專利名稱：金剛石線雙棒多線切割機的制作方法
技術領域：
本發明涉及硅片切割機，尤其是涉及太陽能級硅片金剛石線雙棒多線切割機。
背景技術：
太陽能級硅片是由多晶硅直拉成單晶硅棒或鑄錠成多晶錠，經過頭尾切除，截斷切方成能用于切片機切片的單晶硅方棒或多晶硅方塊，再由切割機切成薄片而成。硅片的切割方法經歷了內圓切割、外圓切到多線切割的演變，目前常用的多線切割為游離式砂漿多線切割機及其工藝。游離磨料砂漿切割是利用鋸絲快速運動將研磨液帶入工件切縫，利用磨粒的滾壓釬入產生切割作用。相比與內圓和外圓切割方式，游離磨料切割技術大幅度降低了切割損耗、提高了切割速度；但是，仍存在以下缺陷廢砂漿難以回收，污染嚴重；切割效率較低，速度慢；損耗大，硅粉不可回收；硅片表面存在大量損傷層等。為解決上述游離磨料砂漿切割時存在的缺陷，近來出現了一種金剛石線多線切割硅片新技術，它是通過電鍍和樹脂線合劑固結等方式將金鋼石顆粒固定在切割線上制成金剛石線，金剛石線通過導輪的牽弓I高速往復運動形成切割作用。它可實現硅片的快速切割， 不僅切割效率比砂漿切割方法提高了 2-3倍，切割碎片少，損耗小，硅粉可回收，而且切割的硅片表面一致性好，同時切割不需使用碳化硅，無污染，但金剛石線雙棒多線切割還存在有以下問題1)兩主槽輪中心跨度較大，加工區域金剛石線的支撐剛度下降，在切割硅片時線弓較大，容易出現抖動和斷線，影響了切割效率和硅片的表面質量；2)由于是往復切割， 在金剛石線在換向運動的過程中有一個加減速的過程，容易使硅片表面產生線痕；3)金剛石線線弓反應切割能力，由于線弓過大，當工件進給速度無法相應調整，容易產生金剛石線斷線。
發明內容
針對上述現有技術中金剛石線雙棒多線切割機存在的問題，本發明提供了一種不僅切割效率高，而且可確保切割硅片表面質量的金剛石線雙棒多線切割機。本發明要解決的技術問題所采取的技術方案是所述金剛石線雙棒多線切割機包括全部采用模塊化的繞線裝置、加工裝置、電器控制裝置、切削液供給裝置、切削液冷卻裝置和氣動保護裝置，所述繞線裝置和加工裝置分別為獨立模塊，所述加工裝置由機頭組件和槽輪組件組成，所述機頭組件包括工件進給機構、伺服驅動器和工件夾緊機構，所述槽輪組件包括兩個主槽輪和主槽輪安裝支架，所述主槽輪安裝支架為一整體箱體結構，在兩個主槽輪之間設置有一個直徑小于主槽輪的中間支撐槽輪，所述中間支撐槽輪上端外徑水平切線高于兩主槽輪上端外徑水平切線，中間支撐槽輪槽形與兩主槽輪槽形相同。所述中間支撐槽輪上端外徑水平切線比兩主槽輪上端外徑水平切線高廣2mm。本發明所述金剛石線雙棒多線切割機加工采用PLC控制，其加工方法是金剛石線切割速度在減速、停止、加速和勻速的四個加工過程中，工件進給速度按照相同的金剛石線切割速度減速比率、加速比率相應地減速、加速，使工件進給速度與金剛石線切割速度變化率相同，同步變化。即二者從減速到勻速、從勻速再到加速，從加速再到減速，其速度變化率相同，從而使工件達到自適應要求。本發明在兩個主槽輪之間增加一個直徑小于主槽輪的中間支撐槽輪，中間支撐槽輪位置高于兩個主槽輪廣2mm，以增加加工區內金剛石線的預緊力，彌補由于金剛石線的彈性變形引起的張力衰減，減小金剛石線在切割過程中的抖動和切割力不均勻，防止金剛石線斷線，不僅可大大提高切割效率，而且可確保切割硅片表面質量；再是由于工件進給速度與金剛石線速度能保持同步變化，使切割機具有較好的鋼線運行穩定性，避免硅片表面線痕的發生；工件進給速度根據線弓自適應調整，最大限度地減少了斷線的發生，使金剛石線切割能力得到了很好的利用。
圖1是本發明的主視結構結構示意圖，
圖2是本發明主槽輪和中間支撐槽輪布置示意圖。在圖中，1、工件進給機構 2、工件夾緊機構 3、切削液噴嘴4、硅棒5主槽輪6、中間支撐槽輪7、切削液罐8、金剛石線。
具體實施例方式為了更清楚的理解本發明，下面將結合附圖和實施例詳細描述本發明
如圖1、圖2所示，所述金剛石線雙棒多線切割機，它包括全部采用模塊化的繞線裝置、 加工裝置、電器控制裝置、切削液供給裝置、切削液冷卻裝置和氣動保護裝置，所述繞線裝置和加工裝置分別為獨立模塊，所述切削液供給裝置包括切削液噴嘴3 ；所述切削液冷卻裝置包括切削液罐7，所述加工裝置由機頭組件和主槽輪組件組成，所述機頭組件包括工件進給機構1、伺服驅動器和工件夾緊機構2，所述硅棒4用工件夾緊機構夾緊，所述槽輪組件包括兩個主槽輪5和槽輪安裝支架，所述槽輪安裝支架為一整體箱體結構，在兩個主槽輪之間位置上設置有一個直徑小于主槽輪的中間支撐槽輪6，所述中間支撐槽輪上端外徑水平切線高于兩主槽輪上端外徑水平切線l_2mm，中間支撐槽輪槽形與兩主槽輪槽形相同，中間支撐輪槽與左右兩個主槽輪中心距相等，由于中間支撐輪槽高出兩個主槽輪，可以增加切割兩跟硅棒的金剛石線8的張力，增大支撐剛度，減小線弓，進而達到減小金剛石線在切割過程中的抖動和斷線問題，使得該設備具備較好的鋼線運行穩定性。本實施例所用鋼線為日本產金剛石線鋸，金剛石線徑為145μπι。所用兩個主槽輪直徑均為205mm，中間小槽輪直徑為90mm，兩主槽輪中心距690mm，每個槽輪的槽間距和槽數分別為330μπι、1470個，槽輪的圓周表面為等間距的槽型，用于布置金剛石線并起導向功能，每個槽之間的距離為槽距。在硅片切割過程中，金剛石鋼線切割張力設定為25Ν。由于采用的是往復切割線切割技術，金剛石線8需要反復換向，換向過程需要經過減速、停止、加速到勻速設定工作線速度、勻速運行等四個階段。在換向過程中，工件進給速度與金剛實現速度保持同步變化，槽輪的轉速(即金剛石線切割速度)有三擋，分別為fleeOOm/min、/^ = 800 mm/mi η和 A3=IOOO m/min，而工件進給速度也有三擋(由工件進給機構提供)，分別為/7尸0.6mm/min、 P2=Q. 8mm/min和/7,=lmm/min，金剛石線完成一次換向，即一個周期為60秒，工件進給速度(由于不存在換向)同步周期為30秒，每個周期減速階段時間為4秒，加速階段為4秒，穩定切割時間為22秒。穩定勻速切割過程中，切入量、工件進給速度和金剛石線速度等工藝參數如表1所示。在(T2mm段切割過程中，金剛石線速為600m/min，工件采用0. 6mm/min的進給速度；隨后在2 3mm段切割過程中，金剛石線速由600m/min加速至lOOOm/min，金剛石線速度變化率為+ 66%，而工件進給速度由0. 6mm/min加速至lmm/min，工件進給速度變化率為+ 66% ；然后在3 116mm段勻速(速度變化率為O )切割過程中，金剛石線速保持IOOOm/ min,工件進給速度穩定在lmm/min ；在116 126mm段切割過程中，金剛石線從lOOOm/min減速至800m/min，金剛石線速度變化率為一 25%，工件進給速度從lmm/min減速至0. 8mm/min, 工件進給速度變化率為一 25%，工件進給速度和金剛石線速度在加速和減速過程中變化率相同，加速和減速同步，金剛石鋼線耗線量為Im/片，如下表所示。
表1硅片切割工藝參數
權利要求
1.金剛石線雙棒多線切割機，它包括全部采用模塊化的繞線裝置、加工裝置、電器控制裝置、切削液供給裝置、切削液冷卻裝置和氣動保護裝置，所述繞線裝置和加工裝置分別為獨立模塊，所述加工裝置由機頭組件和槽輪組件組成，所述機頭組件包含工件進給機構 (1)、伺服驅動器和工件夾緊結構(2)，所述槽輪組件包括兩個主槽輪(5)和主槽輪安裝支架，所述主槽輪安裝支架為一整體箱體結構，其特征是在兩個主槽輪之間位置上設置有直徑小于主槽輪的中間支撐槽輪(6)，所述中間支撐槽輪上端外徑水平切線高于兩主槽輪上端外徑水平切線，中間支撐槽輪槽形與兩主槽輪槽形相同。
2.根據權利要求1所述的金剛石線雙棒多線切割機，其特征是所述中間支撐槽輪(6) 上端外徑水平切線高于兩主槽輪(5)上端外徑水平切線l_2mm。
3.一種金剛石線雙棒多線切割機的加工方法，其特征在于所述金剛石線(8)切割速度在減速、停止、加速和勻速的四個加工過程中，工件進給速度按照相同的金剛石線切割速度減速比率、加速比率相應地減速、加速，使工件進給速度與金剛石線切割速度變化率相同，同步變化。
全文摘要
本發明公開了金剛石線雙棒多線切割機，它包括全部采用模塊化的繞線裝置、加工裝置、電器控制裝置、切削液供給裝置、切削液冷卻裝置和氣動保護裝置，所述繞線裝置和加工裝置分別為獨立模塊，所述加工裝置由機頭組件和槽輪組件組成，所述機頭組件包含工件進給機構(1)、伺服驅動器和工件夾緊結構(2)，所述槽輪組件包括兩個主槽輪(5)和主槽輪安裝支架，所述主槽輪安裝支架為一整體箱體結構，在兩個主槽輪之間位置上設置有直徑小于主槽輪的中間支撐槽輪(6)，它不僅可大大提高切割效率，而且可確保切割硅片表面質量；使切割機具有較好的鋼線運行穩定性，避免硅片表面線痕的發生；使金剛石線切割能力得到了很好的利用。
文檔編號B28D7/00GK102555089SQ201210029300
公開日2012年7月11日 申請日期2012年2月10日 優先權日2011年12月15日
發明者于景, 俞建業, 廖芳, 曾榮, 江征風, 胡凱, 陳雷 申請人:江西金葵能源科技有限公司