多线切割机主辊的制作方法
【专利摘要】本实用新型揭示一种多线切割机主辊，主辊上设置有若干用于固定切割钢丝线的闭合环形线槽，线槽之间相互平行，线槽具有槽顶以及槽底，线槽在主辊的轴截面上形成槽底小槽顶大的倒葫芦形状的槽型。当切割钢丝线固定于该槽型的内部时，由于该槽型与切割钢丝线之间光滑面接触，在切割钢丝线的高速运转过程中，不会损伤槽型，从而保证晶体在切片过程中不至于产生划伤和线痕。此外，在具有该槽型的主辊在长期运行过程中，其于切割钢丝线之间产生的碎屑能够及时被导入到倒葫芦形线槽的底端，而不至于堆积在线槽内部对线槽以及切割钢丝线产生二次磨削破坏，从而大大增加主辊及切割钢丝线的使用寿命，降低使用成本。
【专利说明】多线切割机主辊
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及光伏产业中半导体材料的切片生产领域，特别是涉及用于大尺寸硅晶棒和其他硬脆材料半导体晶锭切割的多线切割机主辊。
【背景技术】
[0002]在制造各种半导体光伏器件时，通过切片加工将包含硅、蓝宝石、陶瓷等硬脆材料的原料晶锭切割加工为所要求的厚度的晶片。由于晶锭切割是制约后续成品的重要工序，因而对其加工要求也越来越高。目前，多线切割技术由于具有生产效率高、加工成本低、力口工精度高等特点，被广泛应用于光伏产业的晶锭切片生产中。
[0003]传统技术的多线切割机上设置有一对相互平行的主辊。主辊外层一般为聚氨酯涂覆层，在涂覆层上开设有数千条相互平行的用于固定切割钢丝的闭合线槽。在相邻主辊上的各条闭合线槽内部均绷紧有能够随着主辊高速运动的切割钢丝线。
[0004]在实际加工过程中，将半导体晶锭(如硅晶棒)压向数千条切割钢丝线所构成的线网上，高速运动的线网带动切割韧料不断磨削晶锭，从而实现晶片的切割。
[0005]请参图2为传统技术中在主辊上开设的闭合线槽为V形线槽110’，该线槽110’具有靠近主辊外径的槽顶111’以及与槽顶111’相对的槽底112’。该线槽槽型具有加工成本低、开槽精度高、易于布线等优点。但使用V形线槽的主辊对切割钢丝线的固定仅靠切割钢丝线的张紧力以及V形线槽的两边向内部延伸的侧壁面固定，从主辊的轴截面上可以看出，V形线槽与切割钢丝线之间仅为点接触。因此，在切割钢丝线与V形线槽磨合期的高速运转过程中，切割钢丝线很容易在V形线槽的两边产生跳动，从而导致晶锭在切片过程中良率较低，频繁发生线痕、厚废、整体厚度偏差(TTV)大等不良问题。若切割钢丝线在V形线槽的两边跳动剧烈，还会出现整条切割钢丝线从线槽中脱离的跳线事故，从而导致生产停线检修。此外，使用V形线槽的主辊在不断的磨损过程中很容易产生线槽槽型偏移，从而导致其使用寿命有限，使用成本较高。
实用新型内容
[0006]基于此，有必要针对上述问题，提供一种能够提高半导体晶锭(如硅晶棒)的切片良率且能够提高主辊使用寿命的多线切割机主辊。
[0007]—种多线切割机主辊，所述主辊上设置有若干用于固定切割钢丝线的闭合环形线槽，所述线槽之间相互平行，所述线槽具有靠近所述主辊外径的槽顶以及与所述槽顶相对的槽底，所述线槽在所述主辊的轴截面上具有槽底小槽顶大的倒葫芦形状的槽型。
[0008]在其中一个实施例中，在所述主辊的轴截面上，所述线槽从所述槽顶至所述槽底依次设置有一对直线部、与各个所述直线部光滑过度的第一弧形部以及与所述第一弧形部光滑过度的第二弧形部；一对所述直线部、一对所述第一弧形部、一对所述第二弧形部以所述线槽的中心线为轴对称；所述第一弧形部的弧心与所述第二弧形部的弧心分居所述葫芦形状的槽型的两边，且一对所述第一弧形部的之间的距离始终大于一对所述第二弧形部之间的距离。
[0009]在其中一个实施例中，在所述主辊的轴截面上，所述线槽从所述槽顶至所述槽底依次设置有一对第一弧形部、与所述第一弧形部光滑过度的第二弧形部；一对所述第一弧形部、一对所述第二弧形部以所述线槽的中心线为轴对称；所述第一弧形部的弧心与所述第二弧形部的弧心分居所述葫芦形状的槽型的两边，且一对所述第一弧形部的之间的距离始终大于一对所述第二弧形部之间的距离。
[0010]在其中一个实施例中，在所述主辊的轴截面上，所述槽底为弧形、V字型或直线。
[0011]在其中一个实施例中，所述线槽的槽深为所述切割钢丝线直径的1.3-4.0倍。
[0012]在其中一个实施例中，所述线槽的槽顶还开设有向内光滑收缩的卡口部，所述卡口部的宽度与所述切割钢丝线的直径相同。
[0013]在其中一个实施例中，一对所述第一弧形部之间的最大距离为所述切割钢丝线直径的1.2-1.4倍。
[0014]在其中一个实施例中，所述线槽之间等间距排列。
[0015]在其中一个实施例中，相邻所述线槽之间的间距为0.25mm-l.00mm。
[0016]上述多线切割机主辊具有槽底小槽顶大的倒葫芦形状的线槽槽型，当切割钢丝线固定于该线槽的内部时，线槽与切割钢丝线之间光滑弧面接触，因此，在切割钢丝线的高速运转过程中，切割钢丝线不会损伤槽型，从而保证晶体在切片过程中不至于产生划伤的线痕。当切割钢丝线被磨损到一定程度后，由于其张紧力的因素，会自动下降到离槽底较近的光滑圆弧面上，从而在保证切割钢丝线在线槽上运行稳定，不会产生跳动的同时，也能够保证切割钢丝线在主辊上水平轴上固定的位置运行，从而降低了晶锭在切片过程中频繁发生线痕、厚废、整体厚度偏差(TTV)大等不良问题的几率，提高了晶片的切割良率。此外，具有该线槽槽型的主辊在长期运行过程中，其与切割钢丝线之间产生的碎屑能够及时被导入到倒葫芦形线槽的底端，不至于堆积在线槽内部对线槽以及切割钢丝线产生二次磨削破坏，从而大大增加主辊以及切割钢丝线的使用寿命，降低使用成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为多线切割机主辊结构主视图；
[0018]图2为传统设计的多线切割机主辊的线槽结构放大图；
[0019]图3为实施方式I的多线切割机主辊的线槽结构放大图；
[0020]图4为实施方式2的多线切割机主辊的线槽结构放大图；
[0021]图5为实施方式3的多线切割机主辊的线槽结构放大图；
[0022]图6为实施方式4的多线切割机主辊的线槽结构放大图；
[0023]图7为实施方式5的多线切割机主辊的线槽结构放大图；
[0024]图8为实施方式6的多线切割机主辊的线槽结构放大图。
【具体实施方式】
[0025]请参图1，本实施例中的一种多线切割机主辊结构示意图，主辊100上设置有若干用于固定切割钢丝线800的闭合环形线槽110，各个线槽110之间相互平行，且等间距排列。相邻线槽110之间的间距为0.25mm-l.00mm。[0026]线槽110上具有靠近主辊100外径的槽顶111以及与槽顶111相对的槽底112。其中槽顶111与槽底112之间的垂直距离为线槽的槽深H。为了防止由于切割钢丝线800的异常跳动而产生的极端跳线问题，该线槽的槽深H为切割钢丝线800直径的1.3-4.0倍。与传统技术的V形线槽所不同的是，线槽在主辊100的轴截面上形成有槽底112小槽顶111大的倒葫芦形状的槽型。
[0027]当切割钢丝线800固定于该线槽的内部时，由于该线槽与切割钢丝线800之间光滑面接触，在切割钢丝线800的高速运转过程中，不会损伤线槽槽型，从而保证晶体在切片过程中不至于产生划伤的线痕。当切割钢丝线800被磨损到一定程度后，由于切割钢丝线800张紧在主辊100上的张紧力的因素，会自动下降到离槽底较近的光滑圆弧面上，从而在保证切割钢丝线800在线槽上运行稳定，在不会产生切割钢丝线800跳动的同时，也能够保证切割钢丝线800在主辊100上固定的位置运行，使之定位精度提高。从而能够消除由于切割钢丝线800在水平轴上左右摆动而导致的晶体棒加工的整体厚度偏差(TTV)大的问题。
[0028]此外，具有该线槽槽型的主辊100在长期运行过程中，其与切割钢丝线800之间产生的碎屑能够及时被导入到倒葫芦形线槽的底端，不至于堆积在线槽内部对线槽以及切割钢丝线800产生二次磨削破坏，从而大大增加主辊100以及切割钢丝线800的使用寿命，降低使用成本。
[0029]上述倒葫芦形状的线槽槽型的具体实施例介绍如下:
[0030]实施例1:
[0031]请参图3，在主辊的轴截面上，线槽210从槽顶211至槽底212依次设置有一对的直线部213、与各个直线部213光滑过度的第一弧形部214、与第一弧形部214光滑过度的第二弧形部215以及与第二弧形部215光滑过度的槽底弧形部216 ;—对直线部213、一对第一弧形部214、一对第二弧形部215以及槽底弧形部216以线槽210的中心线为轴对称；第一弧形部214的弧心与第二弧形部215的弧心分居葫芦形状的线槽210槽型的两边，且一对第一弧形部214之间的距离始终大于一对第二弧形部215之间的距离。优选方案中，一对第一弧形部214之间的最大距离为切割钢丝线800直径的1.2-1.4倍。
[0032]采用实施例1中的线槽210，从线槽210在主辊的轴截面上可以看出，倒葫芦型线槽210与切割钢丝线800之间弧线接触，因此能够将切割钢丝线800平稳的定位在线槽210内部。另外，该线槽210还具有能够约束切割钢丝线800轴向摆动的直线部213，因此增强切割钢丝线800固定在线槽210的内部的稳定性。对切割钢丝200高速运转过程中的轴向摆动起到有效约束，从而能够避免在硅晶棒上产生线痕。
[0033]其中，在槽底212的槽底弧形部216也可以被其他结构所替代，如V形，直线等形状，只要是能够使得该槽底在生产过程中满足易于加工的要求即可。
[0034]实施例2:
[0035]请参图4，在主辊的轴截面上，线槽310从槽顶311至槽底312依次设置有一对的直线部313、与各个直线部313光滑过度的第一弧形部314、与第一弧形部314光滑过度的第二弧形部315以及与第二弧形部315连接的槽底水平部316 ;—对直线部313、一对第一弧形部314、一对第二弧形部315以及槽底水平部316以线槽310的中心线为轴对称；第一弧形部314的弧心与第二弧形部315的弧心分居葫芦形的线槽310两边，且一对第一弧形部314的之间的距离始终大于一对第二弧形部315之间的距离。[0036]实施例3:
[0037]请参图5，在主辊的轴截面上，线槽410从槽顶411至槽底412依次设置有一对第一弧形部413、与第一弧形部413光滑过度的第二弧形部414以及与第二弧形部414光滑过度的槽底弧形部415 对第一弧形部413、一对第二弧形部414以及槽底弧形部415以线槽410的中心线为轴对称；第一弧形部413的弧心与第二弧形部414的弧心分居葫芦形的线槽410两边，且一对第一弧形部413的之间的距离始终大于一对第二弧形部414之间的距离。
[0038]采用实施例3中的线槽410，从线槽410在主辊的轴截面上可以看出，切割钢丝线800被包容在一对第一弧形部413所围成的空间内部，且与第一弧形部413之间弧线接触。这种结构的线槽410能够将切割钢丝线800完全定位在线槽410的内部。
[0039]实施例4:
[0040]请参图6，在主辊的轴截面上，线槽510从槽顶511至槽底512依次设置有一对第一弧形部513、与第一弧形部513光滑过度的第二弧形部514以及与第二弧形部514连接的槽底水平部515 对第一弧形部513、一对第二弧形部514以及槽底水平部515以线槽510的中心线为轴对称；第一弧形部513的弧心与第二弧形部514的弧心葫芦形的线槽510两边，且一对第一弧形部513的之间的距离始终大于一对第二弧形部514之间的距离。
[0041]在切割钢丝线800快速运行的过程中，为了确保线槽的槽顶能够将切割钢丝线800卡在线槽内部而不至于产生跳线问题，在线槽的槽顶还开设有向内光滑收缩的卡口部。其中，卡口部的宽度与切割钢丝线800的直径相同，也就是说，卡口部的宽度以切割钢丝线800刚好能够安装进线槽内部为宜。
[0042]根据上述变形，请参图7所示的线槽实施例5的线槽结构放大图，其在实施例1的基础上，在线槽610的槽顶开设有向内光滑收缩的卡口部617。请参图8所示的线槽实施例6的线槽结构放大图，其在实施例3的基础上，在线槽710的槽顶开设有向内光滑收缩的卡口部 717。
[0043]综上，本实施例中所介绍的多线切割机主辊具有以下优点:
[0044]1、能够保证切割钢丝线800在线槽上运行稳定:本实例中的线槽与切割钢丝线800之间光滑弧面接触，当切割钢丝线800高速运转时，能够保证切割钢丝线800在线槽上运行稳定。
[0045]2、能够保证切割钢丝在长期使用过程中持续较高的定位精度:切割钢丝在高速运转过程中会不断磨损导轮槽壁，当钢丝径向磨损至槽底时，切割钢丝轴向磨损速率将显著增大。传统的V形线槽无法保证切割钢丝线由于线槽的磨损而产生较低的位置精度，需要对导轮重新进行开槽加工。而本实施例中的主辊线槽在第一弧形部的基础上具有向内收缩的第二弧形部，能够保证切割钢丝线在长期使用过程中保持较高的定位精度。
[0046]3、防止切割钢丝线在线槽内部产生跳线问题:本实例中的线槽，在槽顶还开设有向内光滑收缩的卡口部，卡口部的宽度以切割钢丝线刚好能够安装进线槽内部为宜，从而有效的防止割钢丝线在线槽内部产生跳线的问题。
[0047]4、能够对切割钢丝线的轴向摆动起到约束作用:本实例中的线槽上还具有直线部，能够约束切割钢丝线的轴向摆动。
[0048]5、能够增加主辊以及切割钢丝线的使用寿命，降低使用成本:本实施例的线槽在主辊在长期运行过程中，其于切割钢丝线之间产生的碎屑能够及时被导入到倒葫芦形线槽的底端，不至于堆积在线槽内部对线槽以及切割钢丝线产生二次磨削破坏，从而大大增加主辊以及切割钢丝线的使用寿命，降低使用成本。
[0049]6、能够合理分散线槽的应力:切割钢丝线在高速运转过程中，通常在线槽的夹角处会存在较大的应力集中，传统的V形线槽为整体结构，其在槽底的V形尖端在生产过程中需要承载较大的张紧力，因此易于发生撕裂等损伤。而实施方式中可以采用第一圆弧部、第二圆弧部以及槽底之间过渡连接，从而减少切割钢丝线与槽底之间过大承载力，从而实现槽底的应力分散，提高主辊的使用寿命。
[0050]以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【权利要求】
1.一种多线切割机主辊，其特征在于，所述主辊上设置有若干用于固定切割钢丝线的闭合环形线槽，所述线槽之间相互平行，所述线槽具有靠近所述主辊外径的槽顶以及与所述槽顶相对的槽底，所述线槽在所述主辊的轴截面上具有槽底小槽顶大的倒葫芦形状的槽型。
2.根据权利要求1所述的多线切割机主辊，其特征在于，在所述主辊的轴截面上，所述线槽从所述槽顶至所述槽底依次设置有一对直线部、与各个所述直线部光滑过度的第一弧形部以及与所述第一弧形部光滑过度的第二弧形部；一对所述直线部、一对所述第一弧形部、一对所述第二弧形部以所述线槽的中心线为轴对称；所述第一弧形部的弧心与所述第二弧形部的弧心分居所述葫芦形状的槽型的两边，且一对所述第一弧形部之间的距离始终大于一对所述第二弧形部之间的距离。
3.根据权利要求1所述的多线切割机主辊，其特征在于，在所述主辊的轴截面上，所述线槽从所述槽顶至所述槽底依次设置有一对第一弧形部、与所述第一弧形部光滑过度的第二弧形部；一对所述第一弧形部、一对所述第二弧形部以所述线槽的中心线为轴对称；所述第一弧形部的弧心与所述第二弧形部的弧心分居所述葫芦形状的槽型的两边，且一对所述第一弧形部的之间的距离始终大于一对所述第二弧形部之间的距离。
4.根据权利要求2或3所述的多线切割机主辊，其特征在于，在所述主辊的轴截面上，所述槽底为弧形、V字型或直线。
5.根据权利要求2或3所述的多线切割机主辊，其特征在于，一对所述第一弧形部之间的最大距离为所述切割钢丝线直径的1.2-1.4倍。
6.根据权利要求1所述的多线切割机主辊，其特征在于，所述线槽的槽顶还开设有向内光滑收缩的卡口部，所述卡口部的宽度与所述切割钢丝线的直径相同。
7.根据权利要求1所述的多线切割机主辊，其特征在于，所述线槽的槽深为所述切割钢丝线直径的1.3-4.0倍。
8.根据权利要求1所述的多线切割机主辊，其特征在于，所述线槽之间等间距排列。
9.根据权利要求1所述的多线切割机主辊，其特征在于，相邻所述线槽之间的间距为0.25mm_L OOmm。
【文档编号】B28D5/04GK203381055SQ201320455879
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月29日 优先权日:2013年7月29日
【发明者】吉鑫, 李鹏鲲, 周学锋 申请人:苏州协鑫光伏科技有限公司