CN116638649A - 一种线切割机及其切割方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种线切割机及其切割方法，包括切割组件，其包括切割面板，切割面板上安装有用于绕设切割线的第一切割轮和第二切割轮，切割线绕设于第一切割轮和第二切割轮的外周，并在第一切割轮和第二切割轮之间形成切割区；位于切割区内的切割线与竖直面设有第一预设倾角；旋转夹持组件，用于夹持工件且能够带动工件绕自身轴线转动。斜线网斜床身在竖直方向上的整机变形受重力影响较小，有助于降低结构重力对切割的影响、改善机构刚度，进而有利于提高机构的稳定性，并且可使线弓更加均匀；通过旋转夹持组件进行硅棒自旋转，以进一步提高硅棒的截断效率；旋转切割的线接触长度均匀，受力均匀，有利于改善切割线弓，提高加工精度。

Description

一种线切割机及其切割方法

技术领域

本申请涉及线切割技术领域，具体地，涉及一种线切割机及其切割方法。

背景技术

现有环线切割机的切割机构包括两个切割轮、张力轮、过渡轮，两个切割轮、过渡轮及张力轮在环线切割机上呈四点放置，环形切割线绕设于各轮的外周以对待切割高硬脆材料进行切割。两个切割轮呈水平或竖直排列，使切割轮与切割轮之间的环线金刚线方向呈水平或竖直，两个切割轮连接电机，通过电机的回转运动带动环形切割轮旋转，连接电机的切割轮拖拽金刚线高速运动对单晶硅棒进行切割，也可切割轮与切割轮均连接电机；过渡轮位于切割轮的一侧，主要起到导向作用；张力轮位于切割轮或切割轮的一侧，为环形金刚线提供张紧力。此种方案环形金刚线对硅棒的切割方向是水平或竖直的。而该种设置方式环形金刚线的带液能力差，且切削屑排出效果较差。

发明内容

本申请实施例中提供了一种线切割机，以解决现有金刚线对硅棒切割方向是水平或竖直的，其切削合力大、带液能力差且切削屑排出效果较差的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种线切割机，包括：切割组件，切割组件包括切割面板，所述切割面板上安装有用于绕设切割线的第一切割轮和第二切割轮，切割线绕设于所述第一切割轮和所述第二切割轮的外周，并在所述第一切割轮和所述第二切割轮之间形成切割区；位于所述切割区内的所述切割线与竖直面设有第一预设倾角；

旋转夹持组件，用于夹持工件且能够带动工件绕自身轴线转动；所述旋转夹持组件的旋转轴线垂直于所述切割线所在平面，且所述旋转夹持组件和所述切割组件间能够相对移动，以使所述切割线对工件进行切割。

可选地，还包括：

底座，具有第一倾斜安装面，所述第一倾斜安装面与水平面设有所述第二预设倾角；所述切割组件和所述旋转夹持组件均位于所述第一倾斜安装面上。

可选地，所述旋转夹持组件包括：

安装座，具有安装内腔；

旋转驱动件，所述旋转驱动件位于所述安装内腔中，且一端凸出于所述安装座的侧壁设置；

夹具，用于夹持工件，所述夹具固定于所述旋转驱动件凸出于所述安装座的一端。

可选地，所述安装座具有倾斜面，在所述第一倾斜安装面的倾斜方向上，所述倾斜面位于所述安装座朝下的一侧。

可选地，还包括：

滑移驱动装置，位于所述底座上，所述滑移驱动装置连接所述切割组件和/或所述旋转夹持组件，以使所述旋转夹持组件和所述切割组件相对移动，带动所述切割线对工件进行切割。

可选地，所述滑移驱动装置包括：

第一滑移驱动组件，位于所述第一倾斜安装面上且沿所述第一倾斜安装面的倾斜方向延伸；所述第一滑移驱动组件与所述切割组件连接，以带动所述切割组件沿所述第一倾斜安装面的倾斜方向移动；

第二滑移驱动组件，位于所述第一倾斜安装面上，且与所述第一滑移驱动组件垂直设置；所述第二滑移驱动组件与所述旋转夹持组件连接，以带动所述旋转夹持组件向靠近或远离所述切割组件方向移动。

可选地，所述第一滑移驱动组件包括：

第一滑移动力件，位于所述第一倾斜安装面上；

第一滑移驱动件，分别与所述第一滑移动力件和所述切割组件连接；所述第一滑移动力件驱动所述第一滑移驱动件动作，以带动所述切割组件滑动；

和/或，第一滑移导向件，分别与所述切割组件和所述第一倾斜安装面连接，对所述切割组件沿所述第一倾斜面的移动进行导向。

可选地，所述第二滑移驱动组件包括：

第二滑移动力件，位于所述第一倾斜安装面上；

第二滑移驱动件，分别与所述第二滑移动力件和所述旋转夹持组件连接；所述第二滑移动力件驱动所述第二滑移驱动件动作，以带动所述旋转夹持组件滑动；

和/或，第二滑移导向件，分别与所述旋转夹持组件和所述第一倾斜安装面连接，对所述旋转夹持组件的滑动进行导向。

可选地，还包括：

张力轮，转动连接于所述切割面板上，且位于远离所述切割线一侧；

和/或，过渡轮过渡轮，转动连接于所述切割面板上，所述过渡轮用于对所述切割线进行导向。

可选地，所述第一切割轮、所述第二切割轮、一个所述张力轮和一个所述过渡轮形成四边形的四个顶点，所述切割线分别绕设于所述第一切割轮、所述第二切割轮、所述张力轮和所述过渡轮的外周，以形成环形线。

可选地，所述第一预设倾角为30°～60°。

本申请还提供一种线切割机的切割方法，包括：

将切割区内的切割线与竖直面呈第一预设倾角进行设置；

利用旋转夹持组件夹持棒料，旋转夹持组件能够带动棒料绕自身轴线转动；

驱动棒料绕自身轴线转动，并以第一预设速度控制所述切割区内的切割线沿垂直于棒料轴线的方向进给，对棒料进行切割。

可选地，所述方法还包括：

当对棒料一次切割完成后，控制所述切割区内的切割线以第二预设速度回退至初始位置；

驱动棒料沿棒料的轴线方向移动预设距离，并重复所述驱动棒料绕自身轴线转动，并以第一预设速度控制所述切割区内的切割线进给，对棒料进行切割的步骤，直至完成整根棒料切割。

本申请提供一种线切割机，包括：切割组件，包括切割面板、第一切割轮、第二切割轮和切割线，切割线绕设于第一切割轮和第二切割轮的外周轮槽内，并在第一切割轮和第二切割轮之间形成切割区；位于切割区内的切割线与竖直面设有第一预设倾角；旋转夹持组件，用于夹持工件且能够带动工件绕自身轴线转动；旋转夹持组件的旋转轴线垂直于切割线所在平面，且旋转夹持组件和切割组件间能够相对移动，以使切割线对工件进行切割。

采用本申请实施例中提供的一种线切割机及其切割方法，相较于现有技术，具有以下技术效果：

第一，斜线网斜床身在竖直方向上的整机变形受重力影响较小，有助于降低结构重力对切割的影响、改善机构刚度，进而有利于提高机构的稳定性，并且可使线弓更加均匀；现有技术水平床身的丝杠方向为水平设置，本申请斜床身斜线网切割机中起到进给作用的丝杠方向为倾斜设置，重力分力作用于丝杠的轴向，可大大减小传动时的反向间隙；斜床身结构中在重力分力的作用下，切屑和切削液可以自动排出，避免其在设备表面堆积，有利于设备的养护；斜线网相比平线网结构，带液能力更强，切割线在切割区能获得的润滑和冷却效果更好，可以获得更良好的加工表面质量；斜线网斜床身结构中，丝杠导轨倾斜放置，使得相同占地面积的条件下，导轨行程可以更长，可加工的硅棒尺寸更大；

第二，相较于现有技术中硅棒固定不旋转的加工方式，本申请硅棒通过旋转夹持组件进行硅棒自旋转，以进一步提高硅棒的截断效率；同时相较于圆形硅棒直切时切割线与工件的接触长度的变化，旋转切割的线接触长度均匀，受力均匀，有利于改善切割线弓，提高加工精度；旋转加工的点接触加工方式优化切削接触区的材料去除作用，并能够降低单位材料的切削力和提高加工精度；硅棒的旋转运动可以利用切割截面与切割线的多次接触实现磨粒对截断面的光整加工；且切割线与硅棒瞬时为点接触形式，切割线与硅棒的实际接触长度为半弦长，接触长度相较于传统全弦长大幅减小，与传统方式切割线需要穿过整个硅棒截面相比，旋转切割金刚线理论上只需要切割到过硅棒中心即可实现硅棒的截断，切割时间理论上只有传统方式的一半，缩短切割时间，进一步提高切割效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种线切割机的轴测结构示意图；

图2为本申请实施例提供的切割组件的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的旋转夹持组件的结构示意图；

图4为图1的侧向结构示意图；

图5为本申请实施例提供的工件旋转时切割示意图；

图6为本申请实施例提供的硅棒与金刚线切割时截面示意图；

图7为本申请实施例提供的斜线网切割的受力分析示意图；

图8为本申请实施例提供的线切割机的切割结构简图。

附图中标记如下：

切割组件10、旋转夹持组件20、第一滑移驱动组件30、第二滑移驱动组件40、底座50、第一倾斜安装面51；

切割面板101、张力轮102、过渡轮103、第一切割轮104、第二切割轮105、切割线106；

夹具201、安装座203、旋转驱动件202。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种线切割机，以解决现有金刚线对硅棒切割方向是水平或竖直的，其切削合力大、带液能力差且切削屑排出效果较差的问题。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1-2，图1为本申请实施例提供的一种线切割机的轴测结构示意图；图2为本申请实施例提供的切割组件10的结构示意图；在一种具体的实施方式中，本申请提供的线切割机，包括切割组件10和旋转夹持组件20。如图2所示，其中，切割组件10包括切割面板101、第一切割轮104、第二切割轮105和切割线106。第一切割轮104和第二切割轮105分别转动连接于切割面板101上，形成切割区。第一切割轮104和第二切割轮105可以一者或者两者分别与电机连接，为切割提供动力。其中，第一切割轮104和第二切割轮105的结构优选为相同设置，在二者的外周轮槽上设置绕线槽，切割线106绕设于第一切割轮104和第二切割轮105的外周轮槽上，位于切割区内的切割线106与竖直面设有第一预设倾斜角。由此设置，使得切割区内的切割线106倾斜一定角度，通过电机的回转运动带动切割轮旋转，连接电机的切割轮拖拽切割线106高速运动对硅棒进行切割。上述设置方式，相较于现有技术中切割线106竖直设置，斜线网在重力分力的作用下，切屑可以自动排出，其排屑效果更好，且有利于设备的养护；相较于现有技术中切割线106水平设置，其带液能力更强，切割线106能够获得润滑和冷却效果更好。优选地，第一预设倾斜角为30°～60°。

其中，上述线切割机还包括喷淋装置，喷淋装置优选分别设置在第一切割轮104的下方，以及第二切割轮105的上方，可以理解的是，喷淋装置固定于切割面板101上，而切割线106的倾斜设置，使得喷淋装置所喷淋的切削液能够沿切割线106更好地移动，使切割线106能够获得润滑和冷却的效果更好。

采用上述切割组件10，斜线网斜床身在竖直方向上的整机变形受重力影响较小，有助于降低结构重力对切割的影响、改善机构刚度，进而有利于提高机构的稳定性，并且可使线弓更加均匀；现有技术水平床身的丝杠方向为水平设置，本申请斜床身斜线网切割机中起到进给作用的丝杠方向为倾斜设置，重力分力作用于丝杠的轴向，可大大减小传动时的反向间隙；斜床身结构中在重力分力的作用下，切屑和切削液可以自动排出，避免其在设备表面堆积，有利于设备的养护；斜线网相比平线网结构，带液能力更强，切割线106在切割区能获得的润滑和冷却效果更好，可以获得更良好的加工表面质量；斜线网斜床身结构中，丝杠导轨倾斜放置，使得相同占地面积的条件下，导轨行程可以更长，可加工的硅棒尺寸更大。

如图3所示，图3为本申请实施例提供的旋转夹持组件的结构示意图。在一种实施例中，旋转夹持组件20能够夹持工件并带动工件绕自身轴线转动，旋转夹持组件20的旋转轴线垂直于切割线106所在平面，可理解，旋转夹持组件20的旋转轴线可认为与工件的自身轴线重合，切割线106所在平面应认为由套设于第一切割轮104、第二切割轮105的外周上的切割线106共同形成的平面；一般的，切割组件10还可包括过渡轮103和张力轮102，第一切割轮104、第二切割轮105、一个张力轮102和一个过渡轮103形成四边形的四个顶点，则切割线106所在平面应为由套设在第一切割轮104、第二切割轮105、张力轮102和过渡轮103的外周上的环形线所在平面；在其他实施例中，可以认为切割线106所在平面平行于切割面板101所在平面，以保证切割线106和旋转夹持组件20之间的垂直进给，可理解，旋转夹持组件20和切割组件10之间能够相对移动，以实现切割线106对工件的切割过程。

相较于现有技术中硅棒固定不旋转的加工方式，本申请硅棒通过旋转夹持组件20进行硅棒自旋转，以进一步提高硅棒的阶段效率；同时相较于圆形硅棒直切时切割线106与工件的接触长度的变化，旋转切割的线接触长度均匀，受力均匀，有利于改善线弓，提高加工精度；旋转加工的点接触加工方式优化切削接触区的材料去除作用，并能够降低单位材料的切削力和提高加工精度；硅棒的旋转运动可以利用切割截面与切割线106的多次接触实现磨粒对截断面的光整加工；如图5和6所示，图5为本申请实施例提供的工件旋转时切割示意图；图6为本申请实施例提供的硅棒与金刚线切割时截面示意图；从单位实际dt对应金刚线进给ap，在这一时间内金刚线与硅棒的实际接触长度为半弦长，切割线106与硅棒瞬时为点接触形式，接触长度相较于传统全弦长大幅减小，与传统方式切割线106需要穿过整个硅棒截面相比，旋转切割金刚线理论上只需要切割到过硅棒中心即可实现硅棒的截断，切割时间理论上只有传统方式的一半，缩短切割时间，进一步提高切割效率。

旋转切割由于接触长度远小于传统直切方式，切削工艺也不同。具体的，传统方式中，由于金刚线从切入硅棒到切出硅棒的接触长度变化巨大，在切入区域，即金刚线导向定位时会以较低速度切出导向切口，随后由于接触长度小可以较大进给速度切入；在中心区域，当接近中心区硅棒最大直径的一段区间时，线弓接近最大，而有一定的降速；在切出区域，当经过中心最大接触区后再提速，当达到接近切断位置时继续降速，完成整个切割过程。

而旋转切割在切入区域和中心区域以稳定进给速度进给，进给速度在全程的变化不会这样剧烈，只是在接近中间截断位置会降速从而便于断口。

斜床身旋转切割在切入区域时，通过斜线进给斜线网带液进行旋转切割，斜线接触弦长，切入区域和中心区域同样以稳定速度进给，且旋切取出接触长度小且均匀，斜线分力能够平衡重力；在切出区域，其切割过程更为稳定，受力更为均匀。

具体的，位于切割区内的切割线106斜向下设置。如图4、7和8所示，图7为本申请实施例提供的斜线网切割的受力分析示意图；图8为本申请实施例提供的线切割机的切割结构简图；其中，第一切割轮104沿竖直方向位于上方，第二切割轮105位于第一切割轮104的下方，以第二切割轮105为原点，水平方向为X轴，垂直纸面方向为Y轴建立直角坐标系可知，第一切割轮104和第二；切割轮之间的切割线106与X轴间夹角大于90°，且逆时针对工件进行切割；第一预设倾角为切割区内的切割线106与Y轴间的夹角。

可理解，为了获得更好的带液效果，通常金刚线运动方向设置为自上而下，这样切削液可以通过金刚线的运动带入到线缝内的切割区上。并且为了更好地获得驱动效果，金刚线的驱动轮放着的最佳位置是在工件附近的切割轮上并且在线运动前方，通过驱动电机拉动金刚线运动，这样，如图8所示，电机放置的最佳位置是硅棒切割区下方的驱动轮上，这样喷淋等切削液、以及由于旋切动作产生的切屑都会掉落到下方的驱动轮，对于驱动轮脏污、电机的防护都有不利影响。但是斜线网斜床身由于结构布置的倾斜，使得驱动轮和驱动电机可以有效地避开喷淋和切屑落下的位置，对于保障驱动轮和驱动电机的清洁、降低由水液、脏污等引起的故障有益。另外，低速转动的工件在自旋作用也可以让作用于硅棒线缝和外表面的切削液、粉尘、切屑等混合物一定程度上甩离切割区。

如图7所示，其中，Fc为切割机构切割硅棒时切割线对物料圆棒(即工件)的切向切削力，Fr为切割机构切割时切割线对物料圆棒的径向力；Fc’为Fc的反作用力；Fr’是Fr的反作用力；G为物料的重力，Vc为切割线网运转速度，Vf为切割机构进给速度，n为硅棒的转速，F为合力；可知，切割区线网的倾角可使切削力与进给力的合力方向与机构的重力方向相反，从而利用机构重力平衡掉一部分切削力的合力。可知，在图所示线切割机中，以当前图示方向为例，可以认为在优选实施方案中，金刚线优选为沿逆时针进行旋转，自上至下切割物料。

而在另一种实施例中，位于切割区内的切割线106斜向上设置，即，在上文形成平面直角坐标系中，切割区的切割线106与X轴呈锐角设置，即切割线106处于第一象限，此时第一倾斜安装面51处于第四象限，切割组件10斜向上设置，均在本申请的保护范围内。

具体的，为了便于安装对位，上述线切割机还包括底座50，切割组件10和旋转夹持组件20，均设置在底座50上。其中，底座50具有水平台面和第一倾斜安装面51，第一倾斜安装面51与水平面(即X轴所在平面)设有第二预设倾角，水平台面作为安装基准，且在水平台面上设置排液装置，排液装置与第一倾斜安装面51的底部相对。倾斜床身占地尺寸小，且使得汇聚在床身上的切削液可以沿着倾斜面流动而排出，避免平床身切削液聚集无法排出造成导轨和丝杠寿命降低的问题，为下文刀头切割机构导轨的下置提供安装基础。

一般的，第二预设倾角等于第一预设倾角，以便于进行切割组件10的倾斜安装，降低安装误差，提高安装精度。可理解，在另一实施例中，旋转夹持组件20可设置在水平台面上，切割组件10设置在第一倾斜安装面51上，均在本申请的保护范围内。

具体的，为了实现对工件的夹持和旋转运动，旋转夹持组件20包括安装座203、旋转驱动件202和夹具201。其中，安装座203优选为长方体结构，其内部具有安装内腔，通过安装内腔安装旋转驱动件202，且旋转驱动件202的一端凸出于安装座203的侧壁设置，由此以优化内部结构。旋转驱动件202可设置为电机和齿轮轴的组合形式，在其他实施例中，也可以根据需要设置具体的驱动件。进一步地，安装座203具有倾斜面，在第一倾斜安装面51的倾斜方向上，倾斜面位于安装座203朝下的一侧，即安装座203可以为梯形结构，其在增加与第一倾斜安装面51的接触面积的同时，通过梯形结构的重力在第一倾斜安装面51的分力能够作用于结构，提高设备的稳定性。

在该实施例中，夹具201包括卡盘，卡盘上具有多个卡爪，通过卡爪将工件的一端固定；卡盘的轴端与旋转驱动件202固定连接，在旋转驱动件202的驱动下转动；旋转驱动件202的轴端可通过联轴器实现与卡盘的固定；卡盘可以是气动的，液压的，也可以是电动的。

在一种实施例中，线切割机还包括滑移驱动装置，其位于底座50上，滑移驱动装置连接切割组件10和/或旋转夹持组件20，以使旋转夹持组件20和切割组件10相对移动，带动切割线106对工件进行切割。

可理解，为了实现旋转夹持组件20和切割组件10的相对移动，设置上述滑移驱动装置，在第一种实施例中，滑移驱动装置与切割组件10连接，通过切割组件10的移动实现切割线106对工件的切割；在第二种实施例中，滑移驱动装置与旋转夹持组件20连接，通过旋转夹持工件带动工件移动，切割组件10相对于旋转夹持组件20保持静止，由此以实现二者的相对移动；在第三种实施例中，滑移驱动装置可分别与旋转夹持组件20和切割组件10连接；滑移驱动装置在底座50的设置，使得旋转夹持组件20和/或切割组件10的底部能够设置导轨或丝杠等运动副，而切割机构导轨、丝杠等运动副下置能够改善加工精度，保证设备可靠性。

具体的，滑移驱动装置包括第一滑移驱动组件30和第二滑移驱动组件40。其中，第一滑移驱动组件30位于第一倾斜安装面51上且沿第一倾斜安装面51的倾斜方向延伸；第一滑移驱动组件30与切割组件10连接，以带动切割组件10沿第一倾斜安装面51的倾斜方向移动，实现对工件的进给切割；其将切割组件10的运动副下置，使移动更为稳定，有利于提高进给移动精度，进一步提高加工精度。

同理，第二滑移驱动组件40位于第一倾斜安装面51上，且与第一滑移驱动组件30垂直设置，即，第一滑移驱动组件30的移动方向垂直于第二滑移驱动组件40的移动方向；第二滑移驱动组件40与旋转夹持组件20连接，以带动旋转夹持组件20向靠近或远离切割组件10方向移动；通过设置第二滑移驱动组件40可以实现对棒料的切割给，每切完一段棒料后，可通过驱动第二滑移驱动组件40向靠近切割组件10的方向移动预设距离，进而实现下一段棒料的截段；同时，将旋转夹持组件20的运动副下置，使得棒料进给更为稳定，同时间接减少切割过程中棒料的抖动，使得棒料截面切割精度更高。

在该实施例中，第一滑移驱动组件30包括第一滑移动力件、第一滑移驱动件和第一滑移导向件。第一滑移动力件位于第一倾斜安装面51上；第一滑移驱动件分别与第一滑移动力件和切割组件10连接；第一滑移动力件驱动第一滑移驱动件动作，以带动切割组件10滑动；第一滑移导向件分别与切割组件10和第一倾斜安装面51连接，对切割组件10沿第一倾斜面的移动进行导向。其中，第一滑移动力件为电机，第一滑移驱动件为滚珠丝杠，第一滑移导向件为滑块滑轨机构。滑轨及滚珠丝杠安装在第一倾斜安装面51上。切割组件10的下方安装第一滑块，通过第一导轨和第一滑块配合，完成切割组件10在第一倾斜安装面51上的移动。

同样地，第二滑移驱动组件40包括第二滑移动力件、第二滑移驱动件和第二滑移导向件。其中，第二滑移动力件位于第一倾斜安装面51上；第二滑移驱动件分别与第二滑移动力件和旋转夹持组件20连接；第二滑移动力件驱动第二滑移驱动件动作，以带动旋转夹持组件20滑动；第二滑移导向件分别与旋转夹持组件20和第一倾斜安装面51连接，对旋转夹持组件20的滑动进行导向。

第二滑移驱动组件40带动旋转夹持组件20沿垂直于切割面板101的方向移动，即垂直于切割线106网方向移动，在切割后能够及时进料，使得切割连续进行，缩短上下料时间，提高切割效率；第二滑移驱动组件40的具体结构可参考第一滑移驱动组件30进行设置。

其中，第二滑移动力件为电机，第二滑移驱动件为滚珠丝杠，第二滑移导向件为滑块滑轨机构。优选地，第一滑移驱动组件30和第二滑移驱动组件40的结构相同，以便于设置。滚珠丝杠和滑轨安装在第一倾斜安装面51上，第二滑块固定在旋转夹持组件20的下断面，通过第二滑块与第二滑轨的配合，完成第一倾斜安装面51上旋转切割组件10在工件的轴线方向的直线运动。

具体的，线切割机还包括张力轮102和/或过渡轮103，张力轮102和过渡轮103均分别转动连接于切割面板101上，且张力轮102位于远离切割线106一侧；过渡轮103用于对切割线106进行导向。张力轮102和过渡轮103的结构及固定方式可根据现有技术进行设置，同时张力轮102和过渡轮103可根据需要进行择一设置。

在一种实施例中，本申请设置一个张力轮102和一个过渡轮103。第一切割轮104、第二切割轮105、一个张力轮102和一个过渡轮103形成平行四边形的四个顶点，切割线106分别绕设于第一切割轮104、第二切割轮105、张力轮102和过渡轮103的周向外壁，以形成环形线。在其他实施例中，过渡轮103的数量可以根据需要进行设置，也可以去掉；即本申请中，可仅设置两个切割轮，或设置两个切割轮和一个张力轮102的三轮方案，或设置两个切割轮、一个张力轮102和两个过渡轮103的五轮方案，均在本申请的保护范围内。或者，在其他实施例中，切割组件10也可以配置为收线辊和放线辊的往复线加工方式，也适用于利用环形金刚线的加工方式；其可以实现单根金刚线作为切割工具的加工，也可以实现多根金刚线的同时加工。

在一种具体的实施方式中，本申请通过第一切割轮104和第二切割轮105的倾斜排列，使得切割区内的线网具有一定的倾斜角度，切割区线网倾斜放置可以利用一部分切削时产生的作用力的合力平衡掉机构的自身重力，斜线网斜床身在竖直方向上的整机变形受重力影响较小，对于降低结构重力对切割的影响、改善机构刚度要求有好处，有利于提高机构的稳定性，并且可使线弓更加均匀。机构的精度更高，斜线网斜床身布局可直接影响拖板下滚珠丝杠的间隙，硅料进给拖板倾斜放置，重力作用于滚珠丝杠的间隙，使传动时的反向间隙几乎为零，能够提高机构的传动精度，进而提高切割精度。机构的刚度更好，线网切削力与工件重力的分力方向接近，主轴运转更为平稳，不易引起切削振动。相同导轨宽度的情况下，拖板长度更长，在相同占地面积的条件下，导轨行程可以更长，斜线网机床可以加工的硅料尺寸更大。相比于平线网，斜线网的环形金刚线的带液能力更强，金刚线在切割区能获得的润滑和冷却效果更好，可以获得更良好的加工表面质量。斜床身结构，相比于传统平床身结构，在金刚线切割或其他线切割领域并未有应用，改善了光伏/半导体等晶硅或其他硬脆材料切割中的粉尘颗粒过细和切削液融合形成泥浆而使运动机构无法实现下置的状况。这是因为泥浆会造成导轨、丝杠等运动副的污染和摩擦磨损造成寿命降低、故障率大幅增加；而斜床身结构，更便于切屑和切削液的排出，不容易在切割运动平面上驻留，从而改善了污染，使得导轨等下置成为可能，并避免切屑和切削液对设备的腐蚀，有利于设备的养护。

旋转切割相对直切在单位时间内去除材料的体积更多，平均接近直切2倍，金刚线在切割区的受力更大，驱动旋转切割机构的功耗更大。斜床身结构有利于利用切割刀头等机构的自重驱动刀头进给机构，长期使用条件下相对于直切的功耗更低，并且由于结构的受力方向利用重力斜向下分散了对刀头机构的直接水平作用力，刀头切割机构的稳定性更高，受力的变形累计更小。

斜线网有益于切削液保持在倾斜线上，相比于水平线液滴在斜线上的驻留稳定性更高，相比于竖直线，液滴驻留时间更长。旋转切割相比于直切，旋转作用有利于液滴扩散。倾斜线可以更便于切削液在长时间保持在切削区内并受旋转作用扩散到切割区，相比于直切，切割区的面积更小，更集中于液滴进入的前半个弦长长度。直切的切削液在金刚线的切缝里的分布面积和作用效果由金刚线进入到离开呈现阶梯型下降，导致切割区的工件也金刚线整个接触长度上的冷却不一致，而旋切的切削区主要集中在金刚线的进入端，并且切削区形状与有效冷却区域形状相似，更能够保证冷却效果，并且在斜线网的有效带液作用下这一作用可以得到更好的体现。

本申请还提供一种线切割机的切割方法，包括如下步骤：

S11：将切割区内的切割线106与竖直面呈第一预设倾角进行设置；

S12：利用旋转夹持组件20夹持棒料，旋转夹持组件20能够带动棒料绕自身轴线转动；

S13：驱动棒料绕自身轴线转动，并以第一预设速度控制所述切割区内的切割线106沿垂直于棒料轴线的方向进给，对棒料进行切割。

具体的，上述方法还包括：

S14：当对棒料一次切割完成后，控制所述切割区内的切割线106以第二预设速度回退至初始位置；

S15：驱动棒料沿棒料的轴线方向移动预设距离，并重复步骤S13，直至完成整根棒料切割。

相应地，该方法采用倾斜设置的切割线(或切割线网)切割棒料，同时驱动棒料旋转，方案的核心与前述实施例中的切割机方案实质对应，因此，采用本方法能够达到如同前述实施例相同效果，不再赘述。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种线切割机，其特征在于，包括：

切割组件，包括切割面板，所述切割面板上安装有用于绕设切割线的第一切割轮和第二切割轮，切割线绕设于所述第一切割轮和所述第二切割轮的外周，并在所述第一切割轮和所述第二切割轮之间形成切割区；位于所述切割区内的所述切割线与竖直面设有第一预设倾角；

旋转夹持组件，用于夹持工件且能够带动工件绕自身轴线转动；所述旋转夹持组件的旋转轴线垂直于所述切割线所在平面，且所述旋转夹持组件和所述切割组件间能够相对移动，以使所述切割线对工件进行切割。

2.根据权利要求1所述的线切割机，其特征在于，还包括：

底座，具有第一倾斜安装面，所述第一倾斜安装面与水平面设有所述第二预设倾角；所述切割组件和所述旋转夹持组件均位于所述第一倾斜安装面上。

3.根据权利要求2所述的线切割机，其特征在于，所述旋转夹持组件包括：

安装座，具有安装内腔；

旋转驱动件，所述旋转驱动件位于所述安装内腔中，且一端凸出于所述安装座的侧壁设置；

夹具，用于夹持工件，所述夹具固定于所述旋转驱动件凸出于所述安装座的一端。

4.根据权利要求3所述的线切割机，其特征在于，所述安装座具有倾斜面，在所述第一倾斜安装面的倾斜方向上，所述倾斜面位于所述安装座朝下的一侧。

5.根据权利要求2所述的线切割机，其特征在于，还包括：

滑移驱动装置，位于所述底座上，所述滑移驱动装置连接所述切割组件和/或所述旋转夹持组件，以使所述旋转夹持组件和所述切割组件相对移动，带动所述切割线对工件进行切割。

6.根据权利要求5所述的线切割机，其特征在于，所述滑移驱动装置包括：

第一滑移驱动组件，位于所述第一倾斜安装面上且沿所述第一倾斜安装面的倾斜方向延伸；所述第一滑移驱动组件与所述切割组件连接，以带动所述切割组件沿所述第一倾斜安装面的倾斜方向移动；

第二滑移驱动组件，位于所述第一倾斜安装面上，且与所述第一滑移驱动组件垂直设置；所述第二滑移驱动组件与所述旋转夹持组件连接，以带动所述旋转夹持组件向靠近或远离所述切割组件方向移动。

7.根据权利要求6所述的线切割机，其特征在于，所述第一滑移驱动组件包括：

第一滑移动力件，位于所述第一倾斜安装面上；

第一滑移驱动件，分别与所述第一滑移动力件和所述切割组件连接；所述第一滑移动力件驱动所述第一滑移驱动件动作，以带动所述切割组件滑动；

和/或，第一滑移导向件，分别与所述切割组件和所述第一倾斜安装面连接，对所述切割组件沿所述第一倾斜面的移动进行导向。

8.根据权利要求6所述的线切割机，其特征在于，所述第二滑移驱动组件包括：

第二滑移动力件，位于所述第一倾斜安装面上；

第二滑移驱动件，分别与所述第二滑移动力件和所述旋转夹持组件连接；所述第二滑移动力件驱动所述第二滑移驱动件动作，以带动所述旋转夹持组件滑动；

和/或，第二滑移导向件，分别与所述旋转夹持组件和所述第一倾斜安装面连接，对所述旋转夹持组件的滑动进行导向。

9.根据权利要求1所述的线切割机，其特征在于，还包括：

张力轮，转动连接于所述切割面板上，且位于远离所述切割线一侧；

和/或，过渡轮，转动连接于所述切割面板上，所述过渡轮用于对所述切割线进行导向。

10.根据权利要求9所述的线切割机，其特征在于，所述第一切割轮、所述第二切割轮、一个所述张力轮和一个所述过渡轮形成四边形的四个顶点，所述切割线分别绕设于所述第一切割轮、所述第二切割轮、所述张力轮和所述过渡轮的外周，以形成环形线。

11.根据权利要求1-10任一项所述的线切割机，其特征在于，所述第一预设倾角为30°～60°。

12.一种线切割机的切割方法，其特征在于，包括：

将切割区内的切割线与竖直面呈第一预设倾角进行设置；

利用旋转夹持组件夹持棒料，旋转夹持组件能够带动棒料绕自身轴线转动；

驱动棒料绕自身轴线转动，并以第一预设速度控制所述切割区内的切割线沿垂直于棒料轴线的方向进给，对棒料进行切割。

13.根据权利要求12所述的线切割机的切割方法，其特征在于，所述方法还包括：

当对棒料一次切割完成后，控制所述切割区内的切割线以第二预设速度回退至初始位置；

驱动棒料沿棒料的轴线方向移动预设距离，并重复所述“驱动棒料绕自身轴线转动，并以第一预设速度控制所述切割区内的切割线进给，对棒料进行切割”的步骤，直至完成整根棒料切割。