一种多线切割机的四辊主轴装置的制作方法

本发明涉及一种适用于金刚线切割工艺的多线切割机的四辊主轴装置。

背景技术：

目前，传统太阳能硅片多线切割机（例如：瑞士ds264/日本pv800、ntc442）大多采用砂浆线和悬浮液切割方式，其劣势为：一、切割方式只能采用砂浆线切割方式，线速为800-900m/min，砂浆线单刀切片时间约为8-10小时，切割效率低；二、砂浆线单片线耗约为150m，单片耗线量太大；三、砂浆线切割方式在切割之前需要准备砂浆，切割完成后需要对废弃砂浆进行处理，既麻烦又不环保；四、主辊间距大，高速切割时容易形成大线弓，且线网悬空部分多容易引起跳线，影响切割稳定性。

cn103407009a公开了一种金刚石线多线切割机，它包括全部采用模块化的绕线装置、加工装置、电器控制装置、切削液供给装置、切削液冷却装置和气动保护装置，所述绕线装置和加工装置分别为独立模块，所述加工装置包括工件进给机构，工件夹紧机构，工件，两个主导辊，切屑收纳盒和机座，其中，在两个主导辊之间设置有两个中间支撑导辊，用于支撑切割线。两个中间支撑导辊的直径小于所述两个主导辊的直径，并且两个中间支撑导辊上端外径水平切线高于两个主导辊上端外径水平切线。两侧导辊位置上下对称配置，它们通过轴承机构连接在机座上。

cn107097362a公开了一种晶圆切片机及其轮组结构，该晶圆切片机包含进给单元和轮组结构，该轮组结构用于带动切割线切割晶棒，并包含间隔设置的两个主辊轮及至少一个辅助辊轮。定义一个通过该主辊轮的旋转中心轴的水平面，及两个分别通过该旋转中心轴且垂直该水平面的垂直面。该辅助辊轮直径小于任一个主辊轮直径的一半。该辅助辊轮位于该水平面上方且介于该垂直面间，且最高位置不低于该主辊轮的最高位置。该主辊轮与该辅助辊轮用于供该切割线绕设于其上以形成组线网，该组线网随该主辊轮与该辅助辊轮来回摆动以切割该晶棒。

所述的金刚石线多线切割机和晶圆切片机，其存在以下不足：高速切割时采用传统主辊，主辊热变形随之加大，导致切割精度下降，成品质量降低，并容易引发断线；副辊为固定式，由于副辊涂覆层损耗远大于主辊，金刚线初始张力随着切割次数的增加随之变小，切割效率大幅下降并影响切片质量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，针对上述技术的不足，提供一种适应于金刚线切割工艺的多线切割机的四辊主轴装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多线切割机的四辊主轴装置，包括主轴系统、接料盒组件和喷嘴组件，所述主轴系统、喷嘴组件安装在多线切割机的切割室上，所述主轴系统包括2组主辊组件、2套副辊组件、前安装支架和后安装支架，所述2组主辊组件对称安装在前安装支架和后安装支架上，所述2套副辊组件对称安装在前安装支架和后安装支架上，且位于2组主辊组件中间，所述接料盒组件安装在前安装支架、后安装支架的限位槽内，且位于2套副辊组件中间；所述主辊组件包括旋转水冷装置、从动轴承箱、主辊、主动轴承箱和中空锁紧螺杆，所述旋转水冷装置与从动轴承箱固定连接，所述中空锁紧螺杆将从动轴承箱、主辊、主动轴承箱锁紧相连，所述旋转水冷装置包括旋转水冷轴承座、压盖、轴承ⅰ、旋转锁紧套、密封圈ⅰ、密封圈ⅱ和密封圈ⅲ，所述旋转水冷轴承座与从动轴承箱的轴承座固定连接，所述旋转锁紧套旋入中空锁紧螺杆后将从动轴承箱及主动轴承箱并紧，所述轴承ⅰ为两个，一个安装在旋转水冷轴承座与从动轴承箱的轴承座之间，并与旋转锁紧套装配连接，一个安装在旋转水冷轴承座的端部由压盖压紧，并与旋转锁紧套装配连接，所述旋转锁紧套中通与旁通结构分别与旋转水冷轴承座出水端与进水端相通，并由密封圈ⅰ、密封圈ⅱ、密封圈ⅲ进行隔断，形成进水通道和出水通道，冷却水通过旋转水冷装置的进水通道以及中空锁紧螺杆外壁与从动轴承箱内壁的间隙进入主辊内腔，再经由中空锁紧螺杆末端的通孔进入中空锁紧螺杆的中空芯部，再通往旋转水冷装置的出水通道形成内循环水冷回路；所述副辊组件包括副辊、轴承座ⅰ、轴承ⅱ、锁紧螺母ⅰ、密封盖ⅰ、轴承座ⅱ、轴承ⅲ、锁紧螺母ⅱ、密封盖ⅱ、安装架、调节螺杆和螺母，所述副辊的一端通过轴承ⅱ与轴承座ⅰ相连，并由锁紧螺母ⅰ固定和密封盖ⅰ密封，所述副辊的另一端通过轴承ⅲ与轴承座ⅱ相连，并由锁紧螺母ⅱ固定和密封盖ⅱ密封，所述轴承座ⅰ、轴承座ⅱ安装在安装架上，并通过调节螺杆调节上下高度及螺母固定。

进一步，所述轴承ⅱ为角接触球轴承。

进一步，所述轴承ⅲ为双列圆柱滚子轴承。

进一步，所述密封盖ⅰ为迷宫型密封盖。

进一步，所述密封盖ⅱ为迷宫型密封盖。

进一步，所述接料盒组件包括接料盒、碎片盒和定位块，所述碎片盒设在接料盒的下部，并可通过接料盒下部的缺口处取出，所述定位块设在接料盒的上部。

进一步，所述喷嘴组件为两组，对称布置，每组喷嘴组件包括安装支架、导流组件和溢流槽，所述导流组件和溢流槽安装在安装支架上。切割液从导流组件上部两接口处进入后，从导流组件的下方长斜坡流入溢流槽后腔，并从溢流槽内部溢流至溢流槽的斜坡后进入切割区域，该结构使得切割液能在大流量时能均匀从导流组件上流入溢流槽后腔，溢流槽后腔溢流至溢流槽前端的斜坡导向后形成瀑布后喷向工件。

本发明通过增加两个副辊至四辊主轴，主轴间距减小，切割时线弓减小，钢线刚性和稳定性提高，有利于高速切割并将线速提高至1200-1500m/min，切割时间缩短至2-2.5小时；，可减少耗材成本与对环境的污染。

本发明通过旋转水冷装置及中空锁紧螺杆的特殊设计结构，将冷却水直接通往主辊冷却，对从动轴承箱及主动轴承箱内部高速运转时进行有效降温，同时降低主辊在高速切割时产生的热变形，提高切片精度；副辊组件采用可调节式结构，因副辊直径小于主辊直径，切割时副辊涂覆层损耗速度更快于主辊涂覆层，使得副辊与主辊的角度随之发生改变，切割线的初始张紧力发生改变，切割效率降低，通过调节副辊高度，保证切割时副辊与主辊的角度恒定不变，保证切割线的初始张紧力，从而稳定切割效率，保证切片质量，并由于副辊缩小切割间距，提高金刚线切割刚性，从而满足金刚线高速、高精度切割的要求。

附图说明

图1为本发明多线切割机的四辊主轴装置的结构示意图；

图2为本发明多线切割机的四辊主轴装置的分解示意图；

图3为本发明多线切割机的四辊主轴装置的安装示意图；

图4为本发明多线切割机的四辊主轴装置的主轴系统示意图；

图5为本发明多线切割机的四辊主轴装置的主辊组件示意图；

图6为本发明多线切割机的四辊主轴装置的旋转水冷装置示意图；

图7为本发明多线切割机的四辊主轴装置的副辊组件示意图；

图8为本发明多线切割机的四辊主轴装置的接料盒组件示意图；

图9为本发明多线切割机的四辊主轴装置的喷嘴组件示意图；

图10为本发明多线切割机的四辊主轴装置的喷嘴组件分解示意图；

图11为本发明多线切割机的四辊主轴装置工作状态示意图；

图中：1主轴系统，2接料盒组件，3喷嘴组件，4切割室，5金刚线；1-1主辊组件，1-2副辊组件，1-3前安装支架，1-4后安装支架；1-1-1旋转水冷装置，1-1-2从动轴承箱，1-1-3主辊，1-1-4主动轴承箱，1-1-5中空锁紧螺杆；1-1-1-1旋转水冷轴承座，1-1-1-2压盖，1-1-1-3轴承ⅰ，1-1-1-4旋转锁紧套，1-1-1-5密封圈ⅰ，1-1-1-6密封圈ⅱ，1-1-1-7密封圈ⅲ；1-2-1副辊，1-2-2轴承座ⅰ，1-2-3角接触球轴承，1-2-4双列圆柱滚子轴承，1-2-5锁紧螺母ⅰ，1-2-6迷宫型密封盖ⅰ，1-2-7安装架，1-2-8调节螺杆，1-2-9螺母，1-2-10轴承座ⅱ，1-2-11锁紧螺母ⅱ，1-2-12迷宫型密封盖ⅱ；2-1接料盒，2-2碎片盒，2-3定位块；3-1安装支架，3-2导流组件，3-3溢流槽。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例

参照附图，一种多线切割机的四辊主轴装置，包括主轴系统1、接料盒组件2和喷嘴组件3，所述主轴系统1、喷嘴组件3安装在多线切割机的切割室4上，所述主轴系统1包括2组主辊组件1-1、2套副辊组件1-2、前安装支架1-3和后安装支架1-4，所述2组主辊组件1-1对称安装在前安装支架1-3和后安装支架1-4上，所述2套副辊组件1-2对称安装在前安装支架1-3和后安装支架1-4上，且位于2组主辊组件1-1中间，所述接料盒组件2安装在前安装支架1-3、后安装支架1-4的限位槽内，且位于2套副辊组件1-2中间；所述主辊组件1-1包括旋转水冷装置1-1-1、从动轴承箱1-1-2、主辊1-1-3、主动轴承箱1-1-4和中空锁紧螺杆1-1-5，所述旋转水冷装置1-1-1与从动轴承箱1-1-2固定连接，所述中空锁紧螺杆1-1-5将从动轴承箱1-1-2、主辊1-1-3、主动轴承箱1-1-4锁紧相连；所述旋转水冷装置1-1-1包括旋转水冷轴承座1-1-1-1、压盖1-1-1-2、轴承ⅰ1-1-1-3、旋转锁紧套1-1-1-4、密封圈ⅰ1-1-1-5、密封圈ⅱ1-1-1-6和密封圈ⅲ1-1-1-7，所述旋转水冷轴承座1-1-1-1与从动轴承箱1-1-2的轴承座螺栓固定连接，所述旋转锁紧套1-1-1-4旋入中空锁紧螺杆1-1-5后将从动轴承箱1-1-2及主动轴承箱1-1-4并紧，所述轴承ⅰ1-1-1-3为两个，一个安装在旋转水冷轴承座1-1-1-1与从动轴承箱1-1-2的轴承座之间，并与旋转锁紧套1-1-1-4装配连接，一个安装在旋转水冷轴承座1-1-1-1的端部由压盖1-1-1-2压紧，并与旋转锁紧套1-1-1-4装配连接，旋转锁紧套1-1-1-4中通与旁通结构分别与旋转水冷轴承座1-1-1-1出水端与进水端相通，并由密封圈ⅰ1-1-1-5、密封圈ⅱ1-1-1-6、密封圈ⅲ1-1-1-7进行隔断，形成进水通道和出水通道，冷却水通过旋转水冷装置1-1-1的进水通道以及中空锁紧螺杆1-1-5外壁与从动轴承箱1-1-2内壁的间隙进入主辊1-1-3，再经由中空锁紧螺杆1-1-5末端的通孔进入中空锁紧螺杆1-1-5的中空芯部，再通往旋转水冷装置的出水通道形成内循环水冷回路，对从动轴承箱1-1-2及主动轴承箱1-1-4内部高速运转时进行有效降温，并大幅降低主辊在高速切割时产生的热变形，提高切片精度；所述副辊组件1-2包括副辊1-2-1、轴承座ⅰ1-2-2、角接触球轴承1-2-3、锁紧螺母ⅰ1-2-5、迷宫型密封盖ⅰ1-2-6、轴承座ⅱ1-2-10、双列圆柱滚子轴承1-2-4、锁紧螺母ⅱ1-2-11、迷宫型密封盖ⅱ1-2-12、安装架1-2-7、调节螺杆1-2-8、螺母1-2-9，所述副辊1-2-1的一端通过角接触球轴承1-2-3与轴承座ⅰ1-2-2相连，并由锁紧螺母ⅰ1-2-5固定和迷宫型密封盖ⅰ1-2-6密封，所述副辊1-2-1的另一端通过双列圆柱滚子轴承1-2-4与轴承座ⅱ1-2-10相连，并由锁紧螺母ⅱ1-2-11固定和迷宫型密封盖ⅱ1-2-12密封，所述轴承座ⅰ1-2-2、轴承座ⅱ1-2-10安装在安装架1-2-7上，并通过调节螺杆1-2-8调节上下高度及螺母1-2-9固定。

本实施例中，所述接料盒组件2包括接料盒2-1、碎片盒2-2和定位块2-3，所述碎片盒2-2设在接料盒2-1的下部，可以在接料盒2-1内部接住切割时掉下的碎片，并可通过接料盒2-1下部的缺口处取出，避免需剪断四辊上的切割金刚线才能去除碎片的损失，所述定位块2-3设在接料盒2-1的上部，通过螺栓分别与在前安装支架1-3、后安装支架1-4固定连接。

本实施例中，所述喷嘴组件3为两组，对称布置，每组喷嘴组件3包括安装支架3-1、导流组件3-2和溢流槽3-3，所述导流组件3-2和溢流槽3-3安装在安装支架3-1上。切割液从导流组件3-2上部两接口处进入后，从导流组件3-2的下方长斜坡流入溢流槽3-3后腔，并从溢流槽3-3内部溢流至溢流槽3-3的斜坡后进入切割区域，该结构使得切割液能在大流量时能均匀从导流组件3-2上流入溢流槽3-2后腔，溢流槽3-2后腔溢流至溢流槽3-2前端的斜坡导向后形成瀑布后喷向工件，从而能保证切割液成型的瀑布在工件切割区域均匀，扬程长，保证切割时切割液能满足所有切割区域的切片要求。

现有砂浆线太阳能硅片切割机为两主动罗拉结构，罗拉间距大，线弓大，满足不了高速金刚线切割的要求。通过对旧式设备结构改进，如图11所示，在两主动罗拉中间，增加一对从动罗拉，缩小间距，提高金刚线5切割刚性，满足金刚线5高速、高精度切割的要求，且通过旋转水冷装置及中空锁紧螺杆的特殊设计结构将冷却水直接通往主辊冷却，降低主辊在高速切割时产生的热变形，提高切片精度。副辊组件采用可调节式结构，因副辊直径小于主辊直径，切割时副辊涂覆层损耗速度更快于主辊涂覆层，使得副辊与主辊的角度随之发生改变，切割线的初始张紧力发生改变，切割效率降低，通过调节副辊高度，保证切割时副辊与主辊的角度恒定不变，保证切割线的初始张紧力，从而稳定切割效率，保证切片质量。