CN113715183A - 一种多轴多工位切割机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多轴多工位切割机，包括机体，所述机体设有背板，所述背板上安装有多工位工作台、罗拉总成、改制收放线、排线、导轮；所述多工位工作台数量和罗拉总成数量一致，所述多工位工作台均布在所述背板上，并与所述背板固定连接；本发明的优点在于：高了切割效率以及金刚石线的使用率，并且可实现多轴与多工位的一一对应，从而减少了轴及罗拉的空置数量，降低了设备的制造成本。

Description

一种多轴多工位切割机

技术领域

本发明涉及一种切割机，具体地说是一种多轴多工位切割机，属于切割机领域。

背景技术

硅片是半导体和光伏领域的主要生产材料。硅片多线切割技术是目前世界上比较先进的硅片加工技术，它不同于传统的刀锯片、砂轮片等切割方式，也不同于先进的激光切割和内圆切割，它的原理是通过一根高速运动的钢线带动附着在钢丝上的切割刃料对硅棒进行摩擦，从而达到切割效果。在整个过程中，钢线通过十几个导线轮的引导，在主线辊上形成一张线网，而待加工工件通过工作台的下降实现工件的进给。硅片多线切割技术与其他技术相比有：效率高，产能高，精度高等优点。是目前采用最广泛的硅片切割技术。多线切割技术是硅加工行业、太阳能光伏行业内的标志性革新，它替代了原有的内圆切割设备，所切晶片与内圆切片工艺相比具有弯曲度（BOW）、翘曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，总厚度公差（TTA）离散性小，刃口切割损耗小，表面损伤层浅，晶片表面粗糙度小等等诸多优点。太阳能硅片的线切割机理就是机器导轮在高速运转中带动钢线，从而由钢线将聚乙二醇和碳化硅微粉混合的砂浆送到切割区，在钢线的高速运转中与压在线网上的工件连续发生摩擦完成切割的过程。

在整个切割过程中，对硅片的质量以及成品率起主要作用的是切割液的粘度、碳化硅微粉的粒型及粒度、砂浆的粘度、砂浆的流量、钢线的速度、钢线的张力以及工件的进给速度等。

光伏产业2003年突然井喷，带动原料、设备需求突然出现缺口，日本NTC多线切割机以其低廉的价格、小巧灵活的机型、皮实耐用品质适应了当时中国光伏产业的需求，在国内迅速走红。随着中国光伏产业以令全世界震惊的讯速崛起，多线切割设备厂家的设备生产能力远远不能满足中国硅片加工企业的购买需求，MeyerBurger、高鸟等多线切割机床也趁机打入中国市场。

以目前国内光伏产业的现状,多线切割机以低廉的价格、小巧灵活的机型、皮实耐用品质适应目前中国光伏产业的需要.

但是，目前的多线切割机存在着一些致命缺陷：切割过程中如有坯料的脱落，将直接掉落在切割线网上，并随着切割线的运动而被带入到罗拉中，从而导致切割线的断裂，造成停机，使切片产生加工缺陷等等。

在切割钕铁硼磁铁薄片时由于坯料的崩落后，随着切割线网而进入罗拉，从而将金刚石线绷断产生停机而发明制造的新型设备；此设备适合于较小的坯料，其切割方向为水平方向多线切割，传统多线切割机均为垂直切割。而传统多线切割机多为，三轴一工位、四轴两工位，轴及罗拉不能和工位形成一一对应，罗拉的数量多于工位的数量，造成罗拉及金刚石线的空置，使得制造成本及使用成本的增加（轴指的就是罗拉，罗拉包括轴、罗拉皮等；工位指的是工作台位置，工作台设置的两罗拉之间，一个工作台为一个工位）。

发明内容

本发明的目的在于，设计了一种多轴多工位切割机，高了切割效率以及金刚石线的使用率，并且可实现多轴与多工位的一一对应，从而减少了轴及罗拉的空置数量，降低了设备的制造成本。

本发明的技术方案为：

一种多轴多工位切割机，包括机体，所述机体设有背板，所述背板主要是支撑、安装用；所述背板上安装有多工位工作台、罗拉总成、改制收放线、排线、导轮等；

所述多工位工作台数量和罗拉总成数量一致，所述多工位工作台均布在所述背板上，并与所述背板固定连接。在设备工作时，磁块放置在工作台上，每个工作台都有电机，工作时电机带动丝杠运动，滑块在导轨上滑动，带动磁块实现进给切割；

所述罗拉总成与所述背板连接，所述罗拉总成设有中主轴芯与罗拉套，所述中主轴芯与电机连接，所述罗拉套上设有切割线槽，切割线通过所述切割线槽缠绕在所述罗拉套上，每个罗拉总成均连接有电机，在设备工作时电机带动主轴芯、罗拉套带动切割线转动；

所述改制收放线设有两个，分布在机体的左右两侧，对称放置，所述改制收放线设有线轴，所述线轴的前端设有线，后端设有收放线铸铁，在设备工作时线轮和收放线铸铁一起转动，通过与排线配合，实现收线、放线；

所述排线设有两个，分布在机体的左右两侧，对称放置在所述改制收放线的上方，在设备工作时，排线上设有电机、导轨、滑块和丝杠，所述电机带动所述丝杠使所述滑块沿所述导轨作往复运动，从而实现切割线在收放线铸铁上的缠绕；

所述导轮通常设有六个，分布在机体的左右两侧对称布置，在设备工作时主要起到切割线的导向支撑作用。

由于钕铁硼加工成品，是用在手机上的，其需求量极大，因此，在生产时为了防止其崩料而断线停机，适应了加工钕铁硼的生产；提高了切割线的有效使用率；由于其工位数量是与切割轴数量一一对应的，和之前的切割方式相比较，同等长度的切割线所切割的坯料的长度比之前的切割机要大出近一倍左右，同时由于切割轴是立式安装，结构为开放式的，可方便的实现快速更换罗拉，方便绕线等等，可大大缩短设备的辅助工时。

本发明的有益效果为：由于改变了切割方式，减小了产生断线的几率，减小了更换零配件的时间，可实现自动化上下料，减少了操作人员，节约劳动力成本，可以实现零件大批量自动化生产。

本发明能够实现4轴4工位，5轴5工位，6轴6工位，7轴7工位，8轴8工位......，等等，多轴多工位实现轴数与工位数相同，减少空切轴数，实现所有主轴参与切割提高了切割效率，减少无功耗能；同时，对于多轴切割可实现坯料的自动上料，实现流水线化作业，更大的提高生产效率。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例一种多轴多工位切割机的结构示意图；

图2为本发明实施例一种多轴多工位切割机的俯视图；

图3为本发明实施例一种多轴多工位切割机的侧视图；

图4为本发明实施例罗拉总成的结构示意图；

图5为本发明实施例改制收放线的结构示意图；

图6为本发明实施例排线的结构示意图；

图7为本发明实施例多工位工作台的结构示意图；

图中：1-背板、2-多工位工作台、3-罗拉总成、4-改制收放线、5-排线、6-大导轮。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，一种多轴多工位切割机，包括机体，所述机体设有背板1，所述背板1主要是支撑、安装用；所述背板1上安装有多工位工作台2、罗拉总成3、改制收放线4、排线5、导轮6等；

所述多工位工作台2数量和罗拉总成3数量一致，所述多工位工作台2均布在所述背板1上，通过螺栓与所述背板1固定连接。在设备工作时，磁块放置在工作台2上，每个工作台都有电机，工作时电机带动丝杠运动，滑块在导轨上滑动，带动磁块实现进给切割；

如图4所示，所述罗拉总成3通过螺栓与所述背板1连接，所述罗拉总成3设有中主轴芯31与罗拉套32，所述中主轴芯31与电机连接，所述罗拉套32上设有切割线槽，切割线通过所述切割线槽缠绕在所述罗拉套32上，每个罗拉总成3都连接有电机，在设备工作时电机带动主轴芯、罗拉套带动切割线转动；

如图5所示，所述改制收放线4设有两个，分布在机体的左右两侧，对称放置，所述改制收放线4设有线轴41，所述线轴41的前端设有线轮42，后端设有收放线铸铁43，在设备工作时线轮42和收放线铸铁43（收放线铸铁表面包胶处理，并设有线槽）一起转动，通过与排线5配合，实现收线、放线；

如图6-7所示，所述排线5设有两个，分布在机体的左右两侧，对称放置在所述改制收放线4的上方，在设备工作时，排线5上设有电机51、导轨52、滑块53和丝杠54，所述电机带动所述丝杠使所述滑块沿所述导轨作往复运动，从而实现切割线在收放线铸铁上的缠绕；

所述导轮6通常设有六个，分布在机体的左右两侧对称布置，在设备工作时主要起到切割线的导向支撑作用。

切割轴为立式的，切割轴指的是罗拉，立式就是竖直放置安装的。

由于其结构上的特点，可设计成多轴多工位的机型，同时可以实现自动上料功能，大大提高生产率，形成自动化生产线；

切割液的粘度：由于在整个切割过程中，碳化硅微粉是悬浮在切割液上而通过钢线进行切割的，所以切割液主要起悬浮和冷却的作用。切割液的粘度是碳化硅微粉悬浮的重要保证。由于不同的机器开发设计的系统思维不同，因而对砂浆的粘度也不同，即要求切割液的粘度也有不同。只有符合机器要求的切割标准的粘度，才能在切割的过程中保证碳化硅微粉的均匀悬浮分布以及砂浆稳定地通过砂浆管道随钢线进入切割区。由于带着砂浆的钢线在切割硅料的过程中，会因为摩擦发生高温，所以切割液的粘度又对冷却起着重要作用。如果粘度不达标，就会导致液的流动性差，不能将温度降下来而造成灼伤片或者出现断线，因此切割液的粘度又确保了整个过程的温度控制。

碳化硅微粉的粒型及粒度：太阳能硅片的切割其实是钢线带着碳化硅微粉在切，所以微粉的粒型及粒度是硅片表片的光洁程度和切割能力的关键。激光划片机、粒型规则，切出来的硅片表明就会光洁度很好；粒度分布均匀，就会提高硅片的切割能力。

砂浆的粘度：线切割机对硅片切割能力的强弱，与砂浆的粘度有着不可分割的关系。而砂浆的粘度又取决于硅片激光划片机切割液的粘度、硅片切割液与碳化硅微粉的适配性、硅片切割液与碳化硅微粉的配比比例、砂浆密度等。只有达到机器要求标准的砂浆粘度（如NTC机器要求250左右）才能在切割过程中，提高切割效率，提高成品率

砂浆的流量：钢线在高速运动中，要完成对硅料的切割，必须由砂浆泵将砂浆从储料箱中打到喷砂咀，再由喷砂咀喷到钢线上。砂浆的流量是否均匀、流量能否达到切割的要求，都对切割能力和切割效率起着很关键的作用。如果流量跟不上，就会出现切割能力严重下降，导致线痕片、断线、甚至是机器报警。

钢线的速度：由于线切割机可以根据用户的要求进行单向走线和双向走线，因而两种情况下对线速的要求也不同。单向走线时，钢线始终保持一个速度运行，这样相对来说比较容易控制。目前单向走线的操作越来越少。双向走线时，钢线速度开始由零点沿一个方向用2-3秒的时间加速到规定速度，运行一段时间后，再沿原方向慢慢降低到零点，在零点停顿0.2秒后再慢慢地反向加速到规定的速度，再沿反方向慢慢降低到零点的周期切割过程。在双向切割的过程中，线切割机的切割能力在一定范围内随着钢线的速度提高而提高，但不能低于或超过砂浆的切割能力。如果低于砂浆的切割能力，就会出现线痕片甚至断线；反之，如果超出砂浆的切割能力，就可能导致砂浆流量跟不上，从而出现厚薄片甚至线痕片等。

钢线的张力：钢线的张力是硅片切割工艺中相当核心的要素之一。张力控制不好是产生线痕片、崩边、甚至短线的重要原因。

钢线的张力过小，将会导致钢线弯曲度增大，带砂能力下降，切割能力降低。从而出现线痕片等。钢线张力过大，悬浮在钢线上的碳化硅微粉就会难以进入锯缝，切割效率降低，出现线痕片等，并且断线的几率很大。如果当切到胶条的时候，有时候会因为张力使用时间过长引起偏离零点的变化，出现崩边等情况。

工件的进给速度：工件的进给速度与钢线速度、砂浆的切割能力以及工件形状在进给的不同位置等有关。工件进给速度在整个切割过程中，是由以上的相关因素决定的，也是最没有定量的一个要素。但控制不好，也可能会出现线痕片等不良效果，影响切割质量和成品率。

Claims (4)

1.一种多轴多工位切割机，其特征在于：包括机体，所述机体设有背板，所述背板上安装有多工位工作台、罗拉总成、改制收放线、排线、导轮；所述多工位工作台数量和罗拉总成数量一致，所述多工位工作台均布在所述背板上，并与所述背板固定连接；

所述罗拉总成与所述背板连接，所述罗拉总成设有中主轴芯与罗拉套，所述中主轴芯与电机连接，所述罗拉套上设有切割线槽，切割线通过所述切割线槽缠绕在所述罗拉套上，每个罗拉总成均连接有电机。

2.根据权利要求1所述的一种多轴多工位切割机，其特征在于：所述改制收放线设有两个，分布在机体的左右两侧，对称放置，所述改制收放线设有线轴，所述线轴的前端设有线，后端设有收放线铸铁。

3.根据权利要求2所述的一种多轴多工位切割机，其特征在于：所述排线设有两个，分布在机体的左右两侧，对称放置在所述改制收放线的上方，所述排线上设有电机、导轨、滑块和丝杠，所述电机带动所述丝杠使所述滑块沿所述导轨作往复运动。

4.根据权利要求2所述的一种多轴多工位切割机，其特征在于：所述导轮通常设有六个，分布在机体的左右两侧对称布置。

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