一种线锯机床导轮及导轮线槽的制作方法

一种线锯机床导轮及导轮线槽的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种线锯机床导轮及导轮线槽的制作方法，所述导轮包括导轮主体和位于所述导轮主体外表面的导轮线槽，在垂直于所述导轮线槽延伸方向的平面上，所述导轮线槽的底部为弧形底部，所述弧形底部的最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同。在切割硅块的过程中，钢线与导轮线槽的接触由线接触变为面接触，从而能够增加钢线和导轮线槽的接触面积，增加钢线与导轮线槽之间接触的稳定性，降低了导轮线槽的磨损速度，增加了导轮线槽的使用寿命，进而延长了导轮线槽的更换周期。本发明提供的导轮线槽的制作方法能够制作得到上述导轮线槽，从而延长导轮线槽的使用寿命。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本发明涉及太阳能电池制作【技术领域】，更具体的说是涉及一种线锯机床导轮及导 轮线槽的制作方法。 一种线锯机床导轮及导轮线槽的制作方法

【背景技术】
[0002] 硅片切割是太阳能光伏电池制造工艺中的关键部分。该工艺用于处理单晶硅或者 多晶硅的固体硅锭。硅片切割采用的是多线切割，也称为线锯切割。通常是利用一根表面 镀铜的不锈钢丝来回绕过导轮，保持一定的张紧力，形成一排成百的锯带，在导轮带动下以 一定的速度高速运转，将含有SiC或者金刚石磨料的粘性浆料带入硅棒切割区域，磨料滚 压嵌入硅晶体形成三体磨料磨损从而产生切割作用。
[0003] 每台线锯切割机床有四个导轮，导轮为空心圆柱形钢体，导轮表面具有V型导轮 线槽，所述导轮线槽用于放置钢线，以形成切割线网。
[0004] 发明人发现，现有技术中导轮上的导轮线槽易磨损，使用寿命短，更换周期短。


【发明内容】

[0005] 有鉴于此，本发明提供一种线锯机床导轮及导轮线槽的制作方法，以解决现有技 术中的导轮线槽易磨损，使用寿命短，更换周期短的问题。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] -种线锯机床导轮，包括导轮主体和位于所述导轮主体外表面的导轮线槽，在垂 直于所述导轮线槽延伸方向的平面上，所述导轮线槽的底部为弧形底部，所述弧形底部的 最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同。
[0008] 优选地，所述导轮线槽的弧形底部为圆弧形底部。
[0009] 优选地，所述圆弧形底部为小于半圆的圆弧底部。
[0010] 优选地，所述导轮线槽为U型槽。
[0011] 优选地，所述弧形底部圆弧部分的半径为0. 06mm或0. 065mm。
[0012] 优选地，所述线锯机床导轮的导轮线槽的材质为聚氨酯。
[0013] 本发明同时还提供了一种线锯机床导轮线槽的制作方法，包括以下步骤：
[0014] 提供线锯机床导轮主体；
[0015] 在所述导轮主体的外表面涂抹涂层；
[0016] 通过车床上的车刀将导轮主体上的涂层加工形成导轮线槽；
[0017] 其中，所述导轮线槽的底部为弧形底部，且所述弧形底部的最底端为圆弧，且所述 圆弧的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同。
[0018] 优选地，所述车床上的车刀为U型车刀，且所述U型车刀的走刀轨迹为沿导轮主体 的轴线方向移动，再沿垂直于导轮主体的轴线方向往复移动，重复沿导轮主体的轴线方向 和垂直于导轮主体的轴线方向移动。
[0019] 优选地，所述车床上的车刀为V型车刀，所述V型车刀的走刀轨迹在导轮线槽的底 部为弧形轨迹。
[0020] 经由上述的技术方案可知，本发明提供的线锯机床导轮，包括导轮主体和位于所 述导轮主体外表面的导轮线槽，在垂直于所述导轮线槽延伸方向的平面上，所述导轮线槽 的底部为弧形底部，所述弧形底部的最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与所述线锯机床上 的钢线的半径相同。由于所述导轮线槽的底部为弧形，且所述弧形底部最底端为圆弧，所述 圆弧的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同，在切割硅块的过程中，钢线与导轮线槽 的接触由线接触变为面接触，从而能够增加钢线和导轮线槽的接触面积，增加钢线与导轮 线槽之间接触的稳定性，降低了导轮线槽的磨损速度，增加了导轮线槽的使用寿命，进而延 长了导轮线槽的更换周期。
[0021] 本发明同时还提供了一种线锯机床导轮线槽的制作方法，在导轮线槽的加工过程 中，根据车刀的形状不同，设计不同的走刀轨迹，从而将导轮线槽的底部加工成弧形底部， 以便增加导轮线槽与钢线之间的接触面积，增加两者之间的稳定性，从而降低导轮线槽的 磨损速度，延长导轮线槽的使用寿命和更换周期。

【专利附图】

【附图说明】
[0022] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0023] 图1为现有技术中线锯机床导轮线槽的剖面结构图；
[0024] 图2为现有技术中导轮线槽与钢线接触时的剖面结构图；
[0025] 图3为本发明提供的一种线锯机床导轮线槽的剖面结构图；
[0026] 图4为本发明提供的另一种线锯机床导轮线槽的剖面结构图；
[0027] 图5为本发明提供的一种导轮线槽与钢线接触时的剖面结构图；
[0028] 图6为本发明提供的一种导轮线槽制作方法的流程图；
[0029] 图7为本发明提供的V型车刀加工形成导轮线槽时的走刀轨迹；
[0030] 图8为本发明提供的U型车刀加工形成导轮线槽时的走刀轨迹。

【具体实施方式】
[0031] 正如【背景技术】部分所述，现有技术中线锯切割机床的导轮线槽易磨损，使用寿命 短，更换时间长等问题。
[0032] 发明人发现，出现上述现象的原因是，现有技术中线锯切割机床的导轮线槽在垂 直于导轮线槽延伸方向的平面上为V型，如图1中的导轮线槽10所示，而钢线为圆柱形，在 将硅块切割成硅片的过程中，圆柱形的钢线与V型的导轮线槽接触，如图2所示，可以看出， 钢线30与导轮线槽之间接触的地方仅为导轮线槽侧壁101上的A点以及导轮线槽侧壁102 上的B点，在空间立体结构中，钢线30与导轮线槽接触的地方也仅为钢线与导轮线槽上的 两条线，即钢线与导轮线槽之间为线接触。在实际切割硅块过程中，钢线高速运转，呈线接 触的钢线与导轮线槽之间的接触不稳定，产生运动，造成钢线在导轮线槽中小范围的晃动， 在长期高速运转中，钢线摩擦导轮线槽，导致槽型变形，从而使得导轮线槽磨损较快，使用 寿命较短，进而更换周期也短。
[0033] 基于此，发明人经过研究发现，提供一种新的线锯机床导轮，包括导轮主体和导轮 线槽，在垂直于所述导轮线槽延伸方向的平面上，所述导轮线槽的底部为弧形底部，所述弧 形底部的最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同。
[0034] 由上述的技术方案可知，本发明提供的导轮线槽的底部为弧形，且所述弧形底部 最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同，在切割硅块的过 程中，钢线与导轮线槽的接触由线接触变为面接触，从而能够增加钢线和导轮线槽的接触 面积，增加钢线与导轮线槽之间接触的稳定性，降低了导轮线槽的磨损速度，增加了导轮线 槽的使用寿命，进而延长了导轮线槽的更换周期。
[0035] 以上是本申请的核心思想，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中 的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以 采用其他不同于在此描述的方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况 下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0037] 其次，本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表 示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应 限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0038] 下面通过几个实施例具体描述本发明提供的线锯机床导轮以及导轮线槽的制作 方法。
[0039] 本发明实施例公开的一种线锯机床导轮，包括导轮主体和位于所述导轮主体外表 面的导轮线槽，参见图3,图3为所述导轮线槽在垂直于导轮线槽延伸方向的平面上的剖面 图，所述导轮线槽的底部为弧形底部，所述弧形底部的最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与 线锯机床上的钢线的半径相同。
[0040] 具体的，导轮线槽20包括第一侧壁201和第二侧壁203,以及连接第一侧壁201和 第二侧壁203的弧形底部202,需要说明的是，所述弧形底部202的最底端为一段圆弧，即 弧形底部202的其他部分可以仅为弧形，不限定其为圆弧，而弧形底部202的最底端为圆弧 形状，且所述圆弧的半径与线锯机床上的钢线的半径相同。在其他实施例中，所述弧形底部 202还可以全部是圆弧结构，且所述圆弧的半径与线锯机床上的钢线的半径相同。在实际使 用过程中，所述导轮线槽的弧形底部的圆弧半径可以根据常用的钢线半径制作而成，在使 用不同的钢线时，更换对应的导轮即可。
[0041] 本实施例中，导轮线槽的第一侧壁201和第二侧壁203可以是相互平行的，也可以 是具有一定夹角的。当导轮线槽的第一侧壁201和第二侧壁203具有一定夹角时，即形成 类似V型槽，如图3中所示，导轮线槽的底部为弧形底部，连接所述第一侧壁和所述第二侧 壁。需要说明的是，本实施例中所述弧形底部的两端可以与所述第一侧壁和所述第二侧壁 相切，也可以不与所述第一侧壁和所述第二侧壁相切，或只与第一侧壁和第二侧壁中的其 中之一相切，本实施例中对此不做限定，优选的，所述弧形底部的两端均与所述第一侧壁和 所述第二侧壁相切，以简化所述导轮线槽的加工工艺。
[0042] 对于类似V型的导轮线槽，本实施例中优选的所述弧形底部为圆弧底部，且所述 圆弧为小于半圆弧的圆弧。需要说明的是，槽距一定的情况下，在保证槽深的前提下，槽的 角度越大越好，有益于提高钢线的稳定性，因为钢线嵌入得越深，稳定性越强。因此所述圆 弧的长度可以根据类似V型的导轮线槽的开口和深度进行设定，本实施例中对此不做限 定。
[0043] 当导轮线槽的第一侧壁201与第二侧壁203相互平行时，即所述导轮线槽为U型 槽，如图4所示，本实施例中优选地所述导轮线槽的弧形底部为圆弧，且所述圆弧为半圆 弧，此时，第一侧壁与第二侧壁均与所述弧形底部相切且平滑连接，从而能够简化导轮线槽 的加工过程。
[0044] 需要说明的是，实际硅块切割过程中，钢线的规格一般为直径0. 120mm*770km和 直径0. 130mm*500km，因此，本实施例中提供的圆弧底部的半径为0. 060mm或0. 065mm，在其 他实施例中，所述导轮线槽的圆弧底部的半径还可以为其他值，本实施例中对此不作限定。
[0045] 另外，本实施例中所述导轮线槽的材质可以为聚氨酯，还可以为其他适用做导轮 表面的材质，本实施例中对此不做限定，并不仅限定为聚氨酯材料。
[0046] 本实施例中提供的导轮线槽的底部为弧形底部，弧形底部的最底端为圆弧，且所 述圆弧的半径与线锯机床上的钢线的半径相同，如图5所示，当钢线30嵌入到导轮线槽内 部时，钢线30的一部分表面能够与导轮线槽的底部相匹配，从而使钢线与导轮线槽的接触 面积增大，一方面，钢线与导轮线槽的接触由原来的线接触改变为面接触，增加了钢线在导 轮线槽内部的稳定性；另一方面，在钢线与导轮线槽之间的压力不变的情况下，由于钢线与 导轮线槽的接触面积增大，根据物理方程式P = F/S，钢线在导轮线槽的压强等于钢线所受 力的大小除以受力面积，导轮线槽上单位面积所受压强减小，降低了导轮线槽的磨损速度。
[0047] 以上两个方面均能够降低钢线对导轮线槽的磨损速度，从而增加导轮线槽的使用 寿命，延长了导轮线槽的更换周期。另外，导轮主体表面为聚氨酯涂层，在导轮线槽磨损后， 导致切割硅片质量出现问题，此时需要更换导轮，一方面聚氨酯价格昂贵，造成导轮成本增 力口，另一方面，更换导轮需要较长的工时，降低了线锯机床的开机率。
[0048] 而将导轮线槽的底部加工成弧形后，钢线对导轮线槽的磨损降低，增加了导轮的 使用寿命，经过发明人的实践证明导轮的使用寿命能够由原来的18刀增加到40刀，导轮的 使用寿命增加约60%。这样不仅能够降低聚氨酯的使用成本，还能够减少导轮更换次数，从 而提1?娃片的切割效率，提1?线锅机床的开机率。
[0049] 本发明同时还提供了一种线锯机床导轮线槽的制作方法，如图6所示，包括以下 步骤：
[0050] 步骤S101 :提供线锯机床导轮主体；
[0051] 所述线锯机床导轮主体为线锯机床的组成部分之一，其主要结构为空心圆柱型钢 体，外形尺寸可以为直径300mm*520mm，每台线锯机床上设置有四个导轮构成一组。
[0052] 步骤S102 :在所述导轮主体的外表面涂抹涂层；
[0053] 所述导轮主体为空心圆柱型钢体，为了方便在导轮表面形成导轮线槽，通常在导 轮主体的外表面涂抹有聚氨酯涂层，从而在聚氨酯涂层上进行开槽设计，需要说明的是，聚 氨酯涂层的厚度根据实际需求而定，本实施例中对此不做限定。
[0054] 步骤S103:通过车床上的车刀将导轮主体上的涂层加工形成导轮线槽；其中，所 述导轮线槽的底部为弧形底部，且所述弧形底部的最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与所 述线锯机床上的钢线的半径相同。
[0055] 需要说明的是，导轮线槽可以用砂轮磨，也可以用车刀车，一般来说，磨的精度要 高于车的精度，但是磨床的砂轮上需要开一些空洞来排气和排屑，而这些空洞在加工时容 易堵塞而影响加工质量，且工作效率较低。因此，本实施例中优选地采用车床加工形成导轮 线槽。但是，采用现有技术中的导轮线槽的加工工艺步骤，形成的V型导轮线槽的槽底较尖 锐，钢线嵌入到导轮线槽内时，仅与导轮线槽的槽壁接触，钢线在高速运行时，出现晃动，造 成导轮线槽的磨损较严重。
[0056] 本实施例中通过改变车床上车刀的移动轨迹，将导轮主体上的聚氨酯涂层加工成 槽底为弧形的导轮线槽。加工形成弧形底部的导轮线槽的具体过程可以为：
[0057] 第一种，所述导轮线槽的第一侧壁和第二侧壁具有一定夹角，采用V型车刀的数 控车床进行加工，所述V型车刀的走刀轨迹如图7所示，V型车刀40的刀尖从导轮主体的 一端开始，先沿导轮主体的中心轴线方向移动一定距离，然后斜向下方移动形成导轮线槽 的第一侧壁，再沿弧形运动，形成导轮线槽的弧形底部，斜向上方移动形成导轮线槽的第二 侧壁，重复上述沿中心轴线方向、斜向下方、弧形、斜向上方的移动步骤，直至V型车刀40移 动到导轮主体的另一端，形成导轮线槽。
[0058] 第二种，导轮线槽的第一侧壁和第二侧壁相互平行，所述导轮线槽为U型槽，U型 导轮线槽采用U型车刀的数控车床进行加工。如图8所示，所述U型车刀50的走刀轨迹为 从导轮主体的一端开始，沿导轮主体的轴线方向移动，再沿垂直于导轮主体的轴线方向往 复移动，重复沿导轮主体的轴线方向和垂直于导轮主体的轴线方向的移动，直至U型车刀 移动到导轮主体的另一端，完成导轮线槽的加工。
[0059] 需要说明的是，本实施例中沿导轮主体的轴线方向移动的距离根据槽轮线槽之间 的槽距进行设定，沿垂直于导轮主体的轴线方向移动的距离可根据每个导轮的导轮线槽深 度进行设计，本实施例中对上述的距离均不做限定。
[0060] 本实施例中提供了制作线锯机床导轮线槽的制作方法，所述导轮线槽的底部为弧 形结构，根据所述导轮线槽的结构不同，采用不同的设备或不同的车刀轨迹，从而形成导轮 线槽的底部为弧形。由于导轮线槽的底部为弧形，在钢线嵌入到导轮线槽内时，钢线与导轮 线槽的接触面积增加，增加了钢线与导轮线槽之间的稳定性，从而降低了导轮线槽的磨损 速度，延长了导轮线槽的使用寿命，同时降低了导轮的更换频率，进而提高了硅块切割的效 率。
[0061] 本说明书中各个部分采用递进的方式描述，每个部分重点说明的都是与其他部分 的不同之处，各个部分之间相同相似部分互相参见即可。
[0062] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。 对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的 一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明 将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一 致的最宽的范围。
【权利要求】
1. 一种线锯机床导轮，其特征在于，包括导轮主体和位于所述导轮主体外表面的导轮 线槽，在垂直于所述导轮线槽延伸方向的平面上，所述导轮线槽的底部为弧形底部，所述弧 形底部的最底端为圆弧，且所述圆弧的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同。
2. 根据权利要求1所述的线锯机床导轮，其特征在于，所述导轮线槽的弧形底部为圆 弧形底部。
3. 根据权利要求2所述的线锯机床导轮，其特征在于，所述圆弧形底部为小于半圆的 圆弧底部。
4. 根据权利要求2所述的线锯机床导轮，其特征在于，所述导轮线槽为U型槽。
5. 根据权利要求1-4任意一项所述的线锯机床导轮，其特征在于，所述弧形底部圆弧 部分的半径为〇. 〇6mm或0. 065mm。
6. 根据权利要求1所述的线锯机床导轮，其特征在于，所述线锯机床导轮的导轮线槽 的材质为聚氨酯。
7. -种线锯机床导轮线槽的制作方法，其特征在于，包括以下步骤： 提供线锯机床导轮主体； 在所述导轮主体的外表面涂抹涂层； 通过车床上的车刀将导轮主体上的涂层加工形成导轮线槽； 其中，所述导轮线槽的底部为弧形底部，且所述弧形底部的最底端为圆弧，且所述圆弧 的半径与所述线锯机床上的钢线的半径相同。
8. 根据权利要求7所述的线锯机床导轮线槽的制作方法，其特征在于，所述车床上的 车刀为U型车刀，且所述U型车刀的走刀轨迹为沿导轮主体的轴线方向移动，再沿垂直于导 轮主体的轴线方向往复移动，重复沿导轮主体的轴线方向和垂直于导轮主体的轴线方向移 动。
9. 根据权利要求7所述的线锯机床导轮线槽的制作方法，其特征在于，所述车床上的 车刀为V型车刀，所述V型车刀的走刀轨迹在导轮线槽的底部为弧形轨迹。
【文档编号】B28D5/04GK104118067SQ201410323001
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】苏彬, 王康, 刘艳歌, 张凯, 董海明, 王鑫波 申请人:天津英利新能源有限公司