CN104589522B - 一种多线切割方法及一种多线切割机 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多线切割方法及多线切割机，该多线切割方法使用缠绕于线辊上的至少两条平行切割线和至少两个的工件，所述工件在所述切割线的上下两侧以交错的方式分布，并各自向所述切割线方向运动进行切割。本发明采用上下复合切割的方式来消除线弓,切割产生的线弓高度极小，从而减少切割线在工件表面留下的线痕，提高工件质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种机械加工方法和一种加工机械，具体涉及一种多线切割方法及一种多线切割机。
背景技术
目前，多线切割机多用于太阳能电池的多晶硅锭（棒）、单晶硅锭（棒）、以及稀土磁铁块的切割，然而，在利用多线切割机进行切割时，存在易产生线弓的问题，特别是在切割稀土磁铁时，由于被切割材料的硬度过高，切割过程存在线弓过大的问题，而线弓过大除了影响切割效率之外，还会引起切割线震动过大，并影响产品表面质量及加工精度，此外，每次机床切割程序运行完毕后要移动工作台面来消除线弓，而在这一过程中很容易造成切割线断裂的问题。
针对以上问题，CN102729348A中公开了一种多线切割机，该多线切割机包括机架、金属线以及两平行设置在机架上的线辊，线辊表面设置有多个环形线槽，金属线设置在环形线槽内，并先后绕过两个线辊绷紧，所述两个线辊之间设置有用于支撑金属线的辅助支撑辊，所述辅助支撑辊将切割区分成两个子切割区。该种切割机通过使用辅助支承辊，将切割区分成两个子切割区，每个子切割区独立地切割一个工件，相对于整个切割区而言，子切割区的跨度较小，能够大大减小金属线的线弓高度，进而减小工件切透的距离，缩短切割时间，另外，由于线弓高度较小，可大大减少切割线在工件表面留下的线痕，提高工件质量，同时减少切割线断裂频率，降低损耗。改进结构后的多线切割机产生的线弓如图1中所示。
但该种多线切割机仍有不足之处，即其线弓仍然较大，如果需要进一步减少线弓，则需要在两个加工件之间的间隙内设置更多的支承辊，但由于支承辊是与切割线同步转动的（亦即，支撑辊与切割线的线速度相同），因此，为了切割更多的工件，需要尽可能减小支撑辊的直径，但是，支撑辊的直径越小，其转速越快，由此，支撑辊的磨损增大；而加大支承辊直径，虽然可减小支承辊的磨损，但由于其占用体积过大，所对应的切割线长度增加（亦即不能切割工件的切割线长度增加），致使切割线可切割的工件数量变少。
另外,与线辊相同，支撑辊的表面也必须设置有圆环状的凹槽(相邻两个凹槽底部间的距离与工件厚度相等)，因此，如果工作的切割厚度产生变更，支承辊的凹槽宽度也需同时发生改变，因此，在变换切割工件厚度时，需要同时更换线辊和支撑辊，操作难度大。
此外，支撑辊和线辊一般采用弹性耐磨材料制成（通常不采用刚性材料，这是由于刚性材料支承辊的磨损厉害，即使表面涂上氧化锆耐磨层，仍然会产生巨大的磨损），以降低损耗，另外，支撑辊轴承在长时间工作高速旋转后容易磨损，需要经常更换，否则容易引起轴径向跳动或轴卡死，而轴跳动会影响切割精度，轴卡死则会引起断线、拉伤支撑辊和线辊。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种多线切割的方法，以解决现有技术中存在的上述问题。本发明的多线切割方法采用上下复合切割的方式来消除线弓,切割产生的线弓高度极小，从而减少切割线在工件表面留下的线痕，提高工件质量。
本发明提供的技术方案如下：
一种多线切割方法，其使用缠绕于线辊上的至少两条平行切割线，其特征在于：还包括至少两个的工件，所述工件在所述切割线的上下两侧以交错的方式分布，并各自向所述切割线方向运动进行切割。
在推荐的实施方式中，包括一上工作台以及一下工作台，所述上工作台的下方以及所述下工作台的上方以间隔排列的方式分别固定有所述工件，所述上工作台工件（简称上工件）和所述下工作台工件（简称下工件）在所述切割线的上下两侧以交错的方式分布，所述上工作台和所述下工作台同时向所述切割线方向运动对所述工件进行切割，且切割过程中，所述上工件插入并完全通过所述相邻两个下工件之间的间隔并进入所述下平台所形成的凹槽中，同时下工件插入并完全通过上工件之间的间隔并进入所述上平台所形成的凹槽中。
在本发明的较佳实施例中，所述上工作台的下方以及所述下工作台的上方分别形成数个间隔凹槽排列的平行凸台，所述每一平行凸台的末端均固定有一工件，所述平行凸台及其上固定的所述工件在所述切割线的上下两侧交错分布，所述上工件插入并完全通过所述相邻两个下工件之间的间隔并进入所述下平行凸台之间的凹槽，同时下工件插入并完全通过上工件之间的间隔并进入所述上平行凸台之间的凹槽。
在本发明的较佳实施例中，所述的工件为单晶硅锭或多晶硅锭、或稀土磁铁块。
在本发明的较佳实施例中，所述上工作台和所述下工作台向所述切割线方向移动的速率相同。
本发明的另一目的在于提供一种多线切割机。
本发明提供的技术方案如下：
一种多线切割机，包括线辊，以及缠绕于线辊上的至少两条平行切割线，其特征在于：还包括一上工作台以及一下工作台，其中，所述上工作台的下方以及所述下工作台的上方以间隔凹槽排列的方式分别形成至少两个平行凸台，所述每一平行凸台上均固定有一工件，所述平行凸台及与之固定的所述工件在所述切割线的上下两侧以交错的方式分布；所述上平行凸台（即上工作台上形成的平行凸台）之间的凹槽宽度、以及所述上工件之间的间隔宽度大于所述下工件的宽度，所述上平行凸台之间的凹槽深度大于或等于所述下工件的高度，所述下平行凸台（即下工作台上形成的平行凸台）之间的凹槽宽度、以及所述下工件之间的间隔宽度大于所述上工件的宽度，所述下工作台平行凸台之间的凹槽深度大于或等于所述上工件的高度。
在本发明的较佳实施例中，所述切割线的表面固定有磨粒。在使用带有磨粒的金属线时，无需向所述切割线喷淋砂浆。
在本发明的较佳实施例中，所述上工作台中设有向所述切割线喷淋砂浆和/或冷却液的管道。切割线既可以使用表面固定有磨粒的金属线，也可以直接使用金属线，在使用金属线时，需要向切割线上喷淋砂浆，以提高切割效率和切割质量，若是使用带有磨粒的金属线，则无需喷淋砂浆，另外，切割过程中由于巨大的摩擦力产生大量热量，这部分热量需要用冷却液将其带走，以免过热损坏工件。
在本发明的较佳实施例中，所述上工作台平行凸台之间的凹槽宽度、以及所述上工件之间的间隔宽度比所述下工件的宽度大1～10mm；所述下工作台平行凸台之间的凹槽宽度、以及所述下工件之间的间隔宽度比所述上工件的宽度大1～10mm。在将平行凸台之间的凹槽宽度设置成略大于相对一侧工件的宽度之后，可使工件向上或向下的运动不受到阻碍，从而被顺利切割。
在本发明的较佳实施例中，所述上工件间隔一垫板粘结于所述上平行凸台底面上，所述下工件间隔一垫板粘结于所述下平行凸台顶面上。在平行凸台和工件之间加设垫板，可以防止切割线割到平行凸台上，提高机械使用寿命。
在本发明的较佳实施例中，所述垫板为玻璃板、木板或塑料板。
在本发明的较佳实施例中，所述线辊的数量为4个，每个线辊表面均为聚氨酯覆盖的外表层，所述聚氨酯层形成多个供所述切割线运动的凹槽。
由上述描述可知，本发明具有如下的特点：
1）本发明的多线切割机采用上下复合切割的方式来消除线弓,切割产生的线弓高度极小，从而减少切割线在工件表面留下的线痕，提高工件质量；
2）本发明无需在机床切割程序运行完毕后移动工作台面来消除线弓，避免每次抬升工作台面消除线弓时容易造成的断线；
3）与背景技术设置支承辊的消除线弓的方式相比，本发明可以无须更换支撑辊，也无需担忧支撑辊被卡，切割线无法继续运动，线辊被拉伸的切割线切断的问题；
4）本发明上工件和下工件之间交错的距离极小，切割产生的线弓高度极小，因此，因此，工件的表面加工质量及加工精度得以提高；
5）同单侧切割方式相比，切割效率得以提高；
6）与背景技术设置支承辊的消除线弓的方式相比，切割线的上方或下方都可以更小的间距排列更多的工件，提高切割效率；
7）本发明的多线切割机及多线切割方法适用范围广泛，可用于单晶硅棒（锭）、多晶硅棒（锭）、稀土磁铁块等合金材料的切割。
附图说明
图1为现有技术中设置有支撑辊的多线切割机的线弓图；
图2为本发明的多线切割机的线弓图；
图3为本发明的多线切割机的立体结构示意图；
图4为本发明的多线切割机的未开始切割时的结构示意图；
图5为本发明的多线切割机的切割中的结构示意图；
图6为本发明的多线切割机的切割完成后的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
本发明的具体实施例，参照图3至图6，一种多线切割机，包括四个线辊（roller）1、线辊1上缠绕数条平行排列的切割线2，还包括一上工作台3以及一下工作台4。
其中，每个线辊1的表面均设置聚氨酯覆盖的外表层，在聚氨酯层外设多个凹槽。并设使槽内卷绕的钢丝移动的驱动装置（图中未示），上述驱动装置均为现有技术。
上工作台3由丝杆和伺服装置驱动，可在上下方向运动，上工作台3的下方以间隔一定距离排列的方式形成2个平行凸台31，每个固定柱31的底面均粘结有一垫板5，本发明中，该垫板的材料为玻璃，待切割的稀土磁铁6为长方体形，并将与磁铁取向方向相垂直的一侧面粘结在该垫板5的底面。
同上工作台3类似，该下工作台4也是由丝杆和伺服装置驱动，可在上下方向运动，下工作台4的上方以间隔凹槽排列的方式形成3个平行凸台41，每个固定柱41的顶面粘结有垫板5，本发明中，该垫板的材料为玻璃，待切割的稀土磁铁6为长方体形，并将与磁铁取向方向相垂直的一侧面粘结在该垫板5的顶面。
上工作台3的平行凸台31（以下简称上平行凸台）和上平行凸台31上固定的稀土磁铁6（以下简称上稀土磁铁），以及下工作台4的平行凸台41（以下简称下平行凸台）和下平行凸台41上固定的稀土磁铁6（以下简称下稀土磁铁）分别在切割线2的上下两侧以交错的方式分布。且上平行凸台31之间的凹槽宽度、以及上稀土磁铁6之间的间隔宽度大于下稀土磁铁6的宽度（本发明中，上平行凸台31之间的凹槽宽度、以及上稀土磁铁6之间的间隔宽度相同，且上述间隔宽度或凹槽宽度与下稀土磁铁6宽度的差值为5mm），上平行凸台31之间的凹槽深度大于下稀土磁铁的高度；下平行凸台41之间的凹槽宽度、以及下稀土磁铁6之间的间隔宽度大于上稀土磁铁6的宽度（本发明中，上平行凸台31之间的凹槽宽度、以及上稀土磁铁6之间的间隔宽度相同，且上述间隔宽度或凹槽宽度与下稀土磁铁6宽度的差值为5mm），下平行凸台41之间的凹槽深度大于上稀土磁铁6的高度。
上工作台3与下工作台4向切割线2方向移动的速率相同。
切割线2为金属线，上工作台3中设有向切割线2喷淋砂浆和冷却液的管道。
本发明的使用方式如下：参见图4初始阶段，上工作台3和下工作台4分别置于切割线2的上方和下方，开启切割线驱动装置，设定走线速度为500m/min,新线补偿1.5m/min,切割速度为30mm/h，切割线2在张力37N下作往复运动，每次往复做新线补偿，补偿量可任意调节，上工作台3逐渐向下运动，而下工作台逐渐向上运动，之后，如图5所示，切割一段行程之后，上稀土磁铁6插入到相邻两个下稀土磁铁6之间的间隔和相邻两个下平行凸台41之间的凹槽中，同时，下稀土磁铁6插入到相邻两个上稀土磁铁6之间的间隔和相邻两个上平行凸台31之间的凹槽中，最后，如图6所示，完成切割之后，上稀土磁铁6完全插入到两个下平行凸台41之间的凹槽中，同时，下稀土磁铁6完全插入到两个上平行凸台31之间的凹槽中。
本发明的多线切割机所产生的线弓如图2中所示，其他数据参数如表1中所示。。
表1本发明多线切割机的相关参数
对比例
对比例所使用的多线切割机为背景技术中提及的CN102729348A具体实施方式中公布的多线切割机。
对比例切割的稀土磁铁与实施例1所切割的稀土磁铁相同。
工作台置于切割线的下方，开启切割线驱动装置，设定走线速度为500m/min,新线补偿1.5m/min,切割速度为30mm/h，切割线在张力37N下作往复运动，每次往复做新线补偿，补偿量可任意调节，工作台逐渐向上运动，完成切割。
对比例的多线切割机所产生的线弓如图1中所示，其他数据参数如表2中所示。
表2对比例多线切割机的相关参数
上述实施例仅用来进一步说明本发明的具体实施方式，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种多线切割方法，其使用缠绕于线辊上的至少两条平行切割线，其特征在于：还包括至少两个工件、一上工作台以及一下工作台，所述至少两个工件为上工件和下工件；所述上工作台的下方以及所述下工作台的上方以间隔排列的方式分别固定有所述工件，上工件和下工件在所述切割线的上下两侧以交错的方式分布，所述上工作台和所述下工作台同时向所述切割线方向运动对所述工件进行切割，且切割过程中，所述上工件插入并完全通过两个相邻的所述下工件之间的间隔并进入下平台所形成的凹槽中，同时下工件插入并完全通过上工件之间的间隔并进入上平台所形成的凹槽中。
2.根据权利要求1所述的一种多线切割方法，其特征在于：所述的工件为单晶硅锭或多晶硅锭、或稀土磁铁块。
3.根据权利要求1或2所述的一种多线切割方法，其特征在于：所述上工作台的下方以及所述下工作台的上方分别形成数个间隔凹槽排列的平行凸台，每一所述平行凸台的末端均固定有一工件，所述平行凸台及其上固定的所述工件在所述切割线的上下两侧交错分布，所述上工件插入并完全通过两个相邻的所述下工件之间的间隔并进入下平行凸台之间的凹槽，同时下工件插入并完全通过上工件之间的间隔并进入上平行凸台之间的凹槽。
4.根据权利要求1或2所述的一种多线切割方法，其特征在于：所述上工作台和所述下工作台向所述切割线方向移动的速率相同。
5.一种多线切割机，包括线辊，以及缠绕于线辊上的至少两条平行切割线，其特征在于：还包括一上工作台以及一下工作台，其中，所述上工作台的下方以及所述下工作台的上方以间隔凹槽排列的方式分别形成至少两个平行凸台，每一所述平行凸台上均固定有一工件，所述平行凸台及与之固定的所述工件在所述切割线的上下两侧以交错的方式分布；上平行凸台之间的凹槽宽度、以及上工件之间的间隔宽度大于下工件的宽度，所述上平行凸台之间的凹槽深度大于或等于所述下工件的高度，下平行凸台之间的凹槽宽度、以及所述下工件之间的间隔宽度大于所述上工件的宽度，所述下平行凸台之间的凹槽深度大于或等于所述上工件的高度。
6.根据权利要求5所述的一种多线切割机，其特征在于：所述切割线的表面固定有磨粒。
7.根据权利要求5或6所述的一种多线切割机，其特征在于：所述上工作台中设有向所述切割线喷淋砂浆和/或冷却液的管道。
8.根据权利要求5所述的一种多线切割机，其特征在于：所述上平行凸台之间的凹槽宽度、以及所述上工件之间的间隔宽度比所述下工件的宽度大1～10mm；所述下平行凸台之间的凹槽宽度、以及所述下工件之间的间隔宽度比所述上工件的宽度大1～10mm。
9.根据权利要求5所述的一种多线切割机，其特征在于：所述上工件间隔一垫板粘结于所述上平行凸台底面上，所述下工件间隔一垫板粘结于所述下平行凸台顶面上；所述垫板为玻璃板、木板或塑料板；以及所述线辊的数量为4个，每个线辊表面均为聚氨酯覆盖的外表层，所述聚氨酯层形成多个供所述切割线运动的凹槽。
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| CH678502A5 (en) * | 1989-02-17 | 1991-09-30 | Charles Hauser | Multi bladed saw - using parallel strands of wire fed round guide rollers |
| CN202029256U (zh) * | 2011-04-02 | 2011-11-09 | 宁波钜德精工机械有限公司 | 一种太阳能多晶硅多线切片机 |
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