大口径KDP晶体切片专用线锯床设计

论文摘要

KDP(化学式KH2PO4)晶体是一种重要的非线性光学材料,被广泛应用于激光领域。目前,KDP晶体加工的第一道工序——切片,多采用环形金刚石带锯切割技术,但环形金刚石带锯切割存在很多问题：切缝过大浪费严重；锯条易出现波纹状；磨料磨损不均；切割过程中带锯跑偏,产生附加作用力,使晶体产生裂纹、炸裂等。而线锯切割为柔性锯丝,无附加作用力,切削过程中应力小、温度低,表面损伤层浅,特别适合薄片切割,并且已广泛应用于单晶硅、SiC等硬脆性晶体的切片中。本文设计一线锯床,用来解决环形金刚石带锯在切割KDP晶体过程中产生的问题,机床主要设计内容包括：(1)根据KDP晶体切片的要求,首先对机床进行了工艺分析,确定了加工方法和切削用量；其次对机床进行了运动分析与分配,确定了机床的布局形式；再次对机床的传动形式进行了选择,保证了各执行件的运动、执行件之间的相对运动的实现；最后对机床承载结构形式进行了选择,确保了机床抵抗变形的能力满足要求。(2)根据机床总体方案,首先应用模块化设计的思想,从功能分析的角度对机床进行了模块划分；其次对机床的导轮模块进行了设计,主要包括：导轮的结构设计、导轮轴组件的结构设计、导轮间距调节装置的结构设计和锯丝张紧装置的结构设计；再次对机床的进给运动模块进行了设计,主要包括：工作台的结构设计、导轨的设计计算、滚珠丝杠的设计计算、滚珠丝杠外部设备的选择和伺服电机的选择。(3)首先对滚筒及滚筒轴进行了结构设计；其次对滚筒轴支撑部分进行了结构设计,主要包括支撑侧和固定侧支撑单元结构设计；再次对导轨及滚珠丝杠进行了设计计算,主要包括导轨及滑块的设计计算和轨道滑块的固定；最后对伺服电机进行了设计计算,主要包括：伺服电机的选择和伺服电机与丝杠轴联接部分结构设计。(4)首先对机床的承载模块进行了结构设计,主要包括底座及机架的结构设计；其次对各功能模块进行了整合,利用绘图软件绘制出了机床三维总装配图。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.1.1 本课题研究的背景
• 1.1.2 本课题研究的意义
• 1.2 KDP晶体切片的国内外研究现状
• 1.3 线锯切割的国内外研究现状
• 1.3.1 游离磨料线锯切割的研究现状
• 1.3.2 固结磨料线锯切割的研究现状
• 1.4 本文的主要研究内容
• 第2章 机床总体方案设计
• 2.1 引言
• 2.2 机床的工艺分析
• 2.3 运动分析与分配
• 2.4 机床传动形式的选择
• 2.4.1 传动系统的设计原则
• 2.4.2 传动形式的选择
• 2.5 机床承载结构形式的选择
• 2.6 机床总布局及工作原理
• 2.7 本章小结
• 第3章 导轮及进给运动模块结构设计
• 3.1 引言
• 3.2 导轮模块设计
• 3.2.1 导轮的结构设计
• 3.2.2 导轮轴组件结构设计
• 3.2.3 导轮间距调节装置设计
• 3.2.4 锯丝张紧装置结构设计
• 3.3 进给运动模块设计
• 3.3.1 工作台的设计
• 3.3.2 导轨的设计计算
• 3.3.3 滚珠丝杠的设计计算
• 3.3.4 滚珠丝杠外部设备的选择
• 3.3.5 伺服电机的选择
• 3.4 本章小结
• 第4章 锯丝缠放模块结构设计
• 4.1 引言
• 4.2 滚筒及滚筒轴设计
• 4.2.1 滚筒结构设计
• 4.2.2 滚筒轴结构设计
• 4.3 滚筒轴支撑部分结构设计
• 4.3.1 游动侧支撑单元结构设计
• 4.3.2 固定侧支撑单元结构设计
• 4.4 导轨及滚珠丝杠的设计
• 4.4.1 导轨的设计计算
• 4.4.2 轨道滑块的固定
• 4.4.3 滚珠丝杠的设计计算
• 4.5 伺服电机的设计计算
• 4.5.1 伺服电机的选择
• 4.5.2 伺服电机与丝杠轴的联接
• 4.6 本章小结
• 第5章 承载模块结构设计及机床模块整合
• 5.1 引言
• 5.2 承载模块结构设计
• 5.2.1 底座结构设计
• 5.2.2 机架结构设计
• 5.3 机床模块整合
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 学位论文评阅及答辩情况表