磁性材料、硅晶体、宝石等类似材料由于其具有脆性大、表面加工质量要求高等特点,不适合采用常规的机加工工艺进行加工。工业生产中使用的多线切割机虽然较好地解决了这一问题,但是由于其系统复杂,造价昂贵,主要适用于大批量生产,不能满足样片及实验室单片切割的要求。针对这一问题,本文提出使用固结金刚砂线切割技术的工艺方法,研制了一种具有与多线切割机类似性能的小型金刚砂线切割机,并对其进行了试验研究和理论分析。论文开展了以下工作:(1)开展了金刚砂线切割机的方案研究。针对张力调节与控制的复杂性,提出了采用气弹簧为金刚砂线提供张力的技术方案,并通过同轴结构实现收、放线轮的转速一致,实现了切割过程中张力的稳定控制。在此基础上,完成了金刚砂线切割机的机械设计。(2)进行了控制系统的硬件搭建和软件开发。基于Modbus协议,使用LabVIEW开发了人机交互界面,开展了相关技术的研究。集成金刚砂线切割机各功能模块,实现了便捷控制。(3)建立了金刚砂线切割的物理模型和单颗金刚砂切削深度模型;分析了切割过程中金刚砂线上最大张紧力和最大进给力;研究了切割速度、进给速度等工艺参数对切割表面质量的影响,获得了切片表面质量较优效果时的切割速度、进给速度等工艺参数。(4)硬脆材料的切片试验结果表明:金刚砂线切割机样机控制系统各模块之间运行协调,气弹簧在张力调节方面切实可行;切割过程中材料损耗少,锯切运行平稳,所切薄片表面质量较好。本课题设计的金刚砂线切割机采用了气弹簧调节金刚砂线张力,利用同轴结构实现绕线轮的转速一致,并且通过LabVIEW实现了金刚砂线切割机的便捷控制。研究方法和思路对于开发新型线切割机具有良好的指导意义。