CN107351270A - 单根柔性线锯开方装置 - Google Patents

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    • B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
    • B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
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    • B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material

Abstract

本发明公开了一种单根柔性线锯开方装置，包括两组金刚石锯丝线族交叉形成的方格状切割网，一组金刚石锯丝线族为X向间隔的金刚石锯丝，另一组金刚石锯丝线族为Y向间隔的金刚石锯丝，两组金刚石锯丝线族为单条金刚石锯丝于导轮机构上有序缠绕并首尾相连而构成；导轮机构包括上、下导轮单元，下导轮单元包括X向设置的左、右X向切割导向轮组和Y向设置的前、后Y向切割导向轮组，上导轮单元包括分别对应于左、右X向切割导向轮组设置的左、右X向切割转向轮组和分别对应于前、后Y向切割导向轮组设置的前、后Y向切割转向轮组。本发明有效利用环形锯丝单方向、无惯性力、高速度的特性，可使加工效率相比其他切割装置提高3倍～5倍。

Description

单根柔性线锯开方装置
技术领域
本发明涉及脆硬非金属材料加工设备，具体为一种单根柔性线锯开方装置。
背景技术
多晶硅锭烧制成型后需经过开方，切片等工艺制成太阳能光伏电池。
晶锭的开方作业是整个加工过程的第一道工序，是把大型晶锭切割成小型长方体。
目前最成熟、最常见的开方设备多使用方格网线切割，网线锯的工作区为相互垂直并在不同平面上的数条切割线组成，每四条网线组成一个方格，设备运行时，切割丝被带动切割硅锭，切割完成后，网线组成的方格中就形成一个小型长方体硅锭。
目前，较为先进的多晶硅锭开方装置使用数百公里长的金刚石线锯进行切割。切割开始前，先将长锯丝一头拉出，并跨过几十个导轮，并形成网状，缠绕在整个机构中的金刚石锯丝的长度约有100米。
切割时金刚石锯丝短距离往复运动，切割效率较低，切割线速度小于15米每秒，并且会在切割表面留下划痕，增加后续工作量；另外，所使用的金刚石锯丝较细，又跨过几十个导轮，往复运动容易造成断线，一旦断线，换线难度大，耗时。
从目前的研究结果来看，固结磨料金刚石线锯切割具有硅粉屑易回收处理、切割环境好、切割表面损伤小、效率高、切片薄、片厚均匀等优势。
发明内容
本发明提出了一种单根柔性线锯开方装置，使其在大型铸锭开方过程中，能够满足表面质量、效率、寿命等指标要求。
本发明单根柔性线锯开方装置，其技术方案包括不同切割面上两组金刚石锯丝线族交叉形成的方格状切割网，一组金刚石锯丝线族为X向水平间隔的金刚石锯丝，另一组金刚石锯丝线族为Y向水平间隔的金刚石锯丝，所不同的是两组金刚石锯丝线族为单条金刚石锯丝于导轮机构上有序缠绕并首尾相连而构成，所述导轮机构包括上、下导轮单元，其中
1、下导轮单元包括X向设置的左、右X向切割导向轮组和Y向设置的前、后Y向切割导向轮组，左、右X向切割导向轮组中包括有相同数量且两两相对的X向切割导向轮，前、后Y向切割导向轮组中包括有相同数量且两两相对的Y向切割导向轮。
2、上导轮单元包括分别对应于左、右X向切割导向轮组设置的左、右X向切割转向轮组和分别对应于前、后Y向切割导向轮组设置的前、后Y向切割转向轮组，各切割转向轮组中的切割转向轮数量与对应切割导向轮组中切割导向轮的数量相同且位置相对应。
3、对应于方格状切割网的两对角处，相邻的切割导向轮呈大角度斜向相对而实现金刚石锯丝在X向与Y向之间运行方向的改变。
4、左、右X向切割转向轮组或前、后Y向切割转向轮组中，错位的切割砖向轮呈小角度斜向相对而实现X向或Y向中相邻切割导向轮之间金刚石锯丝运行方向的改变。
5、左、右X向切割导向轮组和前、后Y向切割导向轮组中，将其中一个切割导向轮设为主动轮。
所述金刚石锯丝一种优选直径为0.2㎜～0.7㎜。
所述金刚石锯丝另一种优选直径为0.71㎜～6㎜。
常规上，左、右X向切割转向轮组和前、后Y向切割转向轮组中，将其中一个切割转向轮设置为张紧轮。
常规上，将X向金刚石锯丝线族的线间距设置为相等，将Y向金刚石锯丝线族的线间距设置为相等，且X向线间距等于Y向线间距。
常规上，两切割面之间的间距保持在5mm～20mm之间。
所述金刚石锯丝为固结有金刚石颗粒、或立方氮化硼颗粒、或两者混合颗粒的钢丝或钢丝绳。
本发明的有益效果：
1、本发明单根柔性线锯开方装置采用一条环形金刚石锯丝有序缠绕在导轮机构上而形成切割锭状材料的纵横网状线，有效利用环形金刚石锯丝单方向、无惯性力、高速运动(30米/秒～50米/秒)的特性，可使加工效率相比往复式金刚石线锯装置提高3倍～5倍。
2、采用本发明装置切割锭状材料，不会在切割表面留下切割划痕，可获得更好的切割表面平整度，粗糙度，减少崩边。
附图说明
图1为本发明一种实施方式的结构示意图。
图2为图1实施方式的俯视图。
图号标识：1、金刚石锯丝、2、左X向切割导向轮组；3、右X向切割导向轮组；4、前Y向切割导向轮组；5、后Y向切割导向轮组；6左X向切割转向轮组；7、右X向切割转向轮组；8、前Y向切割转向轮组；9、后Y向切割转向轮组。
具体实施方式
下面结合附图所示实施方式对本发明的技术方案作进一步说明。
本发明一种单根柔性线锯开方装置，其结构包括单条金刚石锯丝1和导轮机构。
所述导轮机构包括上、下导轮单元，下导轮单元包括左、右X向切割导向轮2、3以及前、后Y向切割导向轮组4、5，上导轮单元包括左、右X向切割转向轮组6、7以及前、后Y向切割转向轮组8、9，如图1、图2所示。
左X向切割导向轮2包括同轴(Y向)等距设置的6个大直径切割导向轮(竖直设立)，右X向切割导向轮3包括同轴(Y向)等距设置的6个大直径切割导向轮(竖直设立)，左、右X向切割导向轮2、3中6个大直径切割导向轮的位置分别相对；前Y向切割导向轮4包括同轴(X向)等距设置的6个小直径切割导向轮(竖直设立)，后Y向切割导向轮3包括同轴(X向)等距设置的6个小直径切割导向轮(竖直设立)，前、后Y向切割导向轮组4、5中6个小直径切割导向轮的位置分别相对，如图1、图2所示。
左X向切割转向轮组6设于左X向切割导向轮2上方，包括分别对应于下方6个大直径切割导向轮而设置的6个切割转向轮(竖直设立)，最前方切割转向轮向前左方偏斜45°，后5个切割转向轮统一向前左方偏斜一个小角度；右X向切割转向轮组7设于右X向切割导向轮3上方，包括分别对应于下方6个大直径切割导向轮而设置的6个切割转向轮(竖直设立)，最后方切割转向轮向后右方偏斜45°，前5个切割转向轮统一向后右方偏斜一个小角度；左X向切割转向轮组6中后5个切割转向轮的偏斜角度等于右X向切割转向轮组7中前5个切割转向轮的偏斜角度，使得左X向切割转向轮组6中后5个切割转向轮与右X向切割转向轮组7中前5个切割转向轮错位斜向相对，如图1、图2所示。
前Y向切割转向轮组8设于前Y向切割导向轮4上方，包括分别对应于下方6个小直径切割导向轮而设置的6个切割转向轮(竖直设立)，最左方切割转向轮向左后方偏斜45°(与左X向切割转向轮组6中最前方的切割转向轮相对)，右5个切割转向轮统一向左后方偏斜一个小角度；后Y向切割转向轮组9设于后Y向切割导向轮5上方，包括分别对应于下方6个小直径切割导向轮而设置的6个切割转向轮(竖直设立)，最右方切割转向轮向右后方偏斜45°(与右X向切割转向轮组7中最后方的切割转向轮相对)，左5个切割转向轮统一向右后方偏斜一个小角度；前Y向切割转向轮组8中右5个切割转向轮的偏斜角度等于后Y向切割转向轮组9中左5个切割转向轮的偏斜角度，使得前Y向切割转向轮组8中右5个切割转向轮与后Y向切割转向轮组9中左5个切割转向轮错位斜向相对，如图1、图2所示。
所述金刚石锯丝1于导轮机构上有序缠绕并首尾相连而构成在左、右X向切割导向轮2、3之间形成的X向水平间隔金刚石锯丝线族以及在前、后Y向切割导向轮组4、5之间形成的Y向水平间隔金刚石锯丝线族，X向水平间隔金刚石锯丝线族(下层切割面)与Y向水平间隔金刚石锯丝线族(上层切割面)交叉形成方格状切割网，上、下层切割面之间的间距为5mm～20mm，如图1、图2所示。
所述金刚石锯丝1的直径为0.2㎜～0.7㎜、或为0.71㎜～6㎜。
下导轮单元的左、右X向切割导向轮组2、3和前、后Y向切割导向轮组4、5中，将其中一个切割导向轮设为主动轮，上导轮单元的左、右X向切割转向轮组6、7和前、后Y向切割转向轮组8、9中，将其中一个大角度切割转向轮或一个小角度切割转向轮设置为张紧轮。
所述金刚石锯丝1为固结有金刚石颗粒、或立方氮化硼颗粒、或两者混合颗粒的钢丝或钢丝绳。
上述结构中，两对大角度切割转向轮改变X向和Y向之间金刚石锯丝1的运动方向，由成对的小角度金刚石锯丝1改变X向或Y向中相邻切割导向轮之间金刚石锯丝1的运行方向，使金刚石锯丝1得以在众多导轮之间有序缠绕、运动而实现切割。

Claims (7)

1.单根柔性线锯开方装置，包括不同切割面上两组金刚石锯丝线族交叉形成的方格状切割网，一组金刚石锯丝线族为X向水平间隔的金刚石锯丝，另一组金刚石锯丝线族为Y向水平间隔的金刚石锯丝，其特征在于：两组金刚石锯丝线族为单条金刚石锯丝(1)于导轮机构上有序缠绕并首尾相连而构成，所述导轮机构包括上、下导轮单元，其中
①、下导轮单元包括X向设置的左、右X向切割导向轮组(2、3)和Y向设置的前、后Y向切割导向轮组(4、5)，左、右X向切割导向轮组(2、3)中包括有相同数量且两两相对的X向切割导向轮，前、后Y向切割导向轮组(4、5)中包括有相同数量且两两相对的Y向切割导向轮；
②、上导轮单元包括分别对应于左、右X向切割导向轮组(2、3)设置的左、右X向切割转向轮组(6、7)和分别对应于前、后Y向切割导向轮组(4、5)设置的前、后Y向切割转向轮组(8、9)，各切割转向轮组中的切割转向轮数量与对应切割导向轮组中切割导向轮的数量相同且位置相对应；
③、对应于方格状切割网的两对角处，相邻的切割导向轮呈大角度斜向相对而实现金刚石锯丝(1)在X向与Y向之间运行方向的改变；
④、左、右X向切割转向轮组(6、7)或前、后Y向切割转向轮组(8、9)中，错位的切割转向轮呈小角度斜向相对而实现X向或Y向中相邻切割导向轮之间金刚石锯丝(1)运行方向的改变。
⑤、左、右X向切割导向轮组(2、3)和前、后Y向切割导向轮组(4、5)中，将其中一个切割导向轮设为主动轮。
2.根据权利要求1所述的单根柔性线锯开方装置，其特征在于：所述金刚石锯丝(1)的直径为0.2㎜～0.7㎜。
3.根据权利要求1所述的单根柔性线锯开方装置，其特征在于：所述金刚石锯丝(1)的直径为0.71㎜～6㎜。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种单根柔性线锯开方装置，其特征在于：左、右X向切割转向轮组(6、7)和前、后Y向切割转向轮组(8、9)中，将其中一个切割转向轮设置为张紧轮。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的一种单根柔性线锯开方装置，其特征在于：X向金刚石锯丝线族的线间距相等，Y向金刚石锯丝线族的线间距相等，且X向线间距等于Y向线间距。
6.根据权利要求1～3任意一项所述的单根柔性线锯开方装置，其特征在于：两切割面之间的间距为5mm～20mm。
7.根据权利要求1～3任意一项所述的单根柔性线锯开方装置，其特征在于：所述金刚石锯丝(1)为固结有金刚石颗粒、或立方氮化硼颗粒、或两者混合颗粒的钢丝或钢丝绳。
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