DE2553820C2 - Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken aus harten, spröden und/oder einkristallinen Materialien - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schneiden den von Werkstücken aus harten, spröden und/der einkristallinen Materialien, bei der eine Halterung mit zwei auf der Halterung abnehmbar angebrachten Rollen für einen Draht endlicher Länge und mit einem Antrieb zum Betreiben der Rollen vorgesehen ist, wobei der Draht mit seinen, den beiden linden zugewandten Teilstücken auf jeweils einer der Rollen aufgespult ist und zwischen den Rollen über zwei Führungsrollen geführt und unter Vorspannung gehalten wird und wobei das Werkstück durch den zwischen den Führungsrollen befindlichen Teil des durch jeweils gleichsinnige, mit alternierender Drehrichtung geführten Drehung der Rollen in seiner Längsrichtung bewegten Drahtes entlang einer in einer vorgegebenen Schnittfläche liegenden Schnittlinie durchtrennt wird.

Für technische Zwecke sowie für Untersuchungen im wissenschaftlichen Bereich ist es vielfach erforderlich, Werkstücke aus kristallinem Material mit einer Härte bis zur Härtestufe 9 entlang vorgegebenen Schnittflächen mit kleiner Schnittbreite zu zerschneiden, ohne daß eine mechanische Verformung des Werkstückes oder eine Zerstörung der Struktur des Materials die Folge ist.

Es sind Vorrichtung bekannt, bei denen Werkstücke durch einen in seiner Längsrichtung bewegten, eine Dräoarierte Oberfläche aufweisenden Draht durchschnitten werden. Dabei werden Drähte aus geeignetem Material, wie beispielsweise Berylliumkupfer oder rostfreier Stahl, mit Diamantsplitier beschichtete Drähte oder auch solche Drähte verwendet, die mit einer Säure bentzt sind. Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch im allgemeinen den Nachteil, daß die Lage der Schnittflächen nicht frei wählbar ist, da die Bewegungsrichtung des Drahtes gegenüber dem eingespannten Werkstück nur begrenzt einstellbar ist Zudem ist infolge ungenügender Drahtführung die Schnittfläche vielfach uneben. Hinzu kommt, daß das Einlegen des Drahtes, der bei den bekannten Vorrichtungen vielfach als endlose Schleife über nicht abnehmbare Rollen geführt v-ird, sehr kompliziert ist.

Aus der US-PS 34 78 732 ist eine Vorrichtung der eingangs bezeichneten Art bekannt, bei der durch Schwenken der Werkstückhalterung .Schnittebenen unterschiedlicher Orientierung einstellbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken aus harten, spröden und/oder einkristallinen Materialien zu schaffen, bei der es möglich ist, einen Schnitt in jeder gewünschten, vorgegebenen Richtung beispielsweise auch bei Werkstücken durchzuführen, die nur in einer bestimmten Weise eingespannt werden können. Dabei soll eine ebene Schnittfläche gewährleistet und ein störungsfreier Betrieb sichergestellt sein. Die Vorrichtung soll ferner einfach in der Bedienung und insbesondere das Auswechseln des Drahtes mit wenigen Handgriffen durchzuführen sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine am Traggerüst der Vorrichtung schwenkbar angeordnete Führung für die Halterung vorgesehen ist, in der die Halterung zum Schneiden des Werkstückes bewegt wird und daß die Rollen mit einem Innengewinde versehen sind und auf zwei in die Halterung fest einsteckbaren, mit einem an das Innengewinde der Rollen angepaßten Außengewinde versehenen Achsen in Längsrichtung der Achsen geführt und durch parallel zu den Achsen verschiebliche Mitnehmer angetrieben werden und daß die Rollen eine Führungsnut für den Draht aufweisen, wobei die Führungsnut und das Gewinde der Achsen die gleiche Steigung haben.

Durch diese Merkmalskombination gemäß der Erfindung wird nicht nur erreicht, daß durch die Verschwenkbarkeit und Führung der Halterung die Schnittflächen in vorteilhafter Weise, beispielsweise auch bei Einkristallen, die nur in einer bestimmten Weise eingespannt werden können, beliebig eingestellt werden kann. Hinzu kommt vielmehr, daß durch die erfindungsgemäDe Ausbildung von Rollen und Achsen und durch die damit erzielte gute Führung des Drahtes ein störungsfreier Betrieb der Vorrichtung sowohl für Diamantdrähte als auch für mit Säure benetzten Drähte gewährleistet wird. Der Draht, dessen Länge entsprechend der Länge der Führungsnut ist, wird dabei in dei Führungsnut geführt. Dadurch, daß die Steigung dei Führungsnut gleich der Steigung der Achsen ist, lieger die Stellen auf den Rollen, von denen der Draht von dei Rolle abhebt oder von dieser aufgenommen wird, aul einer mit dem zwischen den Führungsrollen liegender Teil des Drahtes zusammenfallenden geraden Linie Insbesondere bei Verwendung von mit Diamantsplit tern beschichteten Drähten wird dabei eine einwand freie Führung des Drahtes erreicht.

Dadurch, daß die Rollen mit den Achsen von dei Halterung abgenommen werden können, ist es durcl·

\uswechseln der Rollen auf schnelle und einfache Weise möglich, einen an die Eigenschaften des zu i/erarbeitenden Werkstückes angepaßten Draht einzusetzen.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Erfindung besteht darin, daß die beiden Achsei, auf der der Halterung abgewandten Seite durch einen abnehmbaren Bügel fest verbunden sind. Dadurch ist es möglich, beide Rollen gleichzeitig von der Halterung so abzunehmen, daß die gemeinsame Arbeitsstellung der beiden Rollen erhalten bleibt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine seitliche Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung in Arbeitsstellung für einen vertikalen Schnitt

Fig. 2 eine Vorderansicht der Halterung mit Draht und Rollen

F i g. 3 einen Querschnitt durch eine der Rollen mit Kupplung und Antriebsteil sowie zugehörigem Teil der Halterung

Fig.4 eine seitliche Ansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung in Arbeitsstellung für einen horizontalen Schnitt

Fig. 5 eine seitliche Ansicht der Vorrichtung in Arbeitsstellung für einen vertikalen Schnitt mi', hängend angeordnetem Werkstück.

Wie aus der Zeichnung zu entnehmen ist, ist das Werkstück 1 in einer mit dem Traggerüst 2 verbündenen Spannvorrichtung 3 befestigt, wobei die Spannvorrichtung 3 als verstellbarer Schlitten ausgebildet ist. An der Spannvorrichtung 3 ist ein Aniegegoniometer 4 zur Einstellung des Neigungswinkels des Werkstückes angebracht.

Wie aus der Zeichnung ferner hervorgeht, sind die Rollen 5 über Achsen 6 an der Halterung 7 drehbar angeordnet. Die Achsen 6 sind, wie der Darstellung in F i g. 3 zu entnehmen ist, in jeweils eine Buchse 8 an der Halterung 7 eingesteckt und mittels einer Rändelmutter

9 mit der Halterung 7 fest verbunden. Zum Antreiben der Rollen 5 sind diese mit einer aus den beiden Kupplungshälften 10 und 11 bestehenden Kupplung über zwei Mitnehmer 12, die in zwei Ausnehmungen in der jeweiligen Rolle eingreifen, verbunden. Dabei ist die mit dem in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb über einen Zahnriemen 13 verbundene Kupplungshälfte

10 an der Buchse 8 mittels Radiallager 14 drehbar gelagert und mittels einer Springfeder 15 in axialer Richtung fixiert. Die der jeweiligen Rolle zugewandte Kupplungshälfte Il ist über ein Axiallager 16 auf der Achse 6 drehbar gelagert und mittels einer Springfeder 17 an der Achse 6 fixiert.

Halterung 7 und Kupplung 10,11 sind in den Fig. 1,4 und 5 zur besseren Übersicht als Kasten dargestellt.

Wie aus der Darstellung in Fig. 3 außerdem hervorgeht, weisen die Achsen 6 an dem von der Halterung abgewandten Ende ein Außengewinde unu die Rollen 5 ein entsprechendes Innengewinde auf. Da die Achsen 6 mit der Halterung 7 fest verbunden sind, wird somit erreicht, daß sich die Rollen 5 beim Drehen entsprechend der Steigung des Gewindes von der Haiieruiig 7 entfernen oder sich ihr nähern, wobei die beiden Mitnehmer 12 in den Ausnehmungen der Rollen gleiten. Da die Führungsnut 18 in den Rollen 5 die gleiche Steigung wie das Gewinde der Achsen 6 aufweist, wird erreicht, daß der Draht 19 immer im gleichen Abstand von der Halterung 7 von der einen Rolle abhebt und von der anderen Rolle aufgenommen wird. Dadurch wird eine einwandfreie Führung des Drahtes 19 erzielt, der — wie aus der Zeichnung ersichtlich ist — zudem über Führungsroilen 20 geführt wird.

Wie der Zeichnung ebenfalls zu entnehmen ist, sind die beiden Achsen 6 über einen Bügel 21, der mittels der Rändelmutter 22 an den beiden Achsen 6 befestigt ist, miteinander verbunden.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Fall befindet sich das Werkstück 1 in senkrechter Lage und die Halterung 7 wird in der Führung 23 senkrecht geführt. Dabei ist das Werkstück 1 in einem solchen Abstand von der Halterung 7 angeordnet, daß sich der Draht 19 bei senkrechter Führung der Halterung 7 entlang der Schnittlinie 24 im Werkstück 1 bewegt.

Die Halterung 7 ist mittels eines Drahtes über einer Schnur über Laufrollen 26 mit einem Gewicht 25 verbunden. Dabei ist in dem in F i g. 1 dargestellten Fall das Gewicht 25 kleiner bemessen als das Eigengewicht der Halterung 7 mit Kupplung und Rollen, so daß die Halterung unter der Einwirkung des noch verbleibenden Eigengewichtes eine nach unten gerichtete Bewegung ausführt. Je nach der Größe des noch verbleibenden Eigengewichtes wird der Draht beim Schneiden auf das Werkstück gedrückt. Selbstverständlich ist es auch möglich, das Gewicht 25 so zu wählen, daß die Halterung nach oben gezogen wird und somit — allerdings bei anderer Lage des Werkstückes 1 — ein Schnitt von oben nach unten geführt werden kann.

Soll ein Draht verwendet werden, dessen Oberfläche mit einer Säure zu benetzen ist, so ist eine in der Zeichnung nicht dargestellte Tropfeinrichtung zur Benetzung des Drahtes sowie eine Auffangvorrichtung für abtropfende Säure erforderlich.

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Fall befindet sich das Werkstück 1 ebenfalls in senkrechter, jedoch hängender Lage. Die Halterung 7 mit den Rollen 5 wird waagerecht geführt, so daß ein horizontaler Schnitt ausgeführt werden kann. Das Gewicht 25 wird dabei über eine in das Traggerüst 2 zu diesem Zweck einsteckbare Laufrolle 27 geführt.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Fall befindet sich das Werkstück 1 ebenfalls in senkrechter, hängender Lage. Die Halterung 7 mit Rollen 5 wird senkrecht, jedoch unterhalb der Arbeitsplatte des Traggerüstes 2 geführt Das Gewicht 25 wird dabei über Laufrollen 28 geführt Die in F i g. 5 dargestellte Lage von Werkstück 1 unt Halterung 7 ist insbesondere dann zweckmäßig, wenr mit einem Draht gearbeitet werden soll, der mit einci Säure benetzt wird. In diesem Fall kann die abtropfendi Säure in einer unterhalb der Halterung 7 angebrachter in der Zeichnung nicht dargestellten Auffangvorrich tung leicht aufgefangen werden, ohne daß di abtropfende Säure mit der Vorrichtung in Berührun; kommt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Ul Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schneiden von Werkstücken aus harten, spröden und/oder einkristallinen Materialien, bei der eine Halterung mit zwei auf der Halterung abnehmbar angebrachten Rollen für einen Draht endlicher Länge und mit einem Antrieb zum Betreiben der Rollen vorgesehen ist, wobei der Draht mit seinen, den beiden Enden zugewandten Teilstücken auf jeweils einer der Rollen aufgespult ist und zwischen den Rollen über zwei Führungsrollen geführt und unter Vorspannung gehalten wird und wobei das Werkstück durch den zwischen den Führungsrollen befindlichen Teil des durch jeweils gleichsinnige, mit alternierender Drehrichtung geführten Drehung der Rollen in seiner Längsrichtung bewegten Drahtes entlang einer in einer vorgegebenen Schnittfläche liegenden Schnittlinie durchtrennt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine am Traggerüst (2) der Vorrichtung schwenkbar angeordnete Führung (23) für die Halterung (7) vorgesehen ist, in der die Halterung zum Schneiden des Werkstückes bewegt wird und daß die Rollen (5) mit einem Innengewinde versehen sind und auf zwei in die Halterung (7) fest einsteckbaren, mit einem an das Innengewinde der Rollen angepaßten Außengewinde versehenen Achsen (6) in Längsrichtung der Achsen geführt und durch parallel zu den Achsen (6) verschiebliche Mitnehmer (12) angetrieben werden und daß die Rollen eine Führungsnut (18) für den Draht (19) aufweisen, wobei die Führungsnut und das Gewinde der Achsen (6) c!ie gleiche Steigung haben.

2. Vorrichtung nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Achsen (6) auf der der Halterung (7) abgewandten Seite durch einen abnehmbaren Hügel (21) fest verbunden sind.