CN204019763U

CN204019763U - 线形切割机导轮

Info

Publication number: CN204019763U
Application number: CN201420241526.4U
Authority: CN
Inventors: 韩卫; 王滢赞; 曹中谦
Original assignee: SUZHOU RUNDE NEW MATERIAL Co Ltd
Current assignee: SUZHOU RUNDE NEW MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-12-17
Anticipated expiration: 2024-05-12

Abstract

本实用新型公开了一种线形切割机导轮。该导轮外圆周表面耐磨涂层开设有彼此平行的线槽，线槽在导轮的轴截面上形成变夹角的V形槽；所述变夹角的V形槽由左侧部和右侧部组成，左、右侧部以线槽中心线为轴对称，且左、右侧部为弯折线，弯折线由依次连接的至少两条直线边组成，且沿靠近导轮外径的槽顶至与槽顶相对的槽底方向，左侧部的各直线边与右侧部的与之对称的直线边所成的夹角递减，且最大夹角不超过90度，最小夹角不低于30度。本实用新型线形切割机导轮使用寿命长、切割硅片精度高，且可以切割更薄的硅片实现了一改三利。

Description

线形切割机导轮

技术领域

本实用新型专利涉及多线切割技术领域，具体涉及一种线形切割机导轮。

背景技术

硅片等薄膜的切割方法经历了内圆切割、外圆切割到多线切割的演变。目前普遍采用的多线切割技术为砂线多线切割，其利用直径为130μm～100μm的钢线以约10m/s的速度运动，并喷淋含碳化硅砂浆，通过钢丝带动砂浆中的碳化硅微粒研磨硅等脆硬材料，最后达到切割的效果。但是该切割技术存在废砂浆易造成污染、硅粉不可回收、切割效率等缺陷。由此出现了金刚石线多线切割这一新兴技术，它通过电镀和树脂粘合剂等方式将金刚石颗粒固定在切割线上以制成金刚石线，通过导轮的牵引高速往复运动形成切割作用。由于不需要悬浮碳化硅颗粒，切割后产生的硅粉可以回收使用，且降低了切割液的粘度，提高了切割效率，降低了切片损耗；既环保又节能。

除了切割线的不同之外，金刚石线切割工艺及其配套耗材大多都沿用了原有的普通砂线切割技术的理念。比如，切割机用于缠绕金刚石线的导轮外周表面也涂有一层聚氨酯导轮涂层，以防止金刚石线对导轮造成损伤；导轮涂层上开有V型槽或U形槽以支撑切割线，其中V型槽角度一般为70～90度，由于V形槽易加工且定位精度高，是目前应用最为广泛的槽型。在使用过程中，导轮涂层的V型槽会逐渐磨损，如图1所示；当V型槽变形至不再能有效固定切割线位置时，需要重新开槽。虽然导轮的成本仅占线切割生产成本的小部分，但是其性能严重影响切割产品良率和机台的工作效率。

需要引起注意的是，金刚石线切割相对普通砂线切割有更高的切割能力，对工件切割效率可以提高一倍以上，但与此同时，金刚石线对导轮涂层V型槽的磨损速度也比普通砂线高一倍以上。根据不同机型和生产工艺，普通纱线切割的开槽寿命一般为500～1000小时；相比之下，金刚石线切割若仍沿用当前的普通纱线切割的开槽工艺，导轮涂层V型槽的寿命仅为200～400小时。另外，受槽型的限制，目前能切割的硅片厚度最薄只有180μm，距离直径为120μm的金刚石线的理论可切割硅片厚度140μm还有一定差距。

实用新型内容

本实用新型对金刚石线切割机为代表的线形切割机及其导轮开槽方法进行技术创新，其目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种具有高使用寿命的线形切割机导轮。

为实现本实用新型的目的，本实用新型的技术方案是一种线形切割机导轮，其外圆周表面的耐磨涂层上开设有平行的用于排列切割线的线槽，线槽在导轮的轴截面上形成变夹角的V形槽；所述变夹角的V形槽由左侧部和右侧部组成，左、右侧部以线槽中心线为轴对称，且左、右侧部为弯折线，弯折线由依次连接的至少两条直线边组成，且沿靠近导轮外径的槽顶至与槽顶相对的槽底方向，左侧部的各直线边与右侧部的与之对称的直线边所成的夹角递减，且最大夹角不超过90度，最小夹角不低于30度。

通过形成槽顶至槽底夹角递减的变角度V形槽，其上部可很好地保证了槽型的精度和槽壁的光洁度；下部可很好地引导切割线尤其是金刚线对导轮的磨损方向；从而既保证了变角度V型槽有效的导向作用，又保证了V型槽有效的使用寿命；同时由于采用夹角递减的变角度V形槽，在相同开槽深度的情况下，大大减小相邻切割线的中心距离，为进一步减小硅片厚度提供了合理的解决方案。

为了简化结构，优选地，所述弯折线由靠近所述槽顶的第一直线边和靠近所述槽底的第二直线边组成，所述左侧部的第一直线边与所述右侧部的第一直线边所成的夹角为60～90度，所述左侧部的第二直线边与所述右侧部的第二直线边所成的夹角为30～50度。

为了均衡变角度V形槽的导向作用和使用寿命，进一步优选地，所述第一直线边对应的槽深与第二直线边对应的槽深相等。

优选地，所述左侧部的第一直线边与所述右侧部的第一直线边所成的夹角为70度，所述左侧部的第二直线边与所述右侧部的第二直线边所成的夹角为40度，所述第一、第二直线边对应的槽深均为100μm。

还可以优选地，所述弯折线由靠近所述槽顶的第一直线边、靠近所述槽底的第三直线边和连接第一、第三直线边的第二直线边组成；所述左侧部的第一直线边与所述右侧部的第一直线边所成的夹角为70～90度，所述左侧部的第二直线边与所述右侧部的第二直线边所成的夹角为40～60度；所述左侧部的第三直线边与所述右侧部的第三直线边所成的夹角为20～35度。

所述耐磨涂层为聚氨酯涂层。

本实用新型的优点和有益效果在于：本实用新型线形切割机导轮使导轮的槽体使用寿命提高一倍以上，从而提高了导轮寿命、降低了更换导轮的频率、提高了机台的工作效率。与此同时，该变角V型槽定位金刚石线等切割线更准确，从而大幅改善了切割硅片精度、提高硅片厚度一致性、提高了切割良率；另一个重要的优势在于，变角度V型槽还使得槽距缩小，从而可以切割更薄的硅片，切割硅片的厚度接近140μm，实现了一改三利。

该导轮装配于线性切割机后可用于太阳能硅片切割、半导体硅片切割、蓝宝石晶片切割、陶瓷材料切割等方面，特别适用于切割高价值、易破碎的各种脆性材料不同硬度的晶体。

附图说明

图1是传统的线形切割机导轮的耐磨涂层的截面结构及其磨损过程示意图；

图2是本实用新型线形切割机导轮的结构示意图；

图3是本实用新型线形切割机导轮的线槽槽型的一种结构示意图；

图4是图3中A处的局部放大图；

图5是本实用新型线形切割机导轮的线槽槽型在开槽刀具加工过程中的结构变化示意图；

图6是本实用新型线形切割机导轮的耐磨涂层的截面结构及其磨损过程示意图；

图7是本实用新型线形切割机导轮的线槽槽型的另一种结构示意图；

图8是图7中A处的局部放大图。

图中：1、耐磨涂层；2、线槽；21、左侧部；22、右侧部；23、槽顶；24、槽底；211和221、第一直线边；212和222、第二直线边；213和223、第三直线边。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型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实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

本实用新型是一种线形切割机导轮，如图2至图4所示，其外圆周表面的聚氨酯耐磨涂层1上开设有平行的用于排列切割线的线槽2，线槽2在导轮的轴截面上形成变夹角的V形槽；该变夹角的V形槽由左侧部21和右侧部22组成，左、右侧部21、22以线槽2中心线为轴对称，且左、右侧部21、22为弯折线，弯折线由依次连接的至少两条直线边组成，且沿靠近导轮外径的槽顶23至与槽顶23相对的槽底24方向，左侧部21的各直线边与右侧部22的与之对称的直线边所成的夹角递减，最大夹角不超过90度，最小夹角不低于30度。

上述线形切割机导轮的开槽方法，如图5所示，包括以下步骤：使线性切割机导轮绕其中心轴以500～1000转/分钟速度旋转；用开槽刀具在线性切割机的导轮聚氨酯耐磨涂层上加工线槽，线槽在导轮的轴截面为变夹角的V形槽；该变夹角的V形槽通过由大至小不同锥角的V形刀具依次开槽、至少一次扩槽而成，扩槽是指在开槽或扩槽后的槽底再次开槽，利用高精度加工机床控制开槽和扩槽用的V形刀具的刀尖位置误差在2μm以内，其中V形刀具的锥角最大不超过90度，最小不低于30度。根据开槽参数选用金刚石刀具或者特殊合金刀具。刀具的选型、生产工艺的确定要根据聚氨酯性能和槽型确定。图5中箭头方向表示刀头走向。

变夹角V形槽的结构具体可以是，如图3和图4所示，左侧部21的弯折线由靠近槽顶23的第一直线边211和靠近槽底24的第二直线边212组成，右侧部22的弯折线由靠近槽顶23的第一直线边221和靠近槽底24的第二直线边222组成，第一直线边211、221所成的夹角为60～90度，第二直线边212、222所成的夹角为30～50度。这样开槽时，变夹角的V形槽由锥角为60～90度的开槽刀具开槽，再由锥角为30～50度的开槽刀具进一步扩槽而成。

为了均衡变角度V形槽的导向作用和使用寿命，第一直线边211、221对应的槽深与第二直线边212、222对应的槽深相等。开槽时，设计开槽深度和扩槽深度相等。

根据实际工作经验，第一直线边211、221所成的夹角最好为70度，第二直线边212、222所成的夹角最好为40度，第一直线边211、221对应的槽深为100μm，第二直线边212、222对应的槽深为100μm时，导轮的使用寿命和导向效果达到最佳的协合作用。以金刚石线为切割线为例，其直径为120μm左右，设计槽顶23的槽口宽为211μm。开槽时，变夹角的V形槽由锥角为70度的开槽刀具开槽，再由锥角为40度的开槽刀具进一步扩槽而成，开槽深度和扩槽深度均设计为100μm。

采用这种结构设计，如图6所示，变角度V形槽的上部可很好地保证了槽型的精度和槽壁的光洁度，提高定位准确性和提高硅片切割厚度一致性；下部可很好地引导切割线对导轮的磨损方向，大幅度提高导轮寿命，减少频繁更换导轮的时间。与此同时，以金刚石线切割为例，理论上金刚石线切割硅片厚度可以为140μm，但当下金刚线直径一般为120μm，使得受槽型限制目前只能切割至180μm；本实用新型能够使V形槽的轴向宽度减少，从而可切割更薄的硅片，为降低硅片厚度提供了合理的解决方案。

为了进一步提高变角度V形槽的使用寿命，变夹角的V形槽的结构还可以是，如图7和图8所示，左侧部21的弯折线由靠近槽顶23的第一直线边211、靠近槽底24的第三直线边213和连接第一、第三直线边211、213的第二直线边212组成；右侧部22的弯折线由靠近槽顶23的第一直线边221、靠近槽底24的第三直线边223和连接第一、第三直线边221、223的第二直线边222组成；第一直线边211、221所成的夹角为70～90度，第二直线边212、222所成的夹角为40～60度，第三直线边213、223所成的夹角为20～35度。这样开槽时，变夹角的V形槽由锥角为70～90度的V形刀具开槽，再由锥角为40～60度、20～35度的V形刀具进一步扩槽而成。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种线形切割机导轮，其特征在于：其外圆周表面的耐磨涂层上开设有平行的用于排列切割线的线槽，线槽在导轮的轴截面上形成变夹角的V形槽；所述变夹角的V形槽由左侧部和右侧部组成，左、右侧部以线槽中心线为轴对称，且左、右侧部为弯折线，弯折线由依次连接的至少两条直线边组成，且沿靠近导轮外径的槽顶至与槽顶相对的槽底方向，左侧部的各直线边与右侧部的与之对称的直线边所成的夹角递减，且最大夹角不超过90度，最小夹角不低于30度。

2.如权利要求1所述的线形切割机导轮，其特征在于：所述弯折线由靠近所述槽顶的第一直线边和靠近所述槽底的第二直线边组成，所述左侧部的第一直线边与所述右侧部的第一直线边所成的夹角为60～90度，所述左侧部的第二直线边与所述右侧部的第二直线边所成的夹角为30～50度。

3.如权利要求2所述的线形切割机导轮，其特征在于：所述第一直线边对应的槽深与第二直线边对应的槽深相等。

4.如权利要求2所述的线形切割机导轮，其特征在于：所述左侧部的第一直线边与所述右侧部的第一直线边所成的夹角为70度，所述左侧部的第二直线边与所述右侧部的第二直线边所成的夹角为40度，所述第一、第二直线边对应的槽深均为100μm。

5.如权利要求1所述的线形切割机导轮，其特征在于：所述弯折线由靠近所述槽顶的第一直线边、靠近所述槽底的第三直线边和连接第一、第三直线边的第二直线边组成；所述左侧部的第一直线边与所述右侧部的第一直线边所成的夹角为70～90度，所述左侧部的第二直线边与所述右侧部的第二直线边所成的夹角为40～60度；所述左侧部的第三直线边与所述右侧部的第三直线边所成的夹角为20～35度。

6.如权利要求1至5任意一项所述的线形切割机导轮，其特征在于：所述耐磨涂层为聚氨酯涂层。