CN114260527A - 一种金刚线多线切割机的多辊切割机构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,属于金刚线切割技术领域,至少包括两个辊体,且至少一个辊体与高频脉冲电源的其一电极形成电流通路,工件与高频脉冲电源的另一电极形成电流通路,所述工件和金刚线接触形成电流通路产生电火花,同时利用金刚线自身的物理切割能力实现材料的复合去除。本发明公开了两辊结构、三辊结构和四辊结构,采用三辊结构和四辊结构可增大线网的上下距离,能够切割更大直径的工件,扩大加工范围,同时,减小辊体受到的金刚线线网的合力,降低了金刚线跳线的可能性采用两辊结构,有助于降低成本、减小占用空间。
Description
技术领域
本发明属于金刚线切割技术领域,具体地说涉及一种金刚线多线切割机的多辊切割机构。
背景技术
随着我国经济社会的发展,能源需求紧张、能源安全局势日益紧迫,加速了以太阳能、风能等可再生能源来调整我国能源结构,推动了能源的可持续发展,其中,太阳能的运用普及性相对广泛,而硅晶片广泛应用在光伏太阳能、液晶显示和半导体等领域。目前光伏行业所用晶体硅片的切割主要采用多线切割技术,通过多线切割机将硅块或硅棒切割形成硅片,同时,金刚线放电复合切割方式具有能够提高加工效率、减小切割负荷等优点得到长足发展,如申请号为CN201910969518.9,名称为金刚石多线电火花放电切削方法及线切割装置,但是,多线切割存在以下问题:1、采用多线切割方式的线网对辊体的拉力大,线网合力大,增加了线网对辊体的作用力;2、进电辊和切割辊平行布置,并且间距小,增加了金刚线在进电辊和切割辊之间跳线、斜拉的可能性。
发明内容
针对现有技术的种种不足,为了解决上述问题,现提出一种金刚线多线切割机的多辊切割机构。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,至少包括两个辊体,且至少一个辊体与高频脉冲电源的其一电极形成电流通路,工件与高频脉冲电源的另一电极形成电流通路,所述工件和金刚线接触形成电流通路产生电火花。同时利用金刚线自身的物理切割能力实现材料的复合去除。
进一步,所述辊体设有四个,且四个辊体分为第一驱动辊、第二驱动辊、第一导电辊和第二导电辊,所述第一驱动辊和第二驱动辊平行间隔设置且结构相同,所述第一导电辊和第二导电辊平行间隔设置且结构相同,金刚线缠绕于四个辊体表面形成线网。
进一步,所述第一导电辊、第二导电辊位于第一驱动辊、第二驱动辊上方(即导电辊上置),且第一导电辊的直径小于或等于第一驱动辊的直径,优选的,第一导电辊的直径小于或等于第一驱动辊的直径,所述第一驱动辊、第二驱动辊起到驱动作用,所述第一导电辊、第二导电辊兼具起到切割作用和导电作用。
进一步,所述第一驱动辊、第二驱动辊位于第一导电辊、第二导电辊上方(即导电辊下置),将进电功能区和切割功能区分离,避免相互影响,所述第一驱动辊、第二驱动辊兼具起到驱动作用和切割作用,所述第一导电辊、第二导电辊起到导电作用。
优选的,导电辊下置时第一导电辊的直径小于第一驱动辊的直径,同时,导电辊下置时第一导电辊的直径小于导电辊上置时第一导电辊的直径,即导电辊下置时第一导电辊的直径明显小于第一驱动辊的直径,且第一导电辊、第二导电辊不需要独立驱动,运转的加速、减速依靠线网作用力实现。
进一步,所述辊体设有三个,且三个辊体分为第一驱动辊、第二驱动辊、和第三导电辊,即采用三辊结构,金刚线缠绕于三个辊体表面形成线网。
进一步,所述第一驱动辊和第二驱动辊平行间隔设置且结构相同,所述第三导电辊位于第一驱动辊、第二驱动辊下方,所述第一驱动辊、第二驱动辊兼具起到驱动作用和切割作用,所述第三导电辊起到导电作用。
优选的,所述第三导电辊的直径小于第一驱动辊的直径,且第三导电辊不需要独立驱动,运转的加速、减速依靠线网作用力实现。
优选的,所述第三导电辊的直径等于第一驱动辊的直径,且第三导电辊需要独立驱动,保证第一驱动辊、第二驱动辊、第三导电辊回转速度同步。
进一步,所述第一导电辊、第二导电辊和第三导电辊的表面均设有导电层,且金刚线与导电层相对静止接触,实现线网稳定且均匀供电。
进一步,所述辊体平行且间隔的设有两个,且辊体兼具起到驱动作用、切割作用和导电作用。采用两辊结构,成本低,占用空间小,但是,集成度高增加了实现难度。
进一步,所述辊体表面设有导电层,且金刚线与导电层相对静止接触,实现线网稳定且均匀供电。
本发明的有益效果是:
1、采用四辊结构可增大线网夹角,减小辊体受到的金刚线线网的合力,提高使用寿命,增加了线网倾斜段两辊之间的距离,降低了金刚线跳线的可能性,同时,有助于进一步增加线网数目,减小线网间距,增加单刀出片数量,提高切割效率,降低生产成本。
2、采用两辊结构,辊体兼具起到驱动作用、切割作用和导电作用,成本低,占用空间小。
3、在三辊结构中,三个辊体直径相同时,采用速度同步控制,实现线网稳定运丝,避免张力波动和断线,减小线网对辊体的作用合力,降低了金刚线跳线的可能性;第三导电辊的直径小于第一驱动辊、第二驱动辊的直径时,第三导电辊不需要独立驱动,运转的加速、减速依靠线网作用力实现。
4、相较于两辊结构,三辊结构、四辊结构均加大了线网上下距离,增大切割空间,能够切割更大直径的工件,扩大加工范围。
附图说明
图1是金刚线复合放电加工原理图;
图2是四辊结构的一种实施方式的示意图;
图3是四辊结构的一种实施方式的示意图;
图4是四辊结构的一种实施方式的示意图;
图5是三辊结构的一种实施方式的示意图;
图6是两辊结构的示意图。
附图中:1-第一驱动辊、2-第二驱动辊、3-第一导电辊、4-第二导电辊、5-金刚线、6-工件、7-第三导电辊、8-第一辊体、9-第二辊体。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合本发明的附图,对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述,基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例,都应当属于本申请保护的范围。此外,以下实施例中提到的方向用词,例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向,因此,使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。
实施例一:
一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,至少包括两个辊体,即切割机构采用多辊结构。如图1所示,至少一个辊体与高频脉冲电源的其一电极形成电流通路,工件与高频脉冲电源的另一电极形成电流通路,所述工件和金刚线接触形成电流通路产生电火花。
如图2所示,所述辊体设有四个,四个辊体分为第一驱动辊1、第二驱动辊2、第一导电辊3和第二导电辊4,所述第一驱动辊1和第二驱动辊2平行间隔设置且结构相同,所述第一导电辊3和第二导电辊4平行间隔设置且结构相同,即第一驱动辊1、第二驱动辊2、第一导电辊3和第二导电辊4形成呈等腰梯形的四辊结构。金刚线5缠绕于四个辊体表面形成线网,同时,位于下方的线网相对于上方的线网倾斜形成倾斜段,四辊结构增加了线网倾斜段两辊之间的距离,降低了金刚线跳线的可能性。
所述第一导电辊3、第二导电辊4位于第一驱动辊1、第二驱动辊2上方,即导电辊上置,第一导电辊3的直径小于或等于第一驱动辊1的直径,同理,所述第二导电辊4的直径小于或等于第二驱动辊2的直径。此时,所述第一驱动辊1、第二驱动辊2起到驱动作用,所述第一导电辊3、第二导电辊4兼具起到切割作用和导电作用,图1中所述第一导电辊3的直径为第一驱动辊1的直径的2/3-3/4,第一导电辊3、第二导电辊4主要承受工件6下压产生的进给力,此时,所述第一导电辊3与第一驱动辊1的中心垂直距离为H1。如图3所示,在其他一些实施例中,所述第一导电辊3的直径为第一驱动辊1的直径的3/4-1,此时,所述第一导电辊3与第一驱动辊1的中心垂直距离为H2,且H1<H2,相较于图1,图2中第一导电辊3和第二导电辊4的直径增大,有助于提高刚度和强度,第一导电辊3和第二导电辊4除了承受进给力以外,还承受一定的金刚线线网的合力,但是,第一导电辊3、第二导电辊4对线网的把持力得到增强,避免金刚线5跳线扰乱线网。
实施例二:
如图4所示,所述第一驱动辊1、第二驱动辊2位于第一导电辊3、第二导电辊4上方,即导电辊下置,此时,第一导电辊3的直径小于导电辊上置时第一导电辊3的直径,即导电辊下置时第一导电辊3的直径明显小于第一驱动辊1的直径。图3中,所述第一导电辊3的直径为第一驱动辊1的直径的1/5-1/3。将进电功能区和切割功能区分离,避免相互影响。所述第一驱动辊1、第二驱动辊2兼具起到驱动作用和切割作用,所述第一导电辊3、第二导电辊4起到导电作用。相较于原有的两辊、三辊式结构,对原有结构影响小,且第一导电辊3、第二导电辊4不需要独立驱动,运转的加速、减速依靠线网作用力实现。
采用四辊结构可增大线网夹角,减小辊体受到的金刚线线网的合力,提高使用寿命,同时,有助于进一步增加线网数目,减小线网间距,增加单刀出片数量,提高切割效率,降低生产成本。
实施例三:
如图5所示,所述辊体设有三个,金刚线5缠绕于三个辊体表面形成线网,且三个辊体分为第一驱动辊1、第二驱动辊2、和第三导电辊9,即采用三辊结构。所述第一驱动辊1和第二驱动辊2平行间隔设置且结构相同,所述第三导电辊9位于第一驱动辊1、第二驱动辊2下方,所述第一驱动辊1、第二驱动辊2兼具起到驱动作用和切割作用,所述第三导电辊9起到导电作用。具体的,三辊呈倒立的等腰三角形布置,第三导电辊9布置在第一驱动辊1、第二驱动辊2正下方,第一驱动辊1、第二驱动辊2平行设置且位于等腰三角形的底边端点。优选的,所述第三导电辊9的直径小于第一驱动辊1的直径,此时,第三导电辊9不需要独立驱动,运转的加速、减速依靠线网作用力实现。在其他一些实施例中,所述第三导电辊9的直径等于第一驱动辊1的直径,此时,第三导电辊9需要独立驱动,保证第一驱动辊1、第二驱动辊2、第三导电辊9回转速度同步,采用速度同步控制,实现线网稳定运丝,避免张力波动和断线,减小线网对辊体的作用合力,降低了金刚线5跳线的可能性。
所述第一驱动辊1上开设与其轴线相垂直的第一线槽,所述第二驱动辊2上开设与其轴线相垂直的第二线槽,相对应的,所述第三导电辊9上开设与其轴线相垂直的过渡线槽。同时,所述第一线槽、第二线槽和过渡线槽均平行且等间隔的设有多个,金刚线5沿着第一线槽、第二线槽和过渡线槽走线,以满足多线切割机的线网要求。
金刚线5先导入第一线槽中,然后倾斜导入过渡线槽,并经过渡线槽平行导入第二线槽,缠绕近半圈后,金刚线5经第二线槽平行导入下一个第一线槽,缠绕近半圈后,倾斜导入下一个过渡线槽,如此往返缠绕,在第一驱动辊1、第二驱动辊2之间形成第一线网,在第一驱动辊1、第二驱动辊2下方形成第二线网。在其他一些实施例中,金刚线5先倾斜导入过渡线槽,经过渡线槽倾斜导入第二线槽,缠绕近半圈后,金刚线5经第二线槽平行导入第一线槽,缠绕近半圈后,金刚线5经第一线槽倾斜导入下一个过渡线槽,往返缠绕形成线网。也就是说,金刚线5可通过第三导电辊9或第一驱动辊1导入线网,布线方式灵活。
采用三辊结构有利于提高线网边缘位置张力的稳定性,从而改善线网边缘位置处切割质量,保证切割质量的一致性。同时,减小线网对辊体的作用合力,提高切割质量。此外,采用三辊结构和四辊结构可增大线网的上下距离,增大切割空间,能够切割更大直径的工件,扩大加工范围。
实施例四:
所述第一导电辊3、第二导电辊4和第三导电辊9的表面均设有导电层,且金刚线5与导电层相对静止接触,实现线网稳定且均匀供电。同时,所述第一导电辊3、第二导电辊4和第三导电辊9通过导电元件与高频脉冲电源形成电流通路。
以第一导电辊3为例,所述导电层沿着第一导电辊3的长度方向延伸,实现线网稳定供电。所述导电元件与高频脉冲电源的其一电极形成电流通路,电流经导电元件传递至第一导电辊3,金刚线5与导电层相对静止接触得到供电,工件6与高频脉冲电源的另一电极形成电流通路,工件6和金刚线5接触形成电流通路产生电火花用于切割,由于电火花的作用,增加了放电刻蚀去除,提高了切片效率。
实施例五:
如图6所示,所述辊体平行且间隔的设有两个,即第一辊体15和第二辊体16。此时,第一辊体15和第二辊体16兼具起到驱动作用、切割作用和导电作用。采用两辊结构,成本低,占用空间小,但是,集成度高增加了实现难度。
所述第一辊体15和第二辊体16通过导电元件与高频脉冲电源形成电流通路,本实施例与实施例三相同的部分不再赘述。同时,所述第一辊体15和第二辊体16表面设有导电层,且金刚线5与导电层相对静止接触,实现线网稳定且均匀供电。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明之较佳实施例而已,当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作均等变化与修饰,皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (9)
1.一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,至少包括两个辊体,且至少一个辊体与高频脉冲电源的其一电极形成电流通路,工件与高频脉冲电源的另一电极形成电流通路,所述工件和金刚线接触形成电流通路产生电火花,同时利用金刚线自身的物理切割能力实现材料的复合去除。
2.根据权利要求1所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述辊体设有四个,且四个辊体分为第一驱动辊、第二驱动辊、第一导电辊和第二导电辊,所述第一驱动辊和第二驱动辊平行间隔设置且结构相同,所述第一导电辊和第二导电辊平行间隔设置且结构相同,金刚线缠绕于四个辊体表面形成线网。
3.根据权利要求2所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述第一导电辊、第二导电辊位于第一驱动辊、第二驱动辊上方,且第一导电辊的直径等于第一驱动辊的直径,所述第一驱动辊、第二驱动辊起到驱动作用,所述第一导电辊、第二导电辊兼具起到切割作用和导电作用。
4.根据权利要求2所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述第一导电辊、第二导电辊位于第一驱动辊、第二驱动辊上方,且第一导电辊的直径小于第一驱动辊的直径,所述第一驱动辊、第二驱动辊起到驱动作用,所述第一导电辊、第二导电辊兼具起到切割作用和导电作用。
5.根据权利要求2所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述第一驱动辊、第二驱动辊位于第一导电辊、第二导电辊上方,且第一导电辊的直径小于第一驱动辊的直径,将进电功能区和切割功能区分离,避免相互影响,所述第一驱动辊、第二驱动辊兼具起到驱动作用和切割作用,所述第一导电辊、第二导电辊起到导电作用。
6.根据权利要求1所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述辊体设有三个,且三个辊体分为第一驱动辊、第二驱动辊、和第三导电辊,所述第一驱动辊和第二驱动辊平行间隔设置且结构相同,所述第三导电辊位于第一驱动辊、第二驱动辊下方,所述第一驱动辊、第二驱动辊兼具起到驱动作用和切割作用,所述第三导电辊起到导电作用,金刚线缠绕于三个辊体表面形成线网。
7.根据权利要求6所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述第三导电辊的直径小于第一驱动辊的直径。
8.根据权利要求6所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述第三导电辊的直径等于第一驱动辊的直径。
9.根据权利要求1所述的一种金刚线多线切割机的多辊切割机构,其特征在于,所述辊体平行且间隔的设有两个,且辊体兼具起到驱动作用、切割作用和导电作用。
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