CN103934626B - Ntc多线切割机主辊的修复方法及其修复后的主辊结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种NTC多线切割机主辊的修复方法及其修复后的主辊结构。该方法包括去轴头、加工卡合孔、加工新轴头、机械固定等步骤。本发明用较小的投资实现了NTC多线切割机主辊的再利用，将锥面磨损带来的经济损失降至最低；具有极大的经济价值。

Description

NTC多线切割机主辊的修复方法及其修复后的主辊结构
技术领域
本发明专利涉及多线切割机技术领域，具体涉及一种NTC多线切割机用主辊的修复方法及其修复后的主辊结构，可用于硅片切割、蓝宝石晶片切割、陶瓷材料切割等方面。
背景技术
目前光伏多线切割技术多由主辊支撑线网、配合砂浆切割半导体晶体，如硅片。其中日本小松NTC是多线切割机重要的设备生产厂家，其以光伏多线切割设备性能优越、适配性高、操作简单而著称，尤其是在单晶硅片切割领域更胜一筹。目前国内约有NTC切片机3000多台，其中以MWM442、PV600、PV800为主。
如图1和图2所示，NTC设计的主辊两端的定位方式为锥面定位，传动方式为锥面传动；主辊两端的锥面肩负着主辊定位和传动的双重作用，锥面的精度对机床性能起到决定性作用。NTC切片机以双向切割为主，主辊在加速-减速-换向-加速过程中循环运转，每小时约有100个循环。在频繁的循环中，锥面承载着巨大的扭矩，故长期使用下来锥面会逐渐磨损。当用锥面规测量到定锥面磨损超过30％就需要发回原厂修复，修复过程所耗费的时间和成本都很难接受。为此，很多厂家放弃修复，直接更换国产或进口新主辊，其中一套全新的进口主辊甚至高达10～15万，国产主辊价格也高达4～8万，造成了极大的资源浪费。国内需要修复的此类主辊估计有2000套以上。
发明内容
为了解决主辊无法修复所带来的巨大损失问题，本发明的第一目的在于提供一种可快速修复的NTC多线切割机主辊的修复方法。
本发明的第二目的在于提供一种经修复后的NTC多线切割机主辊结构。
为实现第一目的，本发明的技术方案是一种NTC多线切割机主辊的修复方法，其包括以下步骤：
去轴头：用特种刀具去除待修复主辊的带有锥孔的轴头，将去除轴头后形成的辊体的端面加工成与辊体外圆周面垂直的新端面，形成两端为新端面的辊体；
加工卡合孔：用特种钻头在主辊的新端面开设与辊体中心轴通孔连通的沉槽；
加工新轴头：选取高强度特种钢轴体，在轴体一侧端面加工出与辊体的沉槽配合的凸缘，在轴体内加工出与辊体中心轴通孔对应的新轴头中心轴通孔，在轴体另一侧端面加工出用于连接联轴器的锥孔以及分布于锥孔周围的用于固定新轴头的固定孔；
机械固定：将新轴头的凸缘卡合于辊体新端面的沉槽内，凸缘的外侧壁与沉槽的槽壁形成过盈配合，安装中心轴使其穿过辊体中心轴和新轴头中心通孔，用紧固件穿过新轴头的固定孔、旋入辊体的新端面使新轴头与辊体相固定，成为一个整体主辊；
精加工：对整体主辊的辊体和轴头精加工，使轴头的锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm；
动平衡校正：对精加工后的主辊做动平衡校正，使主辊动平衡≤8g。
该修复技术的要点之一在于对磨损主辊的去除轴头处理、以及去轴头后辊体与新轴头的过盈配合，这使得辊体与新轴头可以形成牢固连接，避免工作中产生松动、进而产生切割不良或锥孔快速磨损；要点之二在于锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm，这抑制了主辊高速转动时产生震动、导致线网抖动，提高了切割的硅片表面光滑度、提高了切割精度。
优选地，在所述加工新轴头步骤中，所述新轴头的锥孔通过粗车成形，再经磨床加工磨削至锥孔的表面粗糙度为不超过0.8μm、锥孔的锥面角度为11度。经过磨削降低粗糙度，提高了新轴头与联轴器的接触面积至75％以上，从而保证了修复后的主辊的无间隙定位效果，从而提高了切割精度和抑制了锥面的快速磨损。
为了提高新轴头和辊体的连接牢固性、保证切割精度，优选地，在所述机械固定步骤中，通过冷装将新轴头的凸缘与辊体的沉槽形成过盈配合。
为了进一步提高新轴头与辊体的连接牢固性，优选地，所述加工新轴头步骤还包括在凸缘的外侧壁中部加工用于容纳胶水的凹槽；所述机械固定步骤中，在将新轴头的凸缘与辊体的沉槽配合之前，还包括在凸缘的外侧壁凹槽内填装胶水。经过在凹槽内填装胶水，使新轴头凸缘的凹槽与辊体内侧壁的对应处形成粘接，这种粘接作用与过盈配合结合，提高了新轴头和辊体的连接牢固性。
最好在所述加工新轴头步骤还包括在所述凸缘外侧壁的凹槽内加工若干凹凸结构。从而可以形成具有凹凸结构的胶水粘接面，进而有效地避免脱胶、提高新轴头和辊体的粘接强度。
优选地，所述特种刀具为电镀或粘接有金刚石的复合刀具；所述特种钻头为电镀或粘接有金刚石的复合钻头；所述高强度特种钢为S690；所述紧固件为销钉。
优选地，在机械固定之后、精加工之前还包括表面光洁度处理、使其表面光洁度达到1.6μm以下的步骤。
优选地，在加工新轴头步骤之后、机械固定步骤之前，还可以包括粗动平衡校正步骤，使新轴头的动平衡达到30g以下；在动平衡校正步骤之后还包括修复检测步骤，所述修复检测步骤包括外观检查、机械性能静动态参数检测；要求修复后主辊的轴向拉力＞5000N、扭矩＞1000Nm。
为实现第二目的，本发明的技术方案是一种按上述方法修复后的主辊结构，其包括辊体、轴头、中心轴和紧固件；其中辊体开设有可与中心轴配合的辊体中心轴通孔，辊体的端面开设有可与辊体中心轴通孔连通的沉槽，且辊体的端面与辊体外圆周面垂直；轴头开设有与中心轴配合的轴头中心轴通孔，且轴头一侧端面设有可与辊体的沉槽配合的凸缘，另一侧端面开设有用于连接联轴器的锥孔以及分布于锥孔周围的固定孔；轴头的凸缘与辊体的沉槽相卡合，且轴头凸缘的外侧面与辊体沉槽的槽壁为过盈配合，锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm；中心轴穿过辊体中心轴通孔及轴头中心轴通孔；紧固件与固定孔配合，使轴头与辊体相固定。
优选地，所述轴头为高强度特种钢轴头，轴头锥孔的表面粗糙度为不超过0.8μm、锥面角度为11度，在轴头凸缘的外侧壁中部设有用于容纳胶水的凹槽，凹槽内加工若干凹凸结构，凹槽与辊体沉槽槽壁的对应处为胶水粘接；所述紧固件为销钉。
本发明的优点和有益效果在于：本发明针对NTC多线切割机主辊出现因出现锥面磨损而废弃使用的问题，通过如特种刀具去除带有磨损锥孔的主辊轴头，并设计了带有锥孔的独立的新轴头，同时在主辊的新端面设计用于卡合新轴头的沉槽，通过将新轴头和主辊过盈配合在一起，并通过紧固件进一步紧固，实现了轴头和辊体的牢固连接；锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm，保证了修复后主辊的切割精度；用较小的投资实现了NTC多线切割机主辊的再利用，将锥面磨损带来的经济损失降至最低。以国内需要修复的至少2000套存在此类问题的主辊来计算，与更换新主辊相比，采用本发明的修复方法来修复NTC多线切割机的主辊可节约4000万以上的投资。
这种修复后的主辊结构还有另一个突出的优点，即在后期再次磨损时只需再次更换轴头，省时且再次修复成本还会降低。
附图说明
图1是传统的NTC多线切割机主辊的端部的截面结构示意图；
图2是图1的局部放大示意图；
图3是本发明NTC多线切割机主辊修复过程的示意图；
图4是本实用新型修复后的NTC多线切割机主辊的一种结构示意图；
图5是图4的局部放大示意图；
图6是图5拆装后的结构示意图；
图7是本实用新型修复后的NTC多线切割机主辊的另一种结构示意图；
图8是图7的局部放大示意图；
图9是图8拆装后的结构示意图；
图10是图9中A处的局部放大示意图。
图中：1、辊体；2、轴头；3、紧固件；4、中心轴；5、胶水；11、辊体中心轴通孔；12、沉槽；21、轴头中心轴通孔；22、凸缘；23、锥孔；24、固定孔；221、凹槽。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明是一种NTC多线切割机主辊的修复方法。如图3中A所示，A表示磨损的待修复主辊，其锥孔处发生磨损。本发明的NTC多线切割机主辊的修复方法包括以下步骤：
(1)去轴头：用特种刀具去除待修复主辊的带有锥孔的轴头，将去除轴头后形成的辊体的端面加工成与辊体外圆周面垂直的新端面，形成两端为新端面的辊体，如图3中B所示。
所述特种刀具为电镀或粘接有金刚石的复合刀具。
(2)加工卡合孔：用特种钻头在辊体的新端面开设与辊体中心轴通孔连通的沉槽，如图3中C所示。
所述特种钻头为电镀或粘接有金刚石的复合钻头。
(3)加工新轴头：选用高强度特种钢轴体，如S690，制造新轴头，在轴体一侧端面车出与辊体的沉槽配合的凸缘，在轴体内钻孔形成辊体中心轴通孔对应的新轴头中心轴通孔，在轴体另一侧端面加工出用于连接联轴器的锥孔以及分布于锥孔周围的用于固定新轴头的固定孔，如图3中C所示。
这里，新轴头的锥孔最好先通过粗车成形、再经磨床加工磨削至锥孔的表面粗糙度为不超过0.8μm、锥孔的锥面角度为11度；经过磨削可降低粗糙度，提高新轴头与联轴器的接触面积至75％以上，从而保证了修复后的主辊的无间隙定位效果。
(4)机械固定：将新轴头的凸缘卡合于辊体新端面的沉槽内，凸缘的外侧壁与沉槽的槽壁形成过盈配合，安装中心轴使其穿过辊体中心轴和新轴头中心通孔，用如销钉等紧固件穿过新轴头的固定孔、旋入辊体的新端面使新轴头与主辊相固定，成为一个整体主辊；如图3中D所示。
这里，最好是通过冷装将新轴头的凸缘与辊体的沉槽形成过盈配合，以提高新轴头和辊体的连接牢固性、保证切割精度。
(5)表面处理：表面光洁度处理、使其表面光洁度达到1.6μm以下。
(6)精加工：对整体主辊的辊体和轴头精加工，使轴头的锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm。
(7)动平衡校正：对精加工后的主辊做动平衡校正，使主辊动平衡≤8g。另外在加工新轴头步骤之后、机械固定步骤之前，还可以包括粗动平衡校正步骤，使新轴头的动平衡达到30g以下。
(8)修复：包括外观检查、机械性能静动态参数检测，要求修复后主辊的轴向拉力＞5000N、扭矩＞1000Nm。
该修复技术的要点之一在于对磨损主辊的去除轴头处理、以及去轴头处理后的辊体与新轴头的过盈配合，这使得辊体与新轴头可以形成牢固连接，避免工作中产生松动、进而产生切割不良或锥孔快速磨损；要点之二在于保证锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm，从而抑制主辊高速转动时产生震动、进而导致线网抖动，提高切割的硅片表面光滑度、提高切割精度。按上述方法修复后，得到修复后的主辊结构，如图4至图6所示，其包括辊体1、轴头2、中心轴4和紧固件3；其中辊体1开设有可与中心轴4配合的辊体中心轴通孔11，辊体1的端面开设有可与辊体中心轴通孔11连通的沉槽12，且辊体1的端面与辊体1外圆周面垂直；轴头2开设有与中心轴4配合的轴头中心轴通孔21，且轴头2一侧端面设有与辊体1的沉槽12配合的凸缘22，另一侧端面开设有用于连接联轴器的锥孔23以及分布于锥孔23周围的若干固定孔24；轴头2的凸缘22与辊体1的沉槽12相卡合，且轴头2的凸缘22的外侧面与辊体1的沉槽12的槽壁为过盈配合，锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm；中心轴4穿过辊体中心轴通孔11及轴头中心轴通孔21；紧固件3如销钉等与固定孔24配合，紧固件3使轴头2与辊体1相固定。
其中，轴头2为高强度特种钢轴头，轴头2的锥孔23的表面粗糙度为不超过0.8μm、锥面角度为11度。
为了进一步提高新轴头与辊体的连接牢固性，在上述修复方法中，还可在步骤(3)加工新轴头时，在凸缘的外侧壁中部加工用于容纳胶水的凹槽；进一步地，还可以在用于容纳胶水的凹槽内加工若干凹凸结构。与此同时，在步骤(4)机械固定时，在将新轴头的凸缘与辊体的沉槽配合之前，在凸缘的外侧壁凹槽内填装胶水。这样新轴头和辊体在装配后，除了形成过盈配合之外，还可形成粘接作用，从而提高了新轴头和辊体的连接牢固性。用于容纳胶水的凹槽内所加工的若干凹凸结构可以有效地避免脱胶、进而有效地提高新轴头和辊体的粘接强度。由此得到的修复后的主辊结构如图7至图10所示，其与图4至图6中所示的修复后的主辊结构的不同之处在于，在轴头2的凸缘22的外侧壁中部设有用于容纳胶水5的凹槽221，凹槽221与辊体1的沉槽12槽壁的对应处通过胶水5粘接。凹槽221内设有若干凹凸结构，从而形成具有凹凸结构的胶水粘接面，进而提高粘接强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种NTC多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：
去轴头：用特种刀具去除待修复主辊的带有锥孔的轴头，将去除轴头后形成的辊体的端面加工成与辊体外圆周面垂直的新端面，形成两端为新端面的辊体；
加工卡合孔：用特种钻头在辊体的新端面开设与辊体中心轴通孔连通的沉槽；
加工新轴头：选取高强度特种钢轴体，在轴体一侧端面加工出与辊体的沉槽配合的凸缘，在轴体内加工出与辊体中心轴通孔对应的新轴头中心轴通孔，在轴体另一侧端面加工出用于连接联轴器的锥孔以及分布于锥孔周围的用于固定新轴头的固定孔；
机械固定：将新轴头的凸缘卡合于辊体的沉槽内，凸缘的外侧壁与沉槽的槽壁形成过盈配合，安装中心轴使其穿过辊体中心轴和新轴头中心通孔，用紧固件穿过新轴头的固定孔、旋入辊体的新端面使新轴头与辊体相固定，成为一个整体主辊；
精加工：对整体主辊的辊体和轴头精加工，使轴头的锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm；
动平衡校正：对精加工后的主辊做动平衡校正，使主辊动平衡≤8g。
2.如权利要求1所述的NTC多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：在所述加工新轴头步骤中，所述新轴头的锥孔通过粗车成形，再经磨床加工磨削至锥孔的表面粗糙度为不超过0.8μm、锥孔的锥面角度为11度。
3.如权利要求2所述的NTC多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：在所述机械固定步骤中，通过冷装将新轴头的凸缘与辊体的沉槽形成过盈配合。
4.如权利要求3所述的NTC多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：所述加工新轴头步骤还包括在凸缘的外侧壁中部加工用于容纳胶水的凹槽；所述机械固定步骤中，在将新轴头的凸缘与辊体的沉槽配合之前，还包括在凸缘的外侧壁凹槽内填装胶水。
5.如权利要求4所述的NTC多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：所述加工新轴头步骤还包括在所述凸缘外侧壁的凹槽内加工若干凹凸结构。
6.如权利要求1至5任意一项所述的多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：在机械固定之后、精加工之前还包括表面光洁度处理、使其表面光洁度达到1.6μm以下的步骤。
7.如权利要求6所述的NTC多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：在加工新轴头步骤之后、机械固定步骤之前，还可以包括粗动平衡校正步骤，使新轴头的动平衡达到30g以下；在动平衡校正步骤之后还包括修复检测步骤，所述修复检测步骤包括外观检查、机械性能静动态参数检测；要求修复后主辊的轴向拉力＞5000N、扭矩＞1000Nm。
8.如权利要求1所述的NTC多线切割机主辊的修复方法，其特征在于：所述特种刀具为电镀或粘接有金刚石的复合刀具；所述特种钻头为电镀或粘接有金刚石的复合钻头；所述高强度特种钢为S690；所述紧固件为销钉。
9.一种按权利要求1方法修复后的主辊结构，其特征在于：包括辊体、轴头、中心轴和紧固件；其中辊体开设有可与中心轴配合的辊体中心轴通孔，辊体的端面开设有可与辊体中心轴通孔连通的沉槽，且辊体的端面与辊体外圆周面垂直；轴头开设有可与中心轴配合的轴头中心轴通孔，且轴头一侧端面设有可与辊体的沉槽配合的凸缘，另一侧端面开设有用于连接联轴器的锥孔以及分布于锥孔周围的固定孔；轴头的凸缘与辊体的沉槽相卡合，且轴头凸缘的外侧面与辊体沉槽的槽壁为过盈配合，锥孔与辊体的中心轴线的同轴度≤Φ0.01mm；中心轴穿过辊体中心轴通孔及轴头中心轴通孔；紧固件与固定孔配合，使轴头与辊体相固定。
10.如权利要求9所述的修复后的主辊结构，其特征在于：所述轴头为高强度特种钢轴头，轴头锥孔的表面粗糙度为不超过0.8μm、锥面角度为11度，在轴头凸缘的外侧壁中部设有用于容纳胶水的凹槽，凹槽内加工若干凹凸结构，凹槽与辊体沉槽槽壁的对应处为胶水粘接；所述紧固件为销钉。
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