CN103395131A - 多线切割机导轮线槽及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种多线切割机导轮线槽及其加工方法，上述多线切割机导轮在传统V型槽的基础上开设有与线槽的中心线平行的左直边部以及右直边部。这种结构使V型槽的轴向宽度减少，即使切割钢丝线在轴向作用力F的作用下，也避免了其产生过渡的轴向偏移，从而减少了晶体切片表面产生线痕、台阶等不良。此外，在位于V型槽两边的左直边部以及右直边部将切割钢丝线完全包容在该线槽的内部。轴向作用力F沿V型线槽的侧壁产生的分力F_S会受到左直边部或右直边部的挤压力的制约而削弱，使切割钢丝线向槽顶移动的难度增大，避免了切割钢丝线“跳线”事故的发生，从而从确保晶体切片在整个生产过程中的切片质量。

Description

多线切割机导轮线槽及其加工方法

技术领域

本发明涉及光伏产业中半导体晶锭的切片生产领域，特别是涉及用于大尺寸晶体硅棒和其他半导体晶锭切割的一种多线切割机导轮线槽及其加工方法。

背景技术

在制造各种半导体、光伏器件时，将包含硅、蓝宝石、陶瓷等硬脆材料的半导体晶锭切割加工为要求厚度尺寸的晶片。由于晶片切割是制约后续成品的重要工序，因而对其加工要求也越来越高。目前，多线切割技术由于具有生产效率高、加工成本低、加工精度高等特点，被广泛应用于光伏产业的晶体切片生产中。

在多线切割机上设置有一对相互平行的导轮。请参图1为导轮结构示意图，在导轮100上开设有数千条相互平行的用于固定切割钢丝线的闭合线槽110。在各条闭合线槽110内部均绷紧有能够随着导轮100高速运动的切割钢丝线。

在实际加工过程中，晶体硅棒压向数千条切割钢丝线所构成的线网上，高速运动的线网带动切割刃料不断磨削晶体硅棒，从而实现单、多晶硅片的切割。由于晶体硅棒内部不可避免地存在较多硬杂质点，当硬杂质点处于切割钢丝线的进给路径上时，会对切割钢丝线产生一个轴向作用力F，为了绕过该硬杂质点，切割钢丝线会发生轴向偏移。另外，当切割刃料中含有较大颗粒时，该大颗粒也可能卡在切割钢丝线与晶体硅棒之间，使切割钢丝线在进给路径上发生轴向偏移并产生上述轴向作用力F。此外，由于导轮的局部损伤、导轮的自身跳动或者工作台振动等异常因素，也会产生上述轴向作用力F。

请参图2为传统技术线槽槽型上切割钢丝线的受力结构示意图。通过切割钢丝线400在对晶体棒进行切割的过程中的受力分析情况可知，在导轮100高速旋转的过程中，线槽110上除受到切割钢丝线400张紧力F₂、位于V型槽线槽110槽壁的垂直向上的支撑力F₂之外，还会受到上述轴向力F的作用。其平行于槽壁的分力F_S会致使切割钢丝线400沿槽壁向槽顶爬行，从而使切割钢丝线400在晶棒切割路径上轴向移动。一旦切割钢丝线400发生切割路径上的轴向移动，势必会造成在切割路径上的晶片表面产生凹槽、线痕或台阶等不良，从而影响晶体棒切片的质量。另外，在上述F_S分力的作用下，切割钢丝线400很容易向槽顶移动并从线槽110中脱离，从而产生切割钢丝线“跳线”的事故，使晶体切片的整体切片质量受到影响。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提高晶体在切片过程中的良率的多线切割机导轮线槽及其加工方法。

一种多线切割机导轮线槽，所述导轮上设置有若干用于固定切割钢丝线的闭合环形线槽，各个所述线槽之间相互平行，所述线槽具有靠近所述导轮外径的槽顶以及与所述槽顶相对的槽底；所述线槽在所述导轮的轴截面上形成有V型槽，所述V型槽具有左侧边部以及右侧边部，所述左侧边部以及所述右侧边部以所述线槽的中心线为轴对称；所述槽顶与所述左侧边部之间具有左直边部，所述槽顶与所述右侧边部之间具有右直边部，所述左直边部、所述右直边部与所述线槽的中心线平行。

在其中一个实施例中，所述槽底上形成有与所述左侧边部以及所述右侧边部之间光滑过渡的圆弧部。

在其中一个实施例中，所述左侧边部以及所述右侧边部之间形成有导轮槽角α，所述导轮槽角α的角度小于65°。

一种多线切割机导轮线槽的加工方法，包括如下步骤：

设定参数：在数控机床上设定相邻所述线槽的槽距Pitch、导轮槽角α、切割钢丝线半径R、切割刃料的中值粒径D₅₀、槽底圆弧部的圆弧半径r、槽深校正系数A以及槽宽校正系数B；

计算槽宽W：根据数控机床上设定的所述切割钢丝线半径R、所述切割刃料的中值粒径D₅₀以及所述槽宽校正系数B，根据槽宽W设计公式计算得到所述左直边部以及所述右直边部之间的槽宽W，作为刀具轴向进给距离；

计算槽深H：根据数控机床上设定的所述导轮槽角α、所述切割钢丝线半径R、所述切割刃料的中值粒径D₅₀以及所述槽深校正系数A，根据槽深H设计公式得到所述槽顶到所述槽底之间的槽深H，作为刀具径向进给距离；

计算左直边部以及右直边部的加工深度H₁：根据数控机床上设定的所述导轮槽角α、所述槽深H、以及所述槽宽W，根据加工深度H₁设计公式得到所述左直边部以及右直边部的加工深度H₁，作为刀具径向进给距离；

固定导轮两端并使导轮高速旋转：将导轮的两端固定在数控机床上，启动数控机床驱动导轮高速旋转；

左直边部以及右直边部加工：通过刀具以所述加工深度H₁为径向进给距离对所述左直边部以及右直边部进行加工；

V型槽加工：通过开槽刀具以所述槽深H为径向进给距离对所述V型槽进行加工；

下一线槽槽型加工：待上述线槽槽型加工完毕，刀具径向退刀后轴向进给（Pitch-W/2）距离，并进行下一线槽槽型加工。

在其中一个实施例中，在所述计算槽宽W的步骤中，所述槽宽W的计算公式为：

W＝2R+BD₅₀

在其中一个实施例中，在所述计算槽深H的步骤中，所述槽深H的计算公式为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50})$

在其中一个实施例中，在所述计算槽深H的步骤中，所述槽深H的计算公式为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50})-\frac{r[1-\sin (\mathrm{\α}/2)]}{\sin (\mathrm{\α}/2)}$

在其中一个实施例中，在所述计算左直边部以及右直边部的加工深度H₁的步骤中，所述加工深度H₁的计算公式为：

$H_1=H-\frac{W}{2\tan (\mathrm{\α}/2)}$

在其中一个实施例中，在所述设定参数的步骤中，所述槽深校正系数A的数值范围为0～10。

在其中一个实施例中，在所述设定参数的步骤中，所述槽宽校正系数B的数值范围为0～20。

上述多线切割机导轮在传统V型槽的基础上开设有与线槽的中心线平行的左直边部以及右直边部。这种结构使V型槽的轴向宽度减少，即使切割钢丝线在轴向作用力F的作用下，也避免了其产生过渡的轴向偏移，从而减少了晶体切片表面产生线痕、台阶等不良。此外，在位于V型槽两边的左直边部以及右直边部将切割钢丝线完全包容在该线槽的内部。轴向作用力F沿V型线槽的侧壁产生的分力F_S会受到左直边部或右直边部的挤压力的制约而削弱，使切割钢丝线向槽顶移动的难度增大，避免了切割钢丝线“跳线”事故的发生，从而确保晶体切片在整个生产过程中的切片质量。

附图说明

图1为导轮结构示意图；

图2为传统技术线槽槽型上切割钢丝线的结构示意图；

图3为线槽槽型实施方式1的结构示意图；

图4为线槽槽型实施方式2的结构示意图；

图5为在刀具对左直边部加工的过程中，线槽槽型结构变化示意图；

图6为在刀具对右直边部加工的过程中，线槽槽型结构变化示意图；

图7为在刀具对左、右直边部同时加工的过程中，线槽槽型结构变化示意图；

图8为实施方式1中，线槽槽型在开槽刀具加工过程中的结构变化示意图；

图9为实施方式2中，线槽槽型在开槽刀具加工过程中的结构变化示意图；

图10为导轮线槽加工方法的工作流程图。

其中，具体元件对应的编号列表如下：

100、导轮；110、210、310、线槽；211、311、槽顶；212、312、槽底；2131、3131、左侧边部；2132、3132、右侧边部；214、314、左直边部；215、315、右直边部；3121、圆弧部；400、切割钢丝线。

具体实施方式

实施方式1：

请参图3多线切割机导轮100线槽210实施方式1的结构，本实施方式中的线槽210具有靠近导轮100外径的槽顶211以及与槽顶211相对的槽底212；线槽210在导轮100的轴截面上形成有V型槽，V型槽具有左侧边部2131以及右侧边部2132，左侧边部2131以及右侧边部2132以线槽210的中心线为轴对称。此外，在槽顶211与左侧边部2131之间还连接有左直边部214，槽顶211与右侧边部2132之间还连接有右直边部215。其中左直边部214、右直边部215与线槽210的中心线平行。

采用这种结构设计，能够将V型槽的轴向宽度减少，即使切割钢丝线400在轴向作用力F的作用下，由于左直边部214以及右直边部215对切割钢丝线400的轴向约束作用，避免了切割钢丝线400产生过渡的轴向偏移。因此可以有效防止切割钢丝线400在切割路径上的轴向偏移的问题，从而减少了晶体切片表面产生线痕、台阶等不良。

此外，在位于V型槽与槽顶211之间的左直边部214以及右直边部215将切割钢丝线400完全包容在该线槽210的内部。轴向作用力F沿V型线槽的侧壁产生的分力F_S会受到左直边部214或右直边部215的挤压力的制约而削弱，从而使切割钢丝线向槽顶211移动的难度增大，避免了切割钢丝线400“跳线”事故。从而确保了切割钢丝线400在导轮100高速旋转过程中的工作稳定性。

在导轮100由全新状态到最终磨损无法使用的状态的整个使用过程中，切割钢丝线400由位于导轮100线槽中的初始使用位置至其终点使用位置时的径向磨损深度定义为导轮100的磨损行程。将V型槽两侧槽壁面（线槽的左侧边部以及右侧边部）之间所形成的夹角定义为导轮槽角α。在导轮100使用过程中，切割钢丝线400会不断磨损导轮100的侧槽壁，当切割钢丝线400磨损至槽底212时，切割钢丝线400的轴向磨损速率将显著增大。此时，该槽型无法保证切割钢丝线400的轴向位置精度，需要对导轮100进行重新开槽加工。

为了延长导轮100使用期限，需将切割钢丝线400磨损行程增长。在本实施方式中通过缩小导轮槽角α来延长导轮100的磨损行程，从而延长导轮100的使用寿命。传统的线槽110的导轮槽角α为65°。本实施方式中将所使用的导轮槽角α的角度优化为小于65°。依照实际工作经验，当导轮槽角α的角度范围为10°-65°时，导轮100的使用寿命为最佳。

实施方式2：

请参图4多线切割机导轮100线槽310实施方式2的结构，本实施方式中的线槽310具有靠近导轮100外径的槽顶311以及与槽顶311相对的槽底312；线槽310在导轮100的轴截面上形成有V型槽，V型槽具有左侧边部3131以及右侧边部3132，左侧边部3131以及右侧边部3132以线槽310的中心线为轴对称。此外，在槽顶311与左侧边部3131之间还连接有左直边部314，槽顶311与右侧边部3132之间还连接有右直边部315。其中左直边部314、右直边部315与线槽的中心线平行。与上述实施方式1所不同的是，在槽底312上还形成有与左侧边部3131以及右侧边部3132之间光滑过渡的圆弧部3121。

由于实施方式1所示的V型槽的V形尖端在生产过程中需要承载较大的张紧力，因此易于发生撕裂等损伤。实施方式2中将线槽310处的槽底312采用圆弧替代夹角，从而实现应力分散，减少导轮100发生撕裂等损伤的风险。

此外，为了延长导轮100使用寿命，本实施方式中将切割钢丝线400的磨损行程增长。其所设定的导轮槽角α角度小于65°。依照实际工作经验，导轮槽角α的角度范围为10°-65°时，导轮100的使用寿命为最佳。

由于传统技术中导轮的V型槽仅有一种规格，即导轮槽角为65°，槽深为200μm。但是，本领域多线切割加工会根据实际切割效果以及所采用的切割工艺，使用具有不同规格的切割钢丝线以及切割刃料。这种具有固定规格的导轮线槽会存在与不同规格的切割钢丝线以及切割刃料之间匹配性的差异。

在多线切割加工的过程中，若导轮槽深H过浅，切割钢丝线400半径过大，则会导致的过粗的切割钢丝线400在过浅的导轮槽型内旋转跳动的问题，从而造成晶锭在切片过程中发生线痕、厚废、整体厚度偏差（TTV）等不良的问题。且由于导轮槽型与不同切割钢丝线400、切割刃料之间在使用过程中存在长期不匹配的问题，导轮100以及切割钢丝线400之间均会形成过度磨损，从而导致这些耗材的使用寿命降低，使用成本过高。

因此，本发明针对传统线槽的加工方法固定，且与不同切割钢丝线、切割刃料无法匹配的问题，提供了一种能够提高线槽与切割钢丝线、切割刃料之间匹配度的多线切割机导轮线槽的优化设计以及在此优化设计的基础上进行加工的加工方法，图10为导轮线槽加工方法的工作流程图，其包括如下步骤：

步骤S110，设定参数。在数控机床上输入并设定如下参数：

1）、相邻线槽之间的槽距Pitch：本实施方式中将槽距Pitch定义为相邻线槽上对应的槽底之间的距离。槽距Pitch通常会作为在加工好一组线槽后，刀具进给到下一组线槽时的轴向步进参数。

2）、导轮槽角α：导轮槽角α可以根据实际情况而设定，为了延长导轮100使用寿命，需将切割钢丝线的磨损行程增长。本实施方式中将导轮槽角α的角度设定为小于65°。优选方案中，导轮槽角α的范围设定为10°-65°之间。

3）、切割钢丝线半径R：根据实际切割生产的工艺条件，确认待使用的切割钢丝线型号，并根据相关工业标准查出所对应的切割钢丝线半径R。

4）、切割刃料的中值粒径D₅₀：根据实际切割加工的工艺条件，确认待使用的切割刃料中值粒径型号，并根据相关工业标准查出所对应的切割刃料的中值粒径D₅₀。

5）、槽深校正系数A：槽深校正系数A用于校正切割钢丝线在切割加工过程中的实际线径。由于在实际切割加工过程中，切割钢丝线周围会包裹一层切割刃料，其实际线径将略大于原始线径2R。针对不同的工艺条件，A的数值范围设定为0-10。依照实际工作经验，当槽深校正系数A的数值范围设定为2-5时，线槽与切割钢丝线之间的匹配效果更佳。

6）、槽宽校正系数B：槽深校正系数B用于模拟切割钢丝线在切割加工过程中的实际线径。由于在实际切割加工过程中，切割钢丝线周围会包裹一层切割刃料，其实际线径将略大于原始线径2R。针对不同的工艺条件，B的数值范围设定为0-20。依照实际工作经验，当槽深校正系数B的数值范围设定为4-6时，线槽与切割钢丝线之间的匹配效果更佳。

7）槽底圆弧部的圆弧半径r：对于图4所示的实施方式2中的多线切割机导轮线槽槽型的结构，还需要设定槽底的圆弧部的圆弧半径r。

步骤S120，计算槽宽W。

槽宽W定义为左直边部以及右直边部之间的距离。由于线槽的槽宽W的大小对切割钢丝线在线槽内的位置精度以及切割钢丝线在导轮槽型内旋转跳动都有影响：当线槽的槽宽W过大时，切割钢丝线高速运转时，其在线槽内会产生轴向晃动，且无法起到对切割钢丝线的约束作用，从而使切割钢丝线在切割进给路径上产生轴向偏移，影响切割钢丝线的位置精度。当线槽的槽宽W过小时，则会导致较大半径的切割钢丝线无法完全嵌入到线槽的内部，容易产生切割钢丝线“跳线”事故。

因此本实施方式根据实际切割加工过程中所使用的切割钢丝线半径R、切割刃料的中值粒径D₅₀以及槽宽校正系数B的实际要求，对线槽的槽宽W进行设计优化。

其中，槽宽W的计算公式为：

W＝2R+BD₅₀

将上述槽宽W的计算公式编入数控机床的内部程序中待用。

步骤S130，计算槽深H。

槽深H定义为槽顶到槽底之间的距离。在实际使用中，若线槽的槽深H过浅，会导致线槽开口较小，切割钢丝线布线难度增加，同时，也会造成切割钢丝线嵌入深度不够，在导轮在高速旋转的过程中，切割钢丝线容易产生“跳线”事故。若槽深H过深，对导轮开槽加工精度的要求会提高，开槽所需时间加长；另外，槽深H过深会使得线槽槽壁强度减弱，在传统的固定65°的导轮槽角的情况下，会产生固定线槽对切割钢丝线约束能力变差；槽深H过深，还会使得导轮允许的开槽次数减少，导致导轮使用成本上升。由于线槽的槽深H对导轮开槽加工精度、布线难易、切割钢丝线的固定精度等均有重要影响，因此，不同切割钢丝线尺寸以及切割刃料中粒径的大小等工艺条件，其所适用的槽深H亦不相同。

因此本实施方式根据实际切割加工过程中所使用的导轮槽角α、切割钢丝线半径R、切割刃料的中值粒径D₅₀、槽深校正系数A以及槽底的圆弧部的圆弧半径r的实际要求，对线槽的槽深H进行设计优化。

其中，对于不同的结构，槽深H的计算公式不同：

对于上述实施方式1所述的导轮线槽槽型结构（请参图3），槽深H的计算公式为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50})$

而根据上述实施方式2所述的导轮线槽槽型结构（请参图4），槽深H的计算公式为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50})-\frac{r[1-\sin (\mathrm{\α}/2)]}{\sin (\mathrm{\α}/2)}$

根据不同实施方式，分别将上述槽深H的计算公式编入数控机床的内部程序中待用。

步骤S140，计算左直边部以及右直边部的加工深度H₁。

根据在数控机床上所设定的导轮槽角α、槽深H以及槽宽W，计算得到所述左直边部以及右直边部的加工深度H₁。其加工深度H₁的选择以能够保证切割钢丝线完全包容在该线槽的内部，从而防止切割钢丝线过大径向偏移为宜。

因此本实施方式根据导轮槽角α、槽深H以及槽宽W等设定以及计算的数值，对左直边部以及右直边部的加工深度H₁进行设计优化。

其中，左直边部以及右直边部的加工深度H₁的计算公式为：

$H_1=H-\frac{W}{2\tan (\mathrm{\α}/2)}$

将上述加工深度H₁的计算公式编入数控机床的内部程序中待用。

步骤S150，固定导轮两端并使导轮高速旋转。

将步骤S110中所述的参数值输入到数控机床的程序中，分别将上述槽宽W、槽深H以及加工深度H₁的计算公式编入数控机床的内部运算程序中等待数控机床在实际进给过程中按照所需的进给距离轴向或径向做进给运算。此时，将精抛后的导轮的两端固定在数控机床上，启动数控机床使导轮高速旋转，从而启动导轮的槽型加工过程。

步骤S160，左直边部以及右直边部加工。其具体包括如下步骤：

1）在数控机床上安装有用于加工左直边部的左侧刀具；

2）数控机床驱动左侧刀具在待加工线槽的起始端定位；

3）左侧刀具径向进给到导轮100的槽顶处，并以H₁的加工深度向槽底部进刀切削，当车削加工至规定深度后退刀；请参图5。

4）将左侧刀具更换为右侧刀具，并校准；

5）使刀具沿轴向正向进给W距离；

6）右侧刀具径向进给到导轮100的槽顶处，并以H₁的加工深度向槽底部进刀切削，当车削加工至规定深度后退刀；请参图6。

其中，刀具可以选择为车刀、铣刀等现有技术中常用的切削刀具。也可以根据实际槽型加工工艺，自行开发适合的刀具。例如，可以针对某些使用频率较为频繁的刀具进行事先加工成型，附图7所示为使用特殊加工的刀型进行左直边部以及右直边部同时加工时，线槽槽型结构变化示意图。其中事先加工成型的刀具的宽度W允许有一定的上下偏差，该偏差只要不会使切割金刚线400产生过大的轴向偏移即可。

步骤S170，V型槽加工。其具体包括如下步骤：

1）根据实际槽型加工工艺，将已确定的导轮槽角α、槽宽W以及槽底圆弧部的圆弧半径r等参数，事先加工出能够与线槽槽型相匹配的开槽刀具；

2）在步骤S160完成的基础上，将右侧刀具更换为开槽刀具，并校准；

3）使刀具沿轴向反向进给（W/2）距离；

4）开槽刀具径向进给到导轮的槽顶处，并以H的加工深度向槽底部进刀切削，当车削加工至规定深度后退刀；请参图8。

上述事先加工成型的开槽刀具的宽度W可以允许有一定的上下偏差，该偏差只要不会使切割金刚线产生过大的轴向偏移即可。

步骤S180，下一线槽槽型加工。

在完成步骤S160、S170的基础上，即可在导轮上加工出一组线槽槽型。

若要持续进行下一组线槽槽型的加工，需要将刀具沿轴向正向进给（Pitch-W/2）距离；再重复上述S160以及S170的步骤，持续进行线槽槽型的加工。

待所有线槽槽型加工完毕，刀具复位。关闭数控机床使导轮停止旋转，并将导轮从数控机床上取下。

根据实际的工艺条件对实施方式1中线槽210的结构的加工步骤描述如下：

实际工艺条件为切割钢丝线型号为120#，切割刃料中值粒径型号为1200#。

1）根据相关工业标准查出：120#切割钢丝线的半径R为60.0μm，1200#切割刃料中值粒径D₅₀为10.3μm。将槽深校正系数A设定为2，槽宽校正系数B设定6，导轮槽型夹角α设定为40°。将上述参数输入至数控机床内部。

2）将上述参数带入槽宽W公式中，并计算出本实施方式中的槽宽W为182μm；

3）将上述参数带入槽深H公式中，并计算出本实施方式中的槽深H为316μm。本实施方式中所使用的槽深H公式为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50})$

4）将上述参数带入左直边部以及右直边部的加工深度H₁公式中，并计算出本实施方式中的加工深度H₁为275μm；

5）固定导轮两端并使导轮高速旋转；

6）使用刀具对线槽210的左直边部以及右直边部加工，其中加工深度为275μm；

7）根据40°的导轮槽角α以及182μm的槽宽W加工出开槽刀具的槽型，并使用该开槽刀具对V型槽加工，其中加工深度为316μm；。

8）持续进行下一组线槽槽型的加工。

采用上述工业设计的线槽210在实际生产过程中，与传统使用固定尺寸的导轮的线槽110相比，在相同的切割钢丝线400以及切割刃料中值粒径的工艺条件下，其晶片的平均良率较现有技术提升3%。而导轮100平均寿命提高65%。

根据实际的工艺条件对实施方式2中线槽310的结构的加工步骤描述如下：

实际工艺条件为切割钢丝线型号为120#，切割刃料中值粒径型号为1200#。

1）根据相关工业标准查出：120#切割钢丝线的半径R为60.0μm，1200#切割刃料中值粒径D₅₀为10.3μm。将槽深校正系数A设定为2.5，槽宽校正系数B设定6，导轮槽型夹角α设定为40°，槽底圆弧部3121的圆弧半径r设定为25μm。将上述参数输入至数控机床内部。

2）将上述参数带入槽宽W公式中，并计算出本实施方式中的槽宽W为182μm；

3）将上述参数带入槽深H公式中，并计算出本实施方式中的槽深H为289μm。本实施方式中所使用的槽深H公式为为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50})-\frac{r[1-\sin (\mathrm{\α}/2)]}{\sin (\mathrm{\α}/2)}$

4）将上述参数带入左直边部以及右直边部的加工深度H₁公式中，并计算出本实施方式中的加工深度H₁为248μm；

5）固定导轮两端并使导轮高速旋转；

6）使用刀具对线槽210的左直边部以及右直边部加工，其中加工深度为248μm；

7）根据40°的导轮槽角α以及182μm的槽宽W加工出开槽刀具的槽型，并使用该开槽刀具对V型槽加工，其中加工深度为289μm；。

8）持续进行下一组线槽槽型的加工。

采用上述工业设计的线槽310在实际生产加工过程中，与传统使用固定尺寸的导轮的线槽110相比，在相同的切割钢丝线400以及切割刃料中值粒径的工艺条件下，其晶片的平均良率较现有技术提升4%。而导轮100平均寿命提高60%。

综上所述，采用上述加工方法所得到的线槽槽型具有如下优点：

1、使用该线槽槽型对晶体硅棒进行切片加工，产品的良率明显增加，平均良品率较现有技术提升3～5%。

2、导轮平均寿命提高50-90%，导轮更换周期延长30-70%，导轮使用成本下降30-40%。

3、设计槽型导轮重新开槽率降低20-40%，有效提高生产效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多线切割机导轮线槽，所述导轮上设置有若干用于固定切割钢丝线的闭合环形线槽，各个所述线槽之间相互平行，其特征在于，所述线槽具有靠近所述导轮外径的槽顶以及与所述槽顶相对的槽底；所述线槽在所述导轮的轴截面上形成有V型槽，所述V型槽具有左侧边部以及右侧边部，所述左侧边部以及所述右侧边部以所述线槽的中心线为轴对称；所述槽顶与所述左侧边部之间具有左直边部，所述槽顶与所述右侧边部之间具有右直边部，所述左直边部、所述右直边部与所述线槽的中心线平行。

2.根据权利要求1所述的多线切割机导轮线槽，其特征在于，所述槽底上形成有与所述左侧边部以及所述右侧边部之间光滑过渡的圆弧部。

3.根据权利要求1所述的多线切割机导轮线槽，其特征在于，所述左侧边部以及所述右侧边部之间形成有导轮槽角α，所述导轮槽角α的角度小于65°。

4.一种多线切割机导轮线槽的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：

设定参数：在数控机床上设定相邻所述线槽的槽距Pitch、导轮槽角α、切割钢丝线半径R、切割刃料的中值粒径D₅₀、槽底圆弧部的圆弧半径r、槽深校正系数A以及槽宽校正系数B；

计算槽宽W：根据数控机床上设定的所述切割钢丝线半径R、所述切割刃料的中值粒径D₅₀以及所述槽宽校正系数B，根据槽宽W设计公式计算得到所述左直边部以及所述右直边部之间的槽宽W，作为刀具轴向进给距离；

计算槽深H：根据数控机床上设定的所述导轮槽角α、所述切割钢丝线半径R、所述切割刃料的中值粒径D₅₀以及所述槽深校正系数A，根据槽深H设计公式得到所述槽顶到所述槽底之间的槽深H，作为刀具径向进给距离；

计算左直边部以及右直边部的加工深度H₁：根据数控机床上设定的所述导轮槽角α、所述槽深H、以及所述槽宽W，根据加工深度H₁设计公式得到所述左直边部以及右直边部的加工深度H₁，作为刀具径向进给距离；

固定导轮两端并使导轮高速旋转：将导轮的两端固定在数控机床上，启动数控机床驱动导轮高速旋转；

左直边部以及右直边部加工：通过刀具以所述加工深度H₁为径向进给距离对所述左直边部以及右直边部进行加工；

V型槽加工：通过开槽刀具以所述槽深H为径向进给距离对所述V型槽进行加工；

下一线槽槽型加工：待上述线槽槽型加工完毕，刀具径向退刀后轴向进给（Pitch-W/2）距离，并进行下一线槽槽型加工。

5.根据权利要求4所述的一种多线切割机导轮线槽的加工方法，其特征在于，在所述计算槽宽W的步骤中，所述槽宽W的计算公式为：

W＝2R+BD₅₀。

6.根据权利要求4所述的一种多线切割机导轮线槽的加工方法，其特征在于，在所述计算槽深H的步骤中，所述槽深H的计算公式为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50}).$

7.根据权利要求4所述的一种多线切割机导轮线槽的加工方法，其特征在于，在所述计算槽深H的步骤中，所述槽深H的计算公式为：

$H=\frac{1+\sin (\mathrm{\α}/2)}{\sin (\mathrm{\α}/2)}\·(R+{\mathrm{AD}}_{50})-\frac{r[1-\sin (\mathrm{\α}/2)]}{\sin (\mathrm{\α}/2)}.$

8.根据权利要求4所述的一种多线切割机导轮线槽的加工方法，其特征在于，在所述计算左直边部以及右直边部的加工深度H₁的步骤中，所述加工深度H₁的计算公式为：

$H_1=H-\frac{W}{2\tan (\mathrm{\α}/2)}.$

9.根据权利要求4所述的一种多线切割机导轮线槽的加工方法，其特征在于，在所述设定参数的步骤中，所述槽深校正系数A的数值范围为0～10。

10.根据权利要求4所述的一种多线切割机导轮线槽的加工方法，其特征在于，在所述设定参数的步骤中，所述槽宽校正系数B的数值范围为0～20。

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