CN212266287U - 一种脆硬材料双线切割装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及脆硬材料加工领域，公开了一种脆硬材料双线切割装置，包括：夹持机构，用于固定所述脆硬材料；切割机构，切割机构包括第一切割线和第二切割线，第一切割线相对于第二切割线位于切割给进方向的前方；直线运动机构，直线运动机构与所述切割机构或所述夹持机构连接，用于控制所述切割机构或所述夹持机构沿所述切割给进方向移动，对脆硬材料进行切割。上述技术方案包括第一切割线和第二切割线，且第一切割线相对于第二切割线位于切割给进方向的前方，通过第一切割线和第二切割线对脆硬材料进行切割，第二切割线可对第一切割线切割形成的切割端面进行二次切割或打磨，可大大提高脆硬材料的切割效果和切割效率。

Description

一种脆硬材料双线切割装置

技术领域

本实用新型涉及脆硬材料加工领域，特别是涉及一种脆硬材料双线切割装置。

背景技术

当前主要采用金刚线对石材、硅晶等脆硬材料进行开方切割和截断。线锯上设置有多个切割导轮组成切割轮系，金刚线为首尾为闭合的环形切割线结构，金刚线布设在切割轮系的导轮槽中，切割轮系旋转后驱动金刚线做线性运动。切割动作一般只在金刚线下半段进行，轮系的中间部分为让位窗口，用于避免轮系和料锭产生干涉，切割轮系通常由安装在机架上的直线运动模组驱动进给，从而实现切割。

金刚线等线锯具有较高的切割精度，但切割后脆硬材料的切割端面较粗糙，仍然需要粗磨、精磨、抛光等后续加工以保证切割端面的质量，从而导致脆硬材料切割加工工序复杂，生产效率较低。

随着提拉等工艺的进步，脆硬材料的规格越来越大，为了避免切割轮系和料锭的干涉，线锯的结构也需要加大，从而增加了成本。

例如，在申请号为CN201780048352.6，的专利中公开了一种硅锭的切割方法、硅晶圆的制造方法及硅晶圆，其说明书第0062段公开了“接着，在步骤S2中，实施所得到的硅锭的外周磨削处理使其直径均匀之后，通过上述基于本实用新型的硅锭的切割方法，对硅锭进行切割，并切片为1mm左右的厚度而得到硅晶圆。”以及第0065段公开了“之后，在步骤S4中，将所得到的硅晶圆搬运到抛光装置，使用氧化铝抛光剂等，对硅晶圆实施研磨处理。”

又如在申请号为CN201280045340.5，的专利中公开了一种工件的切割方法及线锯，其说明书第0079段公开了“如以上所说明，在本发明中，能够抑制尤其是在使槽间距较窄的钢线回收侧发生工件的开始切割部位局部变薄，从而能够改进TTV，因此，能够使后续工序中的例如抛光加工、研磨加工中的加工余量较小”。上述这两个专利所公开的技术方案都说明了在现有技术中，硅晶等脆硬材料在线锯切割后进行打磨或抛光的后续加工工序，均存在生产工序复杂以及生产效率较低的问题。

实用新型内容

为此，需要提供一种脆硬材料双线切割方法，用于解决现有技术中脆硬材料加工工序复杂和加工效率低的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型提供了一种脆硬材料双线切割装置，包括：

夹持机构，所述夹持机构用于固定所述脆硬材料；

切割机构，所述切割机构包括第一切割线和第二切割线，所述第一切割线相对于所述第二切割线位于切割给进方向的前方；

直线运动机构，所述直线运动机构与所述切割机构或所述夹持机构连接，用于控制所述切割机构或所述夹持机构沿所述切割给进方向移动，对所述脆硬材料进行切割。

进一步的，所述切割机构还包括调节机构，所述调节机构用于调节所述第一切割线或所述第二切割线的位置，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，对所述第一切割线切割形成的切割端面进行打磨。

进一步的，所述调节机构为旋转调节机构，所述旋转调节机构与所述第一切割线和所述第二切割线的切割轮系的安装支架连接，用于控制所述第一切割线和所述第二切割线相对所述切割给进方向偏转，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移。

进一步的，所述旋转调节机构包括所述安装支架、滑动支架、滑轨和滑块，其中，所述第一切割线和第二切割线的切割导轮安装在所述安装支架上，所述安装支架的顶部通过铰接结构与所述滑动支架活动连接，使所述安装支架可绕铰接结构调节与竖直方向的夹角。

进一步的，所述调节机构为顶压式调节机构，所述顶压式调节机构包括至少一个顶压轮，所述顶压轮相对所述切割端面设置，用于沿垂直于所述切割给进方向顶压所述第二切割线，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移。

进一步的，所述切割机构包括具有多个切割导轮的切割轮系，所述第一切割线和所述第二切割线安装于所述切割导轮上，所述多个切割导轮中至少有两个所述切割导轮的间距可调，所述第一切割线和所述第二切割线分别为单线，或所述第一切割线和所述第二切割线为同一环形切割线在不同空间位置的线体。

进一步的，所述第一切割线和所述第二切割线的间距为50-1000mm，所述第一切割线和所述第二切割线所在平面相对所述切割给进方向的倾斜角度为0.1-5°。

进一步的，所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移的距离小于或等于所述第一切割线的切割槽宽度。

进一步的，所述第一切割线和所述第二切割线由同一直线运动机构驱动沿所述切割给进方向移动，所述第一切割线和所述第二切割线分别为单线，或所述第一切割线和所述第二切割线为同一环形切割线在不同空间位置的线体。

区别于现有技术，上述技术方案包括第一切割线和第二切割线，且第一切割线相对于第二切割线位于切割给进方向的前方，通过第一切割线和第二切割线对脆硬材料进行切割，第二切割线可对第一切割线切割形成的切割端面进行二次切割或打磨，可大大提高脆硬材料的切割效果和切割效率。

进一步的，上述技术方案还调节第二切割线的位置，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，从而有效切割第一切割线的切割线痕或所形成的毛刺。

进一步的，上述技术方案所述第一切割线和第二切割线在切割过程中产生自转，从而第一切割线和第二切割线与脆硬材料的接触更均匀，有效延长切割线的使用寿命，达到更好的经济效益。

进一步的，上述技术方案第一切割线和第二切割线的切割导轮间距可调，可满足大规格脆硬材料的切割，同时又能够确保切割设备结构紧凑，降低造价。

附图说明

图1为具体实施方式所述第一切割线和第二切割线的结构示意图；

图2为图1中A-A向的剖面示意图；

图3为具体实施方式所述第一切割线和第二切割线切割时的示意图；

图4为具体实施方式所述脆硬材料双线切割方法的步骤流程图；

图5为图1中第一切割线和第二切割线调节后的A-A向的剖面示意图；

图6为具体实施方式第一切割线和第二切割线调节后第一切割线和第二切割线切割时的示意图；

图7为具体实施方式所述旋转调节机构的立体结构示意图；

图8为图7的侧视图；

图9为具体实施方式所述顶压调节机构的立体结构示意图；

图10为图9的侧视图；

附图标记说明：

11、第一切割线；

12、第二切割线；

2、脆硬材料；

21、切割端面；

22、切割槽；

3、切割导轮；

31、顶压轮；

32、安装支架；

321、铰接结构；

322、固定结构；

33、滑动支架；

34、滑轨；

341、滑块；

100、机架；

h1、第一切割线的切割槽宽度；

h2、第一切割线和第二切割线的切割槽宽度；

θ、第一切割线和第二切割线所在平面相对所述切割给进方向的倾斜角；

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

请参阅图1至图10，本实施例提供了一种脆硬材料双线切割方法及装置。其中，所述脆硬材料包括但不仅限于石材、硅晶材料、混凝土、玻璃中的一种或多种。所述双线切割方法包括但是不仅限于使用第一切割线11和第二切割线12进行切割，其中，第一切割线11和第二切割线12可以为金刚线，也可以为其他高硬度材料制成的形切割线材。根据所要切割的脆硬材料的不同，所述第一切割线11和第二切割线的直径范围为0.1-1.0mm。双线切割方法中通过第一切割线和第二切割线同时对脆材料进行切割或打磨，从而提高切割效率和切割效果。

如图1所述，具体实施方式中第一切割线11和第二切割线12的结构示意图，在本实施方式中，第一切割线11和第二切割线12为同一环形切割线在不同空间位置上的线体，第一切割线11和第二切割线12布设于切割轮系上，切割轮系包括多个切割导轮3，至少一个所述切割导轮3由连接于驱动装置，驱动装置可以为电机、马达等旋转动力元件，驱动装置通过切割导轮3带动第一切割线11和第二切割线运行，从而用于执行脆硬材料切割工序。

结合图2和图3所示，其中，第一切割线11和第二切割线12均用于对脆硬材料进行切割，第一切割线11位于切割给进方向的前方，第二切割线12相对于第一切割线11位于切割给进方向的后方。具体的，如图1至图3所示，图中箭头X所指的方向为切割给进方向，在双线切割过程中，第一切割线11和第二切割线12由直线运动机构(即切割给进机构)驱动，一同沿所述箭头X所指的切割给进方向脆硬材料2移动，第一切割线11向对脆硬材料2进行第一道切割，第二切割线12对第一切割线11切割形成的切割端面21或切割槽22进行二次切割或打磨。在一些实施方式中，所述第一切割线11和第二切割线12的位置是固定的，所述直线运动机构与脆硬材料2的夹持装置连接，用于驱动夹持装置和其上的脆硬材料2沿向第一切割线11和第二切割线12方向(即图1中箭头X所指的反方向)给进切割。其中，第一切割线11和第二切割线12切割时的线速度区间15-160m/s，优选的，第一切割线11和第二切割线12切割时最优线速度区间为20-120m/s。

在上述实施方式中，通过设置第一切割线11和第二切割线12对脆硬材料的同一切割位置进行切割，因此一次切割操作即可执行两次切割，并且第二切割线12可对第一密切线11形成的切割端面21上的切割线痕或毛刺进行二次切割或打磨，从而大大提高了切割端面的平整性，经过双线切割后切割端面无需进行打磨或抛光工序，或大大减少了打磨或抛光工序的工作量。

在图1所示实施方式中，第一切割线11和第二切割线12为同一环形切割线在不同空间位置上的线体，即图1中环形切割线的下半段为第一切割11，上半段为第二线体。在另一些实施例中，第一切割线11和第二切割线12也可以为单线，即第一切割线和第二切割线分别由独立的切割线构成，并且第一切割线和第二切割线分别设置有独立的切割轮系和驱动装置。

如图4所示，为具体实施方式脆硬材料双线切割方法的流程图，该脆硬材料双线切割方法包括步骤：

S401、固定所述脆硬材料2；

S402、设置第一切割线11和所述第二切割线12的位置，使所述第一切割线11相对于所述第二切割线12位于切割给进方向的前方；

S403、控制所述第一切割线11和所述第二切割线12或所述脆硬材料沿所述切割给进方向移动，对所述脆硬材料进行切割。

其中，在步骤S401中，脆硬材料2可由线锯现有的夹持装置进行夹持固定。在步骤S402中第一切割线11和所述第二切割线12的位置可以在步骤S401之前就已预先设置好，沿切割给进方向，所述第一切割线11在所述第二切割线12的前方。第一切割线和第二切割线可以为直径为0.1-1.0的金刚线，所述第一切割线11和所述第二切割线12之间的间距50-1000mm。第一切割线和第二切割线的切割长度为50-2000mm，即第一切割线和第二切割线可以切尺寸为50-2000mm之间的工件。

在步骤S403中，第一切割线和第二切割线切割时的线速度区间为15-160m/s，最优线速度20-120m/s。在步骤S403中，如图1至图3所示，所述切割给进方向(即图中箭头X所指的方向)是由上至下沿竖直方向给进的，即第一切割线和第二切割线由上向下对脆硬材料进行切割的。在另一些实施方式中，第一切割线11和所述第二切割线12可以沿水平方向给进对脆硬材料进行切割，即从水平方向的一端至另一端对脆硬材料进行切割。并且，在切割时可以设置脆硬材料的夹持机构固定，直线运动机构驱动第一切割线和第二切割线向给进进行切割；或是，第一切割线和第二切割线的位置固定设置，直线运动机构驱动夹持机构以及其上的脆硬材料向第一切割线和第二切割线方向给进进行切割；亦或，直接运动机构同时驱动第一切割线和第二切割线以及夹持机构相对运动进行切割。

在该脆硬材料双线切割方法中通过第一切割线和第二切割线对脆硬材料进行切割，第二切割线可对第一切割线切割形成的切割端面进行二次切割或打磨，可大大提高脆硬材料的切割效果和切割效率。

在步骤S403中，所述第一切割线和所述第二切割线安装于切割导轮上，所述第一切割线和所述第二切割线在切割时线体产生自转，从而使第一切割线和所述第二切割线线体的周向能够均匀的与脆硬材料接触切割，使第一切割线和所述第二切割线均匀磨损，有效延长切割线的使用寿命，达到更好的经济效益。

如图5和图6所示，为对上述实施方式的优化步改进的实施方式，与上述实施方式不同的，在本实施方式中，不仅设置第一切割线11在第二切割线12的切割给进方向的前方，并且还对第二切割线12的位置进行调节，使第二切割线12的位置沿垂直上述切割给进方向的方向产生一定的偏移，即沿图5和图6中箭头Y所指的方向移动一定距离，从而使第二切割线12能够紧贴着第一切割线11切割脆硬材料2所产生的切割端面21，从而使第二切割线12对切割端面21进行二次切割或打磨。该实施方式中通过调节第二切割线12的位置，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，从而有效切割第一切割线的切割线痕或所形成的毛刺，提高脆硬材料切割端面的平整性。

可通过以下方式控制第二切割线12沿垂直切割给进方向偏移一定距离。

如图7和图8所示，在该具体实施方式中可以设置旋转调节机构调节第一切割线和第二切割线的位置。旋转调节机构包括安装支架32、滑动支架33、滑轨34和滑块341，其中，第一切割线11和第二切割线12的切割导轮3安装在安装支架的外表面上，安装支架32与滑动支架相对设置，并且安装支架32的顶部通过铰接结构321与滑动支架33活动连接，使安装支架32可绕铰接结构321调节与竖直方向(即切割给进方向)的夹角。滑动支架33通过滑轨34和滑块341可滑动的设置于机架100上，其中滑轨34是沿竖直方向延伸的，因此滑动支架33和安装支架32可沿竖直方向滑动。在本实施方式中，竖直方向为切割给进方向，在脆硬材料切割时，由直线运动机构驱动旋转调节机构以及其上的第一切割线11和第二切割线12由上向下运动进行切割。并且，在切割时可通过调整安装支架32与滑动支架33的夹角(即调节第一切割线和第二切割线所在平面与切割给进方向的夹角)，使第二切割线12紧贴第一切割线11切割所形成的切割端面21，对该切割端面21上的线痕或毛刺进行二次切除。

其中，所述第一切割线和所述第二切割线所在平面相对所述切割给进方向的倾斜一定的角度θ，即安装支架32和滑动支架33之间的角度为θ，其中θ角度为0-20°，优选的，所述第一切割线和所述第二切割线所在平面相对所述切割给进方向的倾斜角度θ最优值为0.1-5°。

如图9和图10所示，在另一实施方式中设置顶压式调节机构调节第二切割线的位置。其中，顶压式调节机构在现在切割轮系的基础上增加了顶压轮31，第一切割线11和第二切割线12布设在现有切割轮系的切割导轮3上，第一切割线11和第二切割线12能够张紧并驱动进行切割。所述顶压轮31的结构与切割导轮3的结构相同，顶压轮31的轮面上具有线槽，所述顶压轮31相对所述切割端面21设置，即顶压轮31朝向切割端面21设置，使顶压轮能够沿垂直于所述切割给进方向(即沿图中箭头Y所指的方向)顶压所述第二切割线12，使所述第二切割线12沿垂直于所述切割给进方向偏移，从而使第二切割线12能够有效切割第一切割线的切割线痕或所形成的毛刺。优选的，为了使第二切割线12能够与整个切割端面21接触，所述顶压轮31至少为两组，两组顶压轮31间隔设置在第二切割线12的切割工作区间的两端，用于将第二切割线压向切割端面。

亦或，在另一实施方式中，所述第一切割线和所述第二切割线为同一环形切割线构成(如图1所示)，可无需设置上述旋转调节机构或顶压轮，环形切割线的切割轮系具有多个切割导轮，仅通过调整线锯的现有切割轮系中各切割导轮3的位置关系，使第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，从而紧贴切割端面21。

亦或，在另一实施方式中，所述第一切割线和所述第二切割线分别为单线，亦可无需设置上述旋转调节机构或顶压轮，仅通过设置第二切割线以及其切割轮系的位置即可使第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移。

为了确保第二切割线对切割端面的切割或打磨效果，所述第二切割线12沿垂直于所述切割给进方向偏移的距离小于或等于所述第一切割线的切割槽22宽度h1。如图6所示，第一切割线11切割所形成的切割槽宽度为h1，h2为经过第一切割线和第二切割线切割后形成的切割槽的宽度，h2小于或等于两倍的h1，其中，第二切割线12沿箭头Y所指方向偏移的距离小于或等于h1，从而使切割时第二切割线12是在第一切割线形成的切割端面21的表面进行切割或打磨，而不是在脆硬材料上形成另一道切割槽和切割端面。

另一实施方式提供了一种脆硬材料双线切割装置，该脆硬材料双线切割装置用于实现述脆硬材料双线切割方法。该脆硬材料双线切割装置至少包括机架100、夹持机构、切割机构和直线运动机构。其中，所述夹持机构可以为现有线锯的工件夹持机构，用于固定待切割的脆硬材料；所述切割机构用于对脆硬材料进行切割，其中，切割机构包括第一切割线和第二切割线，所述第一切割线相对于所述第二切割线位于切割给进方向的前方；所述直线运动机构与所述切割机构或所述夹持机构连接，用于控制所述切割机构或所述夹持机构沿所述切割给进方向移动，对所述脆硬材料进行切割。

所述第一切割线11和第二切割线12为同一环形切割线在不同空间位置上的线体，即图1中环形切割线的下半段为第一切割11，上半段为第二线体。在另一些实施例中，第一切割线11和第二切割线12也可以为单线，即第一切割线和第二切割线分别由独立的切割线构成，并且第一切割线和第二切割线分别设置有独立的切割轮系和驱动装置。

在该实施方式中，第一切割线11向对脆硬材料2进行第一道切割，第二切割线12对第一切割线11切割形成的切割端面21或切割槽22进行二次切割或打磨，可有效切除切割端面上的切割线痕或毛刺，从而大大提高了切割端面的平整性，经过双线切割后切割端面无需进行打磨或抛光工序，或大大减少了打磨或抛光工序的工作量。

其中，第一切割线11和第二切割线12切割时的线速度区间15-160m/s，优选的，第一切割线11和第二切割线12切割时最优线速度区间为20-120m/s。

如图1至图3所示，所述切割给进方向(即图中箭头X所指的方向)是由上至下沿竖直方向给进的，即第一切割线和第二切割线由上向下对脆硬材料进行切割的。在另一些实施方式中，第一切割线11和所述第二切割线12可以沿水平方向给进对脆硬材料进行切割，即从水平方向的一端至另一端对脆硬材料进行切割。并且，在切割时可以设置脆硬材料的夹持机构固定，直线运动机构驱动第一切割线和第二切割线向给进进行切割；或是，第一切割线和第二切割线的位置固定设置，直线运动机构驱动夹持机构以及其上的脆硬材料向第一切割线和第二切割线方向给进进行切割；亦或，直接运动机构同时驱动第一切割线和第二切割线以及夹持机构相对运动进行切割。

所述切割机构还包括调节机构，所述调节机构用于调节所述第一切割线或所述第二切割线的位置，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，对所述第一切割线切割形成的切割端面进行二次切割或打磨。

在一实施方式中，所述调节机构可以为以上实施方式所述的图7和图8中所示的旋转调节机构。

在另一实施方式中，调节机构可以为以上实施方式所述的图9和图10所示的顶压式调节机构。

亦或，在另一实施方式中，所述第一切割线和所述第二切割线为同一环形切割线构成(如图1所示)，环形切割线的切割轮系具有多个切割导轮，所述调节机构仅仅是对线锯的现有切割轮系中各切割导轮3的位置进行改进，切割导轮调整后的位置使第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，从而紧贴切割端面21。

亦或，在另一实施方式中，所述第一切割线和所述第二切割线分别为单线，调节机构仅权通过设置第二切割线以及其切割轮系的位置进行改进，第二切割线以及其切割轮系的位置进行改进后第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，从而紧贴切割端面21。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本实用新型的专利保护范围。因此，基于本实用新型的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本实用新型的专利保护范围之内。

Claims (9)

1.一种脆硬材料双线切割装置，其特征在于，包括：

夹持机构，所述夹持机构用于固定所述脆硬材料；

切割机构，所述切割机构包括第一切割线和第二切割线，所述第一切割线相对于所述第二切割线位于切割给进方向的前方；

直线运动机构，所述直线运动机构与所述切割机构或所述夹持机构连接，用于控制所述切割机构或所述夹持机构沿所述切割给进方向移动，对所述脆硬材料进行切割。

2.根据权利要求1所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述切割机构还包括调节机构，所述调节机构用于调节所述第一切割线或所述第二切割线的位置，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移，对所述第一切割线切割形成的切割端面进行打磨。

3.根据权利要求2所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述调节机构包括旋转调节机构，所述旋转调节机构与所述第一切割线和所述第二切割线的切割轮系的安装支架连接，用于控制所述第一切割线和所述第二切割线相对所述切割给进方向偏转，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移。

4.根据权利要求3所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述旋转调节机构包括所述安装支架、滑动支架、滑轨和滑块，其中，所述第一切割线和第二切割线的切割导轮安装在所述安装支架上，所述安装支架的顶部通过铰接结构与所述滑动支架活动连接，使所述安装支架可绕铰接结构调节与竖直方向的夹角。

5.根据权利要求2所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述调节机构包括顶压式调节机构，所述顶压式调节机构包括至少一个顶压轮，所述顶压轮相对所述切割端面设置，用于沿垂直于所述切割给进方向顶压所述第二切割线，使所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移。

6.根据权利要求1所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述切割机构包括具有多个切割导轮的切割轮系，所述第一切割线和所述第二切割线安装于所述切割导轮上，所述多个切割导轮中至少有两个所述切割导轮的间距可调，所述第一切割线和所述第二切割线分别为单线，或所述第一切割线和所述第二切割线为同一环形切割线在不同空间位置的线体。

7.根据权利要求1所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述第一切割线和所述第二切割线的间距为50-1000mm，所述第一切割线和所述第二切割线所在平面相对所述切割给进方向的倾斜角度为0.1-5°。

8.根据权利要求1所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述第二切割线沿垂直于所述切割给进方向偏移的距离小于或等于所述第一切割线的切割槽宽度。

9.根据权利要求1所述的脆硬材料双线切割装置，其特征在于，所述第一切割线和所述第二切割线由同一直线运动机构驱动沿所述切割给进方向移动，所述第一切割线和所述第二切割线分别为单线，或所述第一切割线和所述第二切割线为同一环形切割线在不同空间位置的线体。

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