一种螺旋结构切割钢丝及其生产设备的制作方法

本实用新型涉及切割钢丝技术领域，特别是一种螺旋结构切割钢丝及其生产设备。

背景技术：

目前晶硅切片主要使用直钢丝即普通切割钢丝，在多线切片机上采用砂浆进行切割，为了提高钢丝带砂能力，提高切割效率，提高切片速度，降低砂浆使用量以降低硅片切割成本，变形钢丝应运而生。目前市场上变形钢丝主要有结构线，即钢丝在两个接近垂直的面上对钢丝施加弯曲变形，带砂能力有所提高，但由于钢丝波形在不同方向上不一样很容易造成切片表面不平行，片子厚度存在一定差异。

由于加工方法的不同，得到了具有不同结构特点的变形钢丝，通常有结构线和螺旋线。

现有技术中的结构线，这样的切割钢丝存在以下问题：由于对切割钢丝施加弯曲变形的变形轮的精度问题(包括变形轮的椭圆度、偏心度、变形齿的精度问题)，产生的波高是变化的。如图1所示，采用这种波高变化的切割钢丝对切割材料进行切割时，会在切割材料断面11上形成切痕12，这样会造成切痕不均匀，容易产生毛边，导致不良片的产生。另外，现有技术中还存两个方向施加弯曲变形的结构线，由于直钢丝经过第一对变形轮后钢丝成了波浪丝，尽管第二对变形齿轮垂直于第一对变形齿轮，但有了弯折的钢丝在第二对齿轮中就会发生一定角度的旋转，使两对变形齿的波不能很好地在两个垂直面上，有时甚至会在一个面上变形，这样的结构钢丝在切割时位置是不稳定的，会发生旋转或者过度扭曲，导致线痕的产生，切割片子不能达到合格要求。

综上所述，由于结构性的波高稳定性及两对垂直度波形稳定性等问题，结构线本身是有一定缺陷，很难解决。

通常螺旋线是直接在水箱拉丝机上安装旋转的变形器，钢丝不旋转，变形器绕着钢丝中心旋转施加变形，达到螺旋波形。由于钢丝与变形器之间相对移动，导致波的不稳定性差，尽管通过旋转缺陷可以分布在360度的圆柱面上，但波高过大的变化，以及两对波更容易在一个面上，使得切片过程中容易产生线痕等缺陷。

另外一种螺旋线制作方法，可采用先生产成结构线再双捻加工方法来制作，具有下列特点及问题：

通过双捻方法，结构线沿长度的缺陷被均匀地分布在钢丝360度圆柱面上，形成包络圆柱体是均匀的变形钢丝，这样对切割而言，就克服了结构线钢丝在一定长度范围内集中于某一个方向的缺陷，可避免切割片缺陷的产生。但这种加工方法，由于增加了消除残余扭转的加工工序，加工效率比较低，加工成本高，切割片子品质虽然比结构线改进，但成本也很高的方法。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是提供一种螺旋波形均匀稳定的螺旋结构切割钢丝及其生产设备。

为解决上述的技术问题，包括钢丝本体，所述钢丝本体上设置有弯曲变形，所述变形沿钢丝本体轴向呈螺旋形分布，所述变形沿钢丝本体径向波高相同。

进一步的，所述钢丝本体直径为d，0.06mm≤d≤0.5mm。

更进一步的，所述变形波高为h，h为钢丝本体直径d的0.1-3倍；所述变形波长为S，1mm≤S≤5mm。

更进一步的，所述变形螺旋一周的长度为L,L为变形波长的3-360倍。

本实用新型还包括一种螺旋结构切割钢丝生产设备，包括可旋转的柱状中空壳体，所述壳体内沿轴向设置有两对扭转限制轮，所述两对扭转限制轮通过轴承座固定在壳体内；所述两对扭转限制轮之间设置有变形装置，钢丝依次穿过第一扭转限制轮对、变形装置和第二扭转限制轮对。

进一步的，所述变形装置包括沿壳体径向设置的第一变形装置和/或第二变形装置。

更进一步的，所述变形装置包括沿壳体径向设置的第一变形装置和第二变形装置，所述第一变形装置分布方向与第二变形装置分布方向不平行。

更进一步的，所述第一变形装置、第二变形装置分别包括相对设置的两个变形轮，所述钢丝从两个变形轮之间穿过。

更进一步的，所述变形轮的变形齿形状为三角形或圆弧形。

进一步的，所述第一扭转限制轮对、第二扭转限制轮对分别包括两个绕线轮，所述两个绕线轮轴向与壳体轴向垂直，所述两个绕线轮平行设置，所述钢丝在两个绕线轮上绕制成“8”字形。

采用上述结构后，本实用新型为一种螺旋结构切割钢丝生产设备，生产的钢丝结合了以上所述结构线与螺旋线的特点，达到均匀稳定的螺旋波形，提升钢丝的变形品质，彻底解决由于切割钢丝波动等问题引起被切片的线痕及台阶等缺陷，提升切片的品质和合格率，降低成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型背景技术中螺旋切割钢丝的切割材料断面示意图。

图2a为本实用新型一种螺旋结构切割钢丝的端面结构示意图。

图2b为本实用新型一种螺旋结构切割钢丝的立体结构示意图。

图3为本实用新型一种螺旋结构切割钢丝生产设备的结构示意图。

图中：1为钢丝，2为第一扭转限制轮对，3为第一变形装置，4为第二变形装置，5为第二扭转限制轮对，6为壳体，11为切割材料断面，12为切痕

201为第一绕线轮，202为第二绕线轮，301为第一变形轮，302为第二变形轮，501为第三绕线轮,502为第四绕线轮

具体实施方式

如图3所示，本实用新型的一种螺旋结构切割钢丝生产设备，包括可旋转的柱状中空壳体6，所述壳体6可以通过轴承座固定，通过电机驱动壳体6旋转。这里为了便于说明，定义壳体6的轴向为X轴方向。所述壳体6内设置有对通过旋转壳体6的钢丝1施加弯曲变形的变形装置，变形装置会与壳体6同步转动。为了能够使得在钢丝1上的变形沿钢丝本体轴向呈螺旋形分布，穿过壳体6的钢丝不能发生转动，所以在壳体6内沿轴向设置有两对扭转限制轮。其中第一扭转限制轮对2包括第一绕线轮201和第二绕线轮202，第二扭转限制轮对5包括第三绕线轮501和第四绕线轮502。第一绕线轮201、第三绕线轮501和第四绕线轮502绕转轴转动，所述转轴固定在壳体6内。所述第一绕线轮201、第二绕线轮202、第三绕线轮501和第四绕线轮502轴向与壳体6轴向垂直。第一绕线轮201和第二绕线轮202平行设置，所述钢丝在两个绕线轮上绕制成“8”字形。所述两对扭转限制轮之间设置有变形装置，钢丝依次穿过第一扭转限制轮对2、变形装置和第二扭转限制轮对5。这样就可以在变形装置与壳体6整体旋转的过程中，钢丝1本身不发生转动。变形装置对钢丝1施加的弯曲变形也就可以形成螺旋形分布。

本实施方式中所述变形装置包括沿壳体径向设置的第一变形装置3和第二变形装置4，所述第一变形装置3分布方向与第二变形装置4分布方向相垂直，第一变形装置3分布方向与第二变形装置4分布方向也可以是其他夹角，只需确保第一变形装置3分布方向与第二变形装置4分布方向不平行即可。所述第一变形装置3、第二变形装置4分别包括相对设置的两个变形轮，以第一变形装置3为例，其包括相对设置的第一变形轮301和第二变形轮302。所述钢丝1从第一变形轮301和第二变形轮302之间穿过，通过第一变形轮301和第二变形轮302对钢丝1施加弯曲变形。本实施方式中，所述变形轮的变形齿形状可以采用三角形或圆弧形。

通过上述生产设备生产出来的螺旋结构切割钢丝，如图2a和图2b所示，包括钢丝本体，所述钢丝本体上设置有弯曲变形，所述变形沿钢丝本体轴向呈螺旋形分布，所述变形沿钢丝本体径向波高相同。这样，本实用新型螺旋结构切割钢丝，达到均匀稳定的螺旋波形，提升钢丝的变形品质，彻底解决由于切割钢丝波动等问题引起被切片的线痕及台阶等缺陷，提升切片的品质和合格率，降低成本。所以本实用新型螺旋结构切割钢丝的切痕是均匀的，不会形成毛边，也就不会形成不良片，只需要将形成的误差控制在误差允许的范围内即可。

生产时，提供的钢丝本体直径为d，0.06mm≤d≤0.5mm。变形波高为h，h为钢丝本体直径d的0.1-3倍，即h＝(0.1-3)*d。所述变形波长为S，1mm≤S≤5mm。所述变形螺旋一周的长度为L,L为变形波长的3-360倍。

当然，本实用新型螺旋结构切割钢丝生产设备中的变形装置也可以只采用y轴方向的第一变形装置3或只采用z轴方向的第二变形装置4；所述变形轮的变形齿也可以采用其他适用的形状，这样的变换均落在本实用新型的保护范围之内。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式作出多种变更或修改，而不背离本实用新型的原理和实质，本实用新型的保护范围仅由所附权利要求书限定。