CN220179786U - 线切割设备 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种线切割设备，包括：工件夹台，用于夹紧待切割工件；切割装置，可绕设切割线；切割装置与工件夹台可沿进给方向相对移动，所述切割线用于在走线过程中对待切割工件进行切割；第一夹台振动装置，其输出端用于与工件夹台接触，以向工件夹台施加超声振动。本申请实施例提供一种线切割设备向工件夹台施加超声振动，带动待切割工件一同振动，通过振动的方式辅助切割，一方面能够提高切割效率及切割质量；另一方面也解决了传统方案中切割线容易磨损的问题。

Description

线切割设备

技术领域

本申请涉及线切割技术，尤其涉及一种线切割设备。

背景技术

线切割设备是利用快速移动的切割线对工件进行切割的设备，例如对硅棒进行截断、开方或切片等。技术人员在研究中发现，将超声振动施加在切割线上，能够提高切割效率，并能够提高切割质量。但是技术人员也发现施加超声振动后，切割线的磨损加重、断线几率增加，缩短了使用寿命，需要经常更换切割线，更换切割线的过程较为复杂，时间较长，降低了生产效率；而切割线断线还会造成切割质量降低。另外，由于切割线的变形能力较大，当振动作用在切割线上时，切割线自身会产生较大幅度的谐振，会导致振动损耗较大。

发明内容

为了解决上述技术缺陷之一，本申请实施例中提供了一种线切割设备。

根据本申请实施例的第一个方面，提供了一种线切割设备，包括：

工件夹台，用于夹紧待切割工件；

切割装置，可绕设切割线；切割装置与工件夹台可沿进给方向相对移动，所述切割线用于在走线过程中对待切割工件进行切割；

第一夹台振动装置，其输出端用于与工件夹台接触，以向工件夹台施加超声振动。

本申请实施例所提供的技术方案，采用工件夹台夹紧待切割工件，切割装置与工件夹台能够沿进给方向产生相对移动，并通过切割装置上的切割线在走线过程中对待切割工件进行切割，并且采用第一夹台振动装置，将其输出端与工件夹台接触，以向工件夹台施加超声振动，并带动待切割工件一同振动，一方面通过叠加切割线切割和超声振动作用，有利于提高切割效率及切割质量；另一方面也解决了传统方案中超声振动作用于切割线导致切割线容易磨损的问题，延长切割线的使用寿命，降低了断线的风险，也进一步减少更换切割线的次数，进一步提高生产效率和切割质量。再一方面将超声振动直接作用于工件夹台，间接作用在待切割工件上，能减少振动损耗，更有效地发挥超声振动的辅助效果，更有利于得到更快的切割速度和更高的切割质量，并且无需考虑待切割工件的谐振状态，能兼容多种材料、多种尺寸的待切割工件，具有较广的适用范围。

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线切割设备的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种线切割设备的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的线切割设备中第一夹台振动装置作用的示意图；

图4为本申请实施例提供的线切割设备中第一夹台振动装置和第二夹台振动装置共同作用的示意图；

图5为本申请实施例提供的切割设备中工件振动装置作用于待切割工件的立体图；

图6为本申请实施例提供的切割设备中工件振动装置作用于待切割工件的主视图。

附图标记：

1-工件夹台；11-承载平台；12-导向杆；13-夹台底座；14-夹台；15-导向柱；16-夹板；17-支架；

2-待切割工件；

31-切割线；32-切割主轴；33-切割导轮；34-张力检测导轮；35-张力轮；

4-切割框架；

5-进给驱动机构；

81-第一夹台振动装置；82-第二夹台振动装置。

具体实施方式

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。

本实施例提供一种线切割设备，用于对待切割工件进行切割。待切割工件可以为光伏硅(单晶硅棒、多晶硅锭)、石英晶体、碳化硅、半导体、氮化硅、蓝宝石、磁材、陶瓷、硬质合金等硬脆材料工件。线切割设备通过切割线对待切割工件进行切割，可以将较大或较长尺寸的待切割工件截断成合适尺寸的工件，例如截断机；也可以将圆柱形的待切割工件切割成横截面为矩形的工件，例如开方机；也可以将横截面为矩形的待切割工件切成一定数量的薄片，例如切片机。切割线可以为镀覆有金刚石磨粒的细线。

本实施例仅以硅棒作为待切割工件为例，以截断机作为线切割设备为例进行说明。本领域技术人员可以直接将本实施例所提供的方案应用于其它线切割设备，以对其它类型的工件进行切割；也可以对本实施例所提供的技术方案的相关技术特征作出等同的更改或替换后应用于其它线切割设备，以对其它类型的工件进行切割，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

如图1所示，本实施例提供的线切割设备包括：工件夹台1、切割装置和第一夹台振动装置81。

其中，工件夹台1用于夹紧待切割工件2，避免待切割工件2在切割过程中产生较大的位移，待切割工件2具体为硅棒。

切割装置用于绕设切割线31。切割装置与工件夹台1可沿进给方向相对移动，切割线31在切割装置上按照预设的走线方向快速移动，切割线31在走线过程中对待切割工件2进行切割。

第一夹台振动装置81的输出端用于与工件夹台1接触，在线切割设备正常进行切割时向工件夹台1施加高频的超声振动，能够带动工件夹台1及待切割工件2产生高频的微米级振动，在切割线走线进行切割待切割工件时，待切割工件的微米级振动会产生微加工，减少切割过程中切割线作用于切割待切割工件的宏观作用力，进而有利于减小待切割工件切割面的线痕，使切割面的表面一致性更高，而且有利于减小切割线缝，进而减小待切割工件原料的损失，从而提高切割效率及切割质量。并且由于减小了切割线所受到的宏观作用力，使切割线的线弓控制和切割状态更加稳定。

本实施例所提供的技术方案，采用工件夹台夹紧待切割工件，切割装置与工件夹台能够沿进给方向产生相对移动，通过绕设于切割装置上的切割线在走线过程中对待切割工件进行切割，并且采用第一夹台振动装置，将其输出端与工件夹台接触，以向工件夹台施加超声振动，并带动待切割工件一同振动，一方面通过叠加切割线切割和超声振动作用，有利于提高切割效率及切割质量；另一方面也解决了传统方案中超声振动作用于切割线导致切割线容易磨损的问题，延长切割线的使用寿命，降低了断线的风险，也进一步减少更换切割线的次数，进一步提高生产效率和切割质量。再一方面将超声振动直接作用于工件夹台，间接作用在待切割工件上，能减少振动损耗，更有效地发挥超声振动的辅助效果，更有利于得到更快的切割速度和更高的切割质量，并且无需考虑待切割工件的谐振状态，能兼容多种材料、多种尺寸的待切割工件，具有较广的适用范围。

超声振动的频率通常为20000Hz以上，本实施例所提供的超声振动的频率为20000Hz以上，称为高频超声振动，其振幅是微米级。

在上述方案的基础上，线切割设备采用切割框架4作为主体结构，各部件均设置于切割框架4上。

线切割设备可以采用立式切割方式，也可以为卧式切割方式。立式切割方式中，待切割工件竖向设置，即待切割工件的长度方向沿竖向设置或与竖向方向呈一较小角度。卧式切割方式中，待切割工件水平设置或与水平方向呈一较小角度，即待切割工件的长度方向沿水平设置与水平方向呈一较小角度。

本实施例中，线切割设备以卧式切割为例。待切割工件2的长度方向沿水平方向设置，即与图中X向和Z向所在平面垂直。X向为水平方向，也称为待切割工件2的宽度方向。Z向为竖向，也称为待切割工件的高度方向。切割线31沿X向走线或沿X向的反方向走线对待切割工件2进行切割。

本实施例中，工件夹台1具有顶面、底面及四个侧面。工作夹台1的顶面用于承载待切割工件2，并将待切割工件2夹紧。工件夹台1的侧面为与进给方向平行的表面。

切割装置与工件夹台1可沿竖向进给方向相对移动，可以为切割装置静止，工作夹台1带动待切割工件上下移动；或者为工作夹台1静止，切割装置上下移动。

一种实施方式为：采用进给驱动机构驱动工件夹台沿竖向进给方向移动。具体的，在工件夹台1的底部设有进给驱动机构5，进给驱动机构5用于驱动工件夹台1上下移动。

驱动进给机构5可以采用液压、气动或电动驱动的方式，例如：采用电机驱动涡轮蜗杆机构带动工件夹台1上下移动。具体的，采用承载平台11，其顶部与工件夹台1固定连接，底部与蜗杆固定连接，承载平台11的两侧与竖向的导向杆12滑动配合，电机驱动涡轮转动，并在导向杆12的限位作用下实现蜗杆、承载平台11及工件夹台1上下移动。

第一夹台振动装置81可固定于切割框架4上，也可以固定于工件夹台1上。第一夹台振动装置81的输出端与工件夹台1的底面接触，第一夹台振动装置81产生的振动方向与进给方向平行，实现在切割线走线的过程中进行振动辅助切割。

如图2所示，进一步还采用第二夹台振动装置82，其输出端与工件夹台1的侧面接触，第二夹台振动装置82产生的振动方向与进给方向垂直。

一种方式为：工件夹台1中与切割线走线方向垂直的侧面与第二夹台振动装置82的输出端接触，第二夹台振动装置82产生的振动方向与切割线走线方向平行。图2示出了第二夹台振动装置82设置于工件夹台1的右侧，且第二夹台振动装置82的输出端作用在工件夹台1的右侧面。

另一种方式为：工件夹台1中与切割线走线方向平行的侧面与所述第二夹台振动装置82的输出端接触，第二夹台振动装置82产生的振动方向与切割线走线方向垂直。第二夹台振动装置82的输出端作用在图2中工件夹台1的前侧面或后侧面(图1看不到后侧面)

无论采用哪种方式，第一夹台振动装置81和第二夹台振动装置82产生相互垂直的振动，以带动工件夹台1和待切割工件2产生进给方向和走线方向的二维振动，辅助完成切割过程。

图3示出了仅采用第一夹台振动装置81设置于工件夹台1的底部，产生的振动沿进给方向。图4示出了采用第一夹台振动装置81设置于工件夹台1的底部，产生的振动与进给方向平行，且采用第二夹台振动装置82设置于工件夹台1的侧面，产生的振动方向与走线方向平行。

第一夹台振动装置81和第二夹台振动装置82均可以采用本领域常用的超声振动器件，例如采用电源、换能器和变幅杆，电源向换能器供电，换能器将电能转换为高频机械振动，变幅杆的一端与换能器相连，另一端作为输出端与工件夹台1接触，将高频机械振动传递给工件夹台1，带动工件夹台1与待切割工件2一起振动。

本实施例提供一种工作夹台与夹台振动装置安装的实施方式：如图5和图6所示：工件夹台1包括：夹台底座13和夹台14，夹台14位于夹台底座13的上方且与夹台底座13之间留有一定空间。夹台14的两端分别通过竖向的导向柱15固定于夹台底座13。夹台14与夹台底座13之间的空间用于容纳第一夹台振动装置81。第一夹台振动装置81设置于夹台底座13上，第一夹台振动装置81的输出端向上延伸至与工件夹台1的底面接触。

具体的，工件夹台1还包括：夹板16。夹板16位于夹台14和夹台底座13之间，夹台14的两端分别通过竖向的紧固件固定于夹台底座13上，并将第一夹台振动装置81中的换能器限位于夹板16与夹台底座13之间。夹板16设有开孔，变幅杆从开孔穿过向上延伸与夹台14的底面接触。

上述第二夹台振动装置82可以设置于切割框架4上，也可以设置在工件夹台1上。图5和图6示出了第二夹台振动装置82设置在工件夹台1上。具体的，采用支架17沿竖向设置于夹台底座13上，第二夹台振动装置82设置于支架17上部，使第二夹台振动装置82正好位于夹台14的一侧。第二夹台振动装置82中的变幅杆抵顶于夹台14的侧面。

本实施例所提供的上述方案，能够自助选择一维振动或二维振动进行辅助切割，具有更高的灵活性。

在上述技术方案的基础上，还可以采用工件振动装置，其输出端用于与待切割工件2接触，以向待切割工件2施加超声振动。工件振动装置产生的振动方向与切割线的走线方向平行或垂直。

例如：仅采用上述第一夹台振动装置81对工件夹台1施加进给方向的振动时，带动工件夹台1与待切割工件2产生进给方向的振动。采用工件振动装置对待切割工件2施加与切割线的走线方向平行的振动，也能够实现待切割工件2产生二维振动。

在上述技术方案的基础上，还可以采用线振动装置，设置于切割框架上。线振动装置的输出端与切割线31接触，以向切割线31施加超声振动。该方案使切割线31和待切割工件2均产生高频振动，能够进一步提高切割效率及切割质量。

本实施例还提供一种切割装置的实现方式，切割线在切割装置上可以为环线形式，也可以为长线形式。切割线可以单向走线切割，也可以往复走线切割。本实施例提供与中环线形式：切割装置包括：切割主轴32、切割导轮33、张力检测导轮34和张力轮35，环形的切割线31绕设于切割主轴32、切割导轮33、张力检测导轮34和张力轮35上。

采用驱动电机驱动的切割主轴32转动，提供动力让切割线走线移动。张力检测导轮34用于与检测切割线的张力，张力轮35用于调节切割线的张力。

具体的，切割主轴32和张力轮35在上方，切割导轮33、张力检测导轮34在下方，围成四边形，张力检测导轮34和切割导轮33之间的切割线作为线锯用于对待切割工件2进行切割。

线振动装置的输出端用于与张力检测导轮和切割导轮之间的切割线接触，将高频振动传递给切割线31。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

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 (10)

1.一种线切割设备，其特征在于，包括：

工件夹台，用于夹紧待切割工件；

切割装置，可绕设切割线；切割装置与工件夹台可沿进给方向相对移动，所述切割线用于在走线过程中对待切割工件进行切割；

第一夹台振动装置，其输出端用于与工件夹台接触，以向工件夹台施加超声振动；

第二夹台振动装置，其输出端与工件夹台的侧面接触，工件夹台的侧面为与进给方向平行的表面；第二夹台振动装置产生的振动方向与进给方向垂直。

2.根据权利要求1所述的线切割设备，其特征在于，所述工件夹台的顶面用于承载待切割工件，切割装置与工件夹台可沿竖向进给方向相对移动。

3.根据权利要求2所述的线切割设备，其特征在于，第一夹台振动装置的输出端与工件夹台的底面接触，第一夹台振动装置产生的振动方向与进给方向平行。

4.根据权利要求3所述的线切割设备，其特征在于，工件夹台中与切割线走线方向垂直的侧面与所述第二夹台振动装置的输出端接触，第二夹台振动装置产生的振动方向与切割线走线方向平行。

5.根据权利要求3所述的线切割设备，其特征在于，工件夹台中与切割线走线方向平行的侧面与所述第二夹台振动装置的输出端接触，第二夹台振动装置产生的振动方向与切割线走线方向垂直。

6.根据权利要求3所述的线切割设备，其特征在于，所述工件夹台包括：夹台底座和夹台，所述夹台通过导向柱固定于夹台底座上；夹台与夹台底座之间留有用于安装第一夹台振动装置的空间；所述第一夹台振动装置设置于夹台底座上，第一夹台振动装置的输出端向上延伸至与工件夹台的底面接触。

7.根据权利要求6所述的线切割设备，其特征在于，所述工件夹台还包括：夹板，位于夹台和夹台底座之间，通过紧固件固定于夹台底座上，并将第一夹台振动装置限位于夹板与夹台底座之间。

8.根据权利要求6或7所述的线切割设备，其特征在于，所述工件夹台还包括：支架，沿竖向设置于夹台底座上；所述第二夹台振动装置设置于支架上部。

9.根据权利要求1所述的线切割设备，其特征在于，还包括：

工件振动装置，其输出端用于与待切割工件接触，以向待切割工件施加超声振动。

10.根据权利要求9所述的线切割设备，其特征在于，所述工件振动装置产生的振动方向与切割线的走线方向平行或垂直。