数据，引入线厚修正系数，对不同张力下缠绕长度‑厚度‑层数模型进行修正；S4、根据不同张力下的修正系数，建立绕线张力‑修正系数模型；S5、建立修正后的缠绕长度‑厚度‑层数模型；S6、建立缠绕层数‑等效压强模型；S7、综合步骤S5、S6模型得缠绕长度‑等效压强模型；S8、由步骤S7所得模型能得到绕线轮上的等效压强。由本发明建立的模型，可根据现实所需绕线的长度直接计算得到作用于绕线轮的等效压强，为绕线轮的设计提供有效的理论计算基础，以提高其质量及强度。

技术领域

本发明涉及多线切割领域，特别涉及一种计算多线切割机绕线轮外载荷的方法。

背景技术

现如今，硬脆晶体材料如单晶硅、蓝宝石、碳化硅等通过多年的发展，已经广泛应用于电动汽车、石油开采、风力发电、高铁与轨道交通、信息通讯、智能电网、智能家电以及航空航天等产业领域。目前这些晶体主要是利用切割线锯切割的方式来进行加工的。对于切割线锯切割工艺，根据其切割加工切片的数量，可以分为单线切割和多线切割。但由于单线切割加工效率较低，因此在实际生产中主要还是采用多线切割的加工方式。

在多线切割中，切割线锯在绕线轮上进行多层缠绕时，由于作用于绕线轮上的载荷随着缠绕层数的增加，大小呈非线性增加，且在绕线轮和切割线锯的径向压缩变形对每层缠绕张力的影响下，缠绕厚度和缠绕长度随缠绕张力呈现不规则的变化，计算非常复杂。因此，有必要发明一种能够有效便捷地计算多线切割机绕线轮外载荷的方法，该方法可以为绕线轮的设计提供有效的理论计算基础，以提高绕线轮的质量及强度。

发明内容

根据上述提出的技术问题，本发明的目的是提供一种能够有效计算多线切割机绕线轮外载荷的方法，本发明采用的技术手段如下：

具体地，本发明提供一种计算多线切割机绕线轮外载荷的方法，其包括以下步骤：

S1、建立多线切割机绕线轮上切割线锯的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数的数学模型，缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数的数学模型方程如下：

其中，L表示切割线锯的长度，单位为m；n表示缠绕层数；h表示缠绕厚度，单位为mm；m表示缠绕一圈时的线圈数且m＝L₁/t，L₁为绕线轮上的绕线部分长度，单位为mm；t表示切割线锯的排距，单位为mm；D₁表示缠绕层的内径，单位为mm；D₂表示缠绕层的外径，单位为mm；d_s表示切割线锯的直径，单位为mm；

S2、建立不同绕线张力下的多线切割机绕线轮上切割线锯的绕线实验过程，得到不同张力下的缠绕层数和缠绕厚度实验数据；

S3、引入线厚修正系数，根据不同绕线张力下的实验数据，对理论计算所得的不同张力下的缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数模型进行修正，其具体过程如下：

基于步骤S2中所述切割线锯绕线实验中不同张力下的缠绕层数和缠绕厚度实验数据，引入线厚修正系数ψ，并对所述缠绕长度-缠绕厚度-缠绕层数模型中的切割线锯缠绕厚度h进行修正，使理论计算所得的缠绕层数-缠绕厚度曲线与实验记录与测量所得的缠绕层数-缠绕厚度曲线最大程度重合，得到修正后的缠绕厚度h_ψ：

S4、根据步骤S3中不同张力下的线厚修正系数，建立绕线张力-线厚修正系数模型，其具体过程如下：

不同的绕线张力具有相对应的线厚修正系数，对步骤S3得到的绕线张力-线厚修正系数离散点使用Matlab软件进行拟合，拟合后的绕线张力-线厚修正系数之间符合线性关系，即为绕线张力-线厚修正系数模型，其关系如下：

ψ＝kS+b (3)