CN215969515U

CN215969515U - 一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置

Info

Publication number: CN215969515U
Application number: CN202121564312.7U
Authority: CN
Inventors: 朱亮; 卢嘉彬; 罗叶枫; 周锋; 邱文杰; 戴卢迪; 朱继锭
Original assignee: Zhejiang Jingsheng Mechanical and Electrical Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Jingsheng Mechanical and Electrical Co Ltd
Priority date: 2021-07-11
Filing date: 2021-07-11
Publication date: 2022-03-08
Anticipated expiration: 2031-07-11

Abstract

本实用新型涉及硬脆性材料线切割设备领域，旨在提供一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置。该装置包括：第一机构，用于固定工件，并使得工件发生回转；第二机构，位于所述第一机构的一侧，用于切割工件；以及第三机构，作用于所述第一机构上，所述第三机构用于带动所述第一机构向所述第二机构运动，并使得所述第一机构上的工件在回转过程中被所述第二机构切割。本实用新型能避免切片初始隐裂开裂等缺陷，提高加工精度；适合大批量应用与硬脆性材料领域的切断或切片，具有极大的产业应用性。

Description

一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置

技术领域

本实用新型涉及一种硬脆性材料线切割设备领域，特别涉及硅、碳化硅、蓝宝石、玻璃、陶瓷等硬脆性材料相关的回转切断或切片装置。

背景技术

线切割技术是比较先进的加工技术，其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磨料对硅、碳化硅等硬脆材料进行摩擦，从而达到切割效果。在整个过程中，钢线通过几个导线轮的引导，在双主轴或多主轴上形成切割线网，而待加工工件通过工作台的上升下降实现工件的进给，可将硅、碳化硅等硬脆材料一次同时切割成数百片或单片或段切割，线切割技术与其他技术相比有效率高，精度高等优点。目前，线切割技术已逐渐取代了传统的刀锯片、砂轮片及内圆切割，成为目前采用广泛的硅、碳化硅等硬脆材料切割技术。

其中一种传统线锯技术，使用线锯切割工件切割，将工件垂直压在切割线或线垂直压在工件上进行切断。在该线锯中工件为了切割良好，工件和切割线之间的接触部分需充分供应切割磨料，并保持切割能力，该种切割方式无法充分接触磨料。如采用金刚石颗粒线进行切割，因切割阻力大金刚石颗粒磨损损耗严重，造成切割中出现断线等问题。

另一种传统线锯技术，使用线锯切割工件切割，将工件垂直压在切割线或线垂直压在工件上，同时摇摆工件进行切断。在该线锯中工件为了切割良好，向工件和切割线之间的接触部分供应切割磨料，并保持切割能力。采用该种摇摆切割方式，切割工件与切割线之间存在相对移动，对切割线损耗、产品精度稳定不利。

以线锯针对圆柱形工件切割工件时，工件与切割线的接触部分长度取决于工件的切割位置。考虑到，工件刚开始切割部分，因为圆柱体工件与切割线的接触长度较短。但随着中心邻域的切割，接触长度增加，内部也没有充分的切割液供应。此外，通过增加接触长度，即切割阻力也会增加，会造成晶圆的翘曲和厚度变化会不同，导致不良。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的解决方案是：

提供一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，包括：第一机构，所述第一机构用于固定工件，并使得工件发生回转；第二机构，所述第二机构位于所述第一机构的一侧，用于切割工件；以及第三机构，所述第三机构作用于所述第一机构上，所述第三机构用于带动所述第一机构向所述第二机构运动，并使得所述第一机构上的工件在回转过程中被所述第二机构切割。

作为一种改进方案，所述第一机构位于所述第二机构上方，所述第一机构在所述第三机构作用下，所述第一机构沿重力方向作用到所述第二机构上，使得工件被切割。

作为一种改进方案，所述第一机构包括：基座；固定装置，所述固定装置用于固定工件；回转装置，所述回转装置分别连接于所述基座与所述固定装置，并通过所述回转装置带动工件回转。

作为一种改进方案，所述回转装置包括：移动件，所述移动件与所述基座滑移连接，并与所述固定装置连接；驱动装置，所述驱动装置固定于所述基座上，所述驱动装置连接并作用在所述移动件上，使得所述移动件发生滑移或转动。

作为一种改进方案，所述基座包括固定板，所述固定板上设置有限位块，所述限位块与所述移动件滑移连接。

作为一种改进方案，所述移动件具体为导轨，所述导轨呈圆弧状。

作为一种改进方案，所述驱动装置包括驱动马达组件和主动轮，所述主动轮与所述导轨传动连接，所述驱动马达组件用于驱动所述主动轮转动。

作为一种改进方案，所述固定装置包括导轨固定板，所述导轨固定板与所述导轨固定连接，所述导轨固定板上设置有料座，所述料座用于连接工件。

作为一种改进方案，所述第二机构包括切割装置，所述切割装置包括可运动的切割线。

作为一种改进方案，所述切割线垂直于工件的轴向。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型能够避免切片初始隐裂开裂等缺陷，提高加工精度；

2、本实用新型适合大批量应用与硬脆性材料领域的切断或切片，具有极大的产业应用性。

附图说明

图1本实用新型所述装置的主体结构正面示意图；

图2本实用新型所述装置的主体结构侧面A-A剖视图。

图中标记为：1-主动轮；2-带座轴承；3-从动带轮；4-同步带；5-主动带轮；6-驱动马达组件；7-马达固定座；8-限位块；9-导轨；10-料座；11-过渡板；12-工件；13-切割线；14-第一线轴；15-第二线轴；16-传动轴；17-固定板；18-导轨固定板。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

提供一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，包括：第一机构、第二机构和第三机构。其中，第一机构用于固定工件12(显示于图1、2中的上半部分)，并使得工件12发生回转；第二机构位于第一机构的下方(显示于图1、2中的下半部分)，包括切割装置；该切割装置包括第一线轴14、第二线轴15和由两个线轴张紧的切割线13，切割线13在垂直于工件12轴向方向上进行切割操作。切割线13上可携带含有磨料颗粒的加工液，或者直接采用带有金刚石颗粒的线。第三机构(未在图中示出)作用于第一机构上，用于带动第一机构向第二机构运动，并使得第一机构上的工件12在回转过程中被第二机构中切割线13的切割。

作为一种示例，图中的第一机构、第二机构互为上下关系布置(也可以根据实际设计需要改为水平等方向布置)。由于第一机构与第二机构是分离的，第一机构在第三机构作用下沿重力方向作用到第二机构上，实现接触并使得工件被切割。因此，此时的第三机构实质是一种升降装置，其具体实现方式本实用新型不做要求，只要能够实现升降并驱动第一机构下降将工件下压在切割线上即可。升降装置可选为液压缸或丝杠驱动，考虑到精度要求，优选为丝杠。

第一机构包括：基座、固定装置和回转装置。固定装置用于固定工件；回转装置分别连接于基座和固定装置，并通过回转装置带动工件回转。其中，基座包括固定板17和限位块8，限位块8设于固定板17的下表面。回转装置包括移动件和驱动装置，移动件可选为圆弧状的导轨9。固定装置包括导轨固定板18、料座10和过渡板11。导轨9与限位块8滑移连接的同时，还与导轨固定板18连接。

为了实现固定工件并为驱动回转提供支撑的目的，限位块8、导轨9、导轨固定板18、料座10和过渡板11可以只使用一套；当然，也可以分别使用一对，且对称地相向布置(如图1所示)。其中，导轨9与限位块8的配合方式为可滑移的连接方式，具体可以有多种可选方案。例如，可以将导轨9的圆弧状外侧表面设计为具有台阶形状，该台阶的上部为最大径向尺寸且设有齿，台阶的下部径向尺寸相对稍小且具备光滑表面。限位块8的内侧具有与导轨9向配合的圆弧状台阶，且以该台阶的光滑圆弧面与导轨9的光滑圆弧面相互配合以实现滑移配合，用于支撑导轨9和提供导轨9的回转导向。作为另一种示例的方案，可以在限位块8上开设滑槽，设计导轨9具有设计可装入滑槽中的凸出部件，导轨9以其最小径的一面与限位块8滑移连接。

导轨9固定连接导轨固定板18，料座10固定在导轨固定板18上，过渡板11固定在料座10上，工件12通过粘结的方式(或其它方式)可拆卸地安装在过渡板11上。过渡板11仅作为设于料座10和工件12之间的过渡连接结构。为了尽可能地避免浪费，工件12需要被完全切割下来；如果没有设置过渡板11，切割线13可能会切割到料座10。

相应地，驱动装置包括驱动马达组件6和两个主动轮1。驱动马达组件6通过马达固定座7安装在固定板17的上表面，两个主动轮1固定安装在传动轴16的两端，传动轴16通过两个带座轴承2安装在固定板17的下表面。驱动马达组件6的轴端设主动带轮5，主动带轮5通过同步带4传动连接至固设于传动轴16上的从动带轮3。主动轮1表面设齿，与导轨9之间为齿啮合传动连接。

本实用新型的工作过程示例：

(1)切割线13由第一线轴14和第二线轴15张紧，并在两个线轴带动下快速运动。

(2)在料座10上装入工件12，通过升降装置带动整个第一机构向切割装置发生位移，使切割线13在垂直于工件12的轴向方向上对其进行切割操作。

对于圆柱状的工件12，刚开始切割操作时因为与切割线13的接触长度较短，可以充分供应切割液。

(3)随着切割操作的持续进行，切割线13在工件12上的给进量发生变化。为避免由于切割线13与工件12的接触长度增加导致切割阻力增加，进一步造成晶圆的翘曲和厚度变化等问题；通过回转装置的动作，使主动轮1带动导轨9、导轨固定板18、料座10和工件12同时发生回转。具体操作包括：

启动驱动马达组件6，主动轮1通过齿啮合方式带动导轨9，使导轨9在限位块8的支撑和导向下发生滑移或转动，并进一步带动导轨固定板18和料座10发生回转。从而，安装在料座10上的工件12也发生回转。

由于限位块8的支撑和导向作用，在回转过程中导轨固定板18能够以弧形导轨9的圆心作为转动点做(行程受限的)旋转动作。工件12被料座10带动在相对于切割线13的方向上发生回转，从而改变切割线13在工件12上的切割位置。因此，本实用新型所述的工件12的回转，实际上是指以导轨9的圆心作为转动点的摆动(而非工件12绕其自身轴线转动)。回转动作的行程范围即导轨9的回转角度，是由驱动马达组件6的正反向运行时长决定的。为提高控制精度，可以利用定时装置或控制模块实现自动化操作，从而对切割线损耗和产品精度稳定实现控制。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，包括：

第一机构，所述第一机构用于固定工件，并使得工件发生回转；

第二机构，所述第二机构位于所述第一机构的一侧，用于切割工件；以及

第三机构，所述第三机构作用于所述第一机构上，所述第三机构用于带动所述第一机构向所述第二机构运动，并使得所述第一机构上的工件在回转过程中被所述第二机构切割。

2.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述第一机构位于所述第二机构上方，所述第一机构在所述第三机构作用下，所述第一机构沿重力方向作用到所述第二机构上，使得工件被切割。

3.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述第一机构包括：

基座；

固定装置，所述固定装置用于固定工件；

回转装置，所述回转装置分别连接于所述基座与所述固定装置，并通过所述回转装置带动工件回转。

4.根据权利要求3所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述回转装置包括：

移动件，所述移动件与所述基座滑移连接，并与所述固定装置连接；

驱动装置，所述驱动装置固定于所述基座上，所述驱动装置连接并作用在所述移动件上，使得所述移动件发生滑移或转动。

5.根据权利要求4所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述基座包括固定板，所述固定板上设置有限位块，所述限位块与所述移动件滑移连接。

6.根据权利要求5所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述移动件具体为导轨，所述导轨呈圆弧状。

7.根据权利要求6所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述驱动装置包括驱动马达组件和主动轮，所述主动轮与所述导轨传动连接，所述驱动马达组件用于驱动所述主动轮转动。

8.根据权利要求7所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述固定装置包括导轨固定板，所述导轨固定板与所述导轨固定连接，所述导轨固定板上设置有料座，所述料座用于连接工件。

9.根据权利要求1所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述第二机构包括切割装置，所述切割装置包括可运动的切割线。

10.根据权利要求9所述的一种硬脆性材料绕工件自回转切割加工装置，其特征在于，所述切割线垂直于工件的轴向。