CN220074422U - 一种金刚石精磨轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种金刚石精磨轮，包括磨轮基体、过渡层及磨削层，磨轮基体表面上近磨轮基体的边缘处设置有过渡层，过渡层上设有磨削层；磨轮基体上设有蓄水槽、阻挡环及排水孔，蓄水槽设置于磨轮基体上远离磨削层的一侧表面，排水孔倾斜设置于磨轮基体上，排水孔为圆台型结构，排水孔的一端与蓄水槽连通，另一端穿透磨轮基体将冷却水打到磨削层和硅棒的接触点，磨轮基体上位于蓄水槽进口处设有喷水嘴用于供水；磨削层前刀面与副刀面形成一定夹角，刀尖形成R1圆角，这种结构提高了刀尖强度，且提高晶棒加工质量、增强了磨削层耐用度；该磨轮提高精磨轮内排水的排水功能及精磨轮磨削能力，降低成品方棒表面粗糙度，延长精磨轮的寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种磨轮，具体涉及一种金刚石精磨轮，属于机械加工领域。
背景技术
目前，国内单晶硅片制造主要分为：拉晶、机加、切片三大生产制造环节，其中单晶硅棒机械加工领域，主要是将拉晶环节拉制的长的单晶硅圆棒通过划分段长，经过金刚石线锯设备加工，将长的单晶硅圆棒截断成定长或非定长的单晶硅短圆棒，单晶硅短圆棒再经过后端开方、磨抛工序，加工成粗糙度范围在0.05μm-0.4μm的成品单晶硅方棒，成品方棒长度、尺寸、品质均需达到切片端及电池制造端需求。
当前，光伏单晶制造企业均使用金刚石磨轮作为磨具，来加工成品方棒，加工方式为：先将金刚石线锯加工出的粗糙在0.7-1.8μm且不规整的半成品单晶硅方棒，用金刚石粗磨轮，加工出表面粗糙度在0.8-1.8μm，且较为规则的单晶硅方棒，再用金刚石精磨轮，加工成粗糙度范围在0.05-0.4μm，且具有特定规格尺寸的亮面成品方棒，现有的磨轮在使用过程中大多数的通水方式都是外通水，这种通水方式效果一般，在工作中磨轮高速旋转，冷却水大部分都被甩出，冷却水很难被有效利用，冷却和排出效果不好的问题，为此，专利CN208681333U一种具有内通水功能的磨轮，其冷却机构包括环形凹槽、定型软水管、出水孔和环形蓄水槽，环形凹槽开设在磨轮主体的表面，定型软水管放置在环形凹槽的内部，环形凹槽的一端为L型出水口并放置在环形蓄水槽的内部，出水孔对称开设在磨轮主体的侧面，冷却水灌注在环形蓄水槽内部并通过出水孔向外侧通水，在磨轮高速旋转时防止冷却水被甩出，增加冷却水有效的利用，提高了冷却和排屑作用，提高磨轮的生产效率；但是这种磨轮，加工出的材料表面粗糙度高，不能满足需求：材料加工过程中需要使用循环水来冲洗磨屑及为打磨材料和磨轮降温，而循环水是通过设备定型软水管及磨轮内出水孔来实现冲洗及降温功能，由于磨轮内的出水孔都是垂直的，出水孔是规则的圆孔，这样的排水结构问题造成循环水不能喷出或压力不够喷淋不到磨削层与材料接触面，而造成磨轮磨削层堵塞，导致加工材料表面粗糙度高；磨轮寿命低，无法满足机加工需求：（1）由于磨轮内排水水量异常及内排水喷淋不到位，造成磨轮磨削层频繁堵塞，磨轮修整频次较高；（2）磨轮工作层为面接触磨削方式，加工过程中金刚石接触面容易堵塞，造成磨轮磨削能力下降，磨轮修整频次较高，导致磨轮寿命低；因此，研发一种能克服以上缺陷的磨轮成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种金刚石精磨轮，提高精磨轮内排水的排水功能及精磨轮磨削能力，降低成品方棒表面粗糙度，延长精磨轮的寿命。
为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种金刚石精磨轮，包括磨轮基体、磨削层及过渡层，磨轮基体表面上近磨轮基体的边缘处设置有过渡层，过渡层上设有磨削层；
磨轮基体上设有蓄水槽、阻挡环及排水孔，蓄水槽设置于磨轮基体上远离磨削层的一侧表面，蓄水槽上设置有阻挡环，排水孔倾斜设置于磨轮基体内，排水孔为圆台型结构，排水孔的一端与蓄水槽连通，另一端穿透磨轮基体将冷却水打到磨削层和硅棒的接触点，磨轮基体上位于蓄水槽进口处设有喷水嘴用于供水；
磨削层设置在过渡层上，磨削层的前刀面和副刀面形成为锐角的角度，刀尖形成R1圆角。
本实用新型进一步限定的技术方案是：
进一步的，前述金刚石精磨轮中，蓄水槽的深度值为14-16mm，宽度为15-17mm。
技术效果，将蓄水槽加深，提高需水能力及蓄水量，提高排水能力，与排水孔的形状结合，可进一步增加水压，提高流速，便于快速冲走磨屑及快速带走热量。
前述金刚石精磨轮中，蓄水槽外缘设一圈阻挡环，阻挡环的高度为2-3mm。
技术效果，蓄水槽外缘增加一圈阻挡环，高度控制在2-3mm可减少水流量损失，提高磨轮内排水能力。
前述金刚石精磨轮中，磨轮基体上设置30-34个均匀排布的排水孔，每个排水孔的圆心均在同一个圆上。
前述金刚石精磨轮中，排水孔与磨轮基体外侧夹角为33°。
技术效果，增加排水孔数量，减少水流量损失，提高磨轮内排水能力，且倾斜设置与磨轮基体的外侧延伸的线夹角为33°，确保倾斜角度，可进一步增加水压，提高流速，便于快速冲走磨屑及快速带走热量。
前述金刚石精磨轮中，磨削层的前刀面和副刀面形成的锐角为55-60°。
技术效果，这种结构提高了刀尖强度，增强了磨削层耐用度，防止刀尖崩边，提高晶棒加工质量、提高磨削层寿命。
前述金刚石精磨轮中，磨削层上开有数个穿透磨削层的排屑槽，排屑槽宽度为3mm。
技术效果，便于冷却水快速带走热量及快速排屑，减少磨削层堵塞频次，减少修刀次数，提高磨轮使用寿命，降低了产品粗糙度，提高了生产效率。
前述金刚石精磨轮中，磨轮基体外边沿上设有挡块，挡块沿磨轮基体外侧圆周方向设置一圈，挡块内侧的斜面与磨削层的副刀面底部紧密贴合。
技术效果，增加了挡块，防止砂轮受力过大而造成磨削层掉齿，延长砂轮的使用寿命，降低加工过程中的品质及设备异常。
前述金刚石精磨轮中，磨轮基体为铝合金基体。
本实用新型的有益效果是：
金刚石磨轮的结构主要有三部分组成：①磨削层；②过渡层；③磨轮基体。其中①磨削层：磨削层又称工作层或金刚石层，由现有技术中的磨料、结合剂和填料组成，是磨轮的工作部分；②过渡层：过渡层又称非金刚石层，由粘合剂、金属粉和填料组成，是将金刚石层牢固地连接在铝盘基体上的部分；③磨轮基体：磨轮基体采用铝盘基体，由铝或钢加工而成，起支承工作层和装卡磨具的作用。
本实用新型改变排水孔的角度，排水孔将冷却水直接打到磨削层和硅棒的接触点，使循环水能与磨削层、硅棒充分接触，快速冲走磨屑及快速散热。
本实用新型排水口由圆柱形结构优化为圆台型结构，水流量不变情况下，变径可增加水压，提高流速，快速冲走磨屑及快速带走热量。
本实用新型改变排水孔角度及排水孔结构，提高流速，快速冲走磨屑及快速散热，将排屑槽宽度增加为3mm，便于快速排出磨屑，降低成品方棒表面粗糙度；将蓄水槽加深，蓄水槽外缘增加一圈阻挡环，增加蓄水量，减少水流量损失；增加排水孔数量，减少水流量损失，提高磨轮内排水能力，降低磨削层堵塞频次，减少磨轮修整次数，进而提高磨轮寿命。
本实用新型将矩形的磨削层即金刚石工作层优化为具有一定角度的磨削层，而且磨削层刀尖优化为R1圆角，且磨削层副刀面一侧设有环形挡块，这种结构提高了刀尖强度，增强了磨削层耐用度，防止刀尖崩边，防止磨削层因为受力过大而掉齿等，提高了晶棒加工质量、提高磨削层寿命。
本实用新型提高精磨轮内排水的排水功能及精磨轮磨削能力，降低成品方棒表面粗糙度，实现加工出的成品单晶硅方棒表面粗糙度≤0.10μm，金刚石精磨轮寿命≥120t，解决机加工成品单晶硅方棒面粗及金刚石精磨轮寿命低的问题，降低切片端亮边、硅落、掉渣异常不良率，提高磨抛一体机单机产能。
附图说明
图1为本实用新型实施例金刚石精磨轮的三维结构示意图；
图2为本实用新型实施例金刚石精磨轮的二维结构示意图；
图中：1-磨削层，2-过渡层，3-蓄水槽，4-阻挡环，5-喷水嘴，6-硅棒，7-磨轮基体，8-排水孔，9-前刀面，10-刀尖，11-副刀面，12-排屑槽，13-挡块。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供一种金刚石精磨轮，结构如图1-2所示，包括磨轮基体7、磨削层1及过渡层2，磨轮基体7表面上近磨轮基体7的边缘处设置有过渡层2，过渡层2上设有磨削层1，磨削层1上设有穿透磨削层1的排屑槽12；
磨轮基体7上设有蓄水槽3、阻挡环4及排水孔8，蓄水槽3设置于磨轮基体7上远离磨削层1的一侧表面，蓄水槽3上设置有阻挡环4，排水孔8倾斜设置于磨轮基体7内，排水孔8为圆台型结构，排水孔8的一端与蓄水槽3连通，另一端穿透磨轮基体7将冷却水打到磨削层1和硅棒6的接触点，磨削层1的副刀面11一侧设有环形挡块，磨轮基体7上位于蓄水槽3进口处设有喷水嘴5用于供水；
磨削层1设置在过渡层2上，磨削层1的前刀面9和副刀面11形成为锐角的角度，刀尖10形成R1圆角，即圆角的半径为1毫米。
在本实施例中，蓄水槽3的深度值为14-16mm，宽度为15-17mm。
在本实施例中，蓄水槽3外缘设一圈阻挡环4，阻挡环4的高度为2-3mm。
在本实施例中，磨轮基体7上设置32个均匀排布的排水孔8，每个排水孔8的圆心均在同一个圆上。
在本实施例中，排水孔8与磨轮基体外侧夹角为33°。
在本实施例中，磨削层1的前刀面9和副刀面11形成的锐角为55-60°。
在本实施例中，磨削层1上开了32个排屑槽12，每个宽3mm。
在本实施例中，磨轮基体7外边沿上设有挡块13，挡块13沿磨轮基体7外侧圆周方向设置一圈，挡块13内侧的斜面与磨削层1的副刀面11底部紧密贴合，即抵于磨削层的副刀面11上，挡块13的高度为2mm。
在本实施例中，磨轮基体8为铝合金基体。
具体实施时，加工硅棒6时，磨削层1与硅棒6接触，循环水通过喷水嘴5注入蓄水槽3及排水孔8中，蓄水槽3中部分循环水由阻挡环4阻挡从而不快速流失，由于硅棒6加工过程磨轮高速旋转，蓄水槽3中的循环水在离心力作用下通过排水孔8高速甩出，与硅棒6及磨削层1充分接触，快速冲洗磨屑及带走热量，从而降低磨削层堵塞频次，降低成品方棒表面粗糙度，降低磨轮修整频次，从而提高磨轮寿命。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种金刚石精磨轮，其特征在于：包括磨轮基体（7）、磨削层（1）及过渡层（2），所述磨轮基体（7）表面上近磨轮基体（7）的边缘处设置有所述过渡层（2），所述过渡层（2）上设有所述磨削层（1）；
所述磨轮基体（7）上设有蓄水槽（3）、阻挡环（4）及排水孔（8），所述蓄水槽（3）设置于所述磨轮基体（7）上远离磨削层（1）的一侧表面，所述蓄水槽（3）上设置有所述阻挡环（4），所述排水孔（8）倾斜设置于所述磨轮基体（7）内，所述排水孔（8）为圆台型结构，所述排水孔（8）的一端与所述蓄水槽（3）连通，另一端穿透所述磨轮基体（7）将冷却水打到磨削层（1）和硅棒（6）的接触点，所述磨轮基体（7）上位于所述蓄水槽（3）进口处设有喷水嘴（5）用于供水；
所述磨削层（1）设置在所述过渡层（2）上，所述磨削层（1）的前刀面（9）和副刀面（11）形成为锐角的角度，刀尖（10）形成R1圆角。
2.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述蓄水槽（3）的深度值为14-16mm，宽度为15-17mm。
3.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述蓄水槽（3）外缘设一圈阻挡环（4），阻挡环（4）的高度为2-3mm。
4.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述磨轮基体（7）上设置30-34个均匀排布的排水孔（8），每个所述排水孔（8）的圆心均在同一个圆上。
5.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述排水孔（8）与磨轮基体外侧夹角为33°。
6.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述磨削层（1）的前刀面（9）和副刀面（11）形成的锐角为55-60°。
7.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述磨削层（1）上开有数个穿透磨削层（1）的排屑槽（12），所述排屑槽（12）宽度为3mm。
8.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述磨轮基体（7）外边沿上设有挡块（13），所述挡块（13）沿所述磨轮基体（7）外侧圆周方向设置一圈，所述挡块（13）内侧的斜面与磨削层（1）的副刀面（11）底部紧密贴合。
9.根据权利要求1所述的金刚石精磨轮，其特征在于：所述磨轮基体（7）为铝合金基体。
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