一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置的制作方法

本实用新型属于金刚石线锯切割技术领域，具体涉及一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置。

背景技术：

金刚石线锯切割是目前硅片产业的主流切割技术。金刚石线锯切割过程中，通过固定在锯丝上的金刚石磨粒与工件直接接触达到去除材料的目的，属于二体切割体系。相比于游离磨料线锯切割技术，金刚石线锯切割具有切割效率高，精度高，切割锯屑易于回收，环境负荷低等优点。但是金刚石线锯切割时，由于切缝狭窄，切割液不能有效地进入切削区域，切削热不能及时消除，被锯丝吸收后会引起金刚石磨粒的脱落和锯丝的断线，脱落的金刚石磨粒又在切割过程中被挤压，嵌入硅片表面，造成较深的凹坑，硅片的表面和亚表面质量的损害更为严重。

针对金刚石线锯切割中切割液不能有效进入切削区域的缺点，主要通过增加切割液的供应量来改善。这是目前企业中通常采用的方法，但是金刚石锯丝表面带入切割区域的切割液有限，很难起到很好的润滑冷却效果。同时造成了切割液的严重浪费，后期废料处理成本增加。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种有效降低摩擦、冷却速度快、有利于提高切片质量、延长锯丝使用寿命的切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置，包括金刚石锯丝、滚轮、导向轮和喷嘴，所述金刚石锯丝沿滚筒和导向轮的外侧设置成闭合环状且单方向转动，所述导向轮设置有两个，两个导向轮之间的金刚石锯丝一侧设置有待切削的工件且另一侧设置有永磁铁，工件在被金刚石锯丝进行切削的一侧设置有喷嘴，所述喷嘴喷出纳米磁性切割液。

在上述的一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置中，所述喷嘴连接有储液箱和空压机，所述储液箱内装有切削液和纳米三氧化二铁颗粒混合的纳米磁性切割液，所述储液箱和喷嘴之间设置有蠕动泵。

在上述的一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置中，所述空压机和喷嘴之间依次设置有调节阀、流量计、压力表、过滤器和频率发生器。

在上述的一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置中，所述频率发生器另一端设置连接于蠕动泵。

在上述的一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置中，所述滚轮与每个导向轮之间各设置有一个紧张轮。

本实用新型在高速气流的作用下从喷嘴处喷出雾状纳米磁性切割液，最后切割液滴喷洒到锯丝表面，减少了切割液的使用量。在切割区域，有更多的切割液同时与金刚石锯丝和工件接触形成润滑层，并且随着锯丝的运动对加工区域实现润滑冷却作用，从而提高线锯切割性能，降低切割区域由于切割力和摩擦产生的切割温度，有利于提高切片质量及锯丝使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置结构示意图。

图中，金刚石锯丝1，滚轮2，导向轮3，喷嘴4，永磁铁5，储液箱6，空压机7，蠕动泵8，调节阀9，流量计10，压力表11，过滤器12，频率发生器13，紧张轮14。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

如图1所示，一种切割液磁性吸附金刚石线锯切割装置，包括金刚石锯丝1、滚轮2、导向轮3和喷嘴4，金刚石锯丝1沿滚筒和导向轮3的外侧设置成闭合环状且单方向转动，导向轮3设置有两个，两个导向轮3之间的金刚石锯丝1一侧设置有待切削的工件且另一侧设置有永磁铁5，工件在被金刚石锯丝1进行切削的一侧设置有喷嘴4，喷嘴4喷出纳米磁性切割液。

金刚石锯丝1在滚筒和导向轮3外进行单方向转动，导向轮3之间的金刚石锯丝1被拉直成直线，工件在两个导向轮3之间的金刚石锯线上进行切割，喷嘴4喷出的纳米磁性切割液在永磁铁5的磁力吸引下会向金刚石锯丝1侧移动，金刚石锯丝采用母线外电镀固定金刚石颗粒制成，在磁场中会被磁化，从而纳米磁性切削液会附着在金刚石锯丝1上，在切割工件的过程中纳米磁性切割液随着金刚石锯丝1进入到切割区域，达到润滑冷却效果。

优选地，喷嘴4连接有储液箱6和空压机7，储液箱6内装有切削液和纳米三氧化二铁颗粒混合的纳米磁性切割液，储液箱6和喷嘴4之间设置有蠕动泵8。喷嘴4在储液箱6和空压机7的作用下将切割液雾化喷出，由于三氧化二铁可以被磁铁所吸引，纳米级的三氧化二铁颗粒与切削液均匀混合，在纳米三氧化二铁颗粒在被磁铁所吸引过程中，会将切削液携带，在接触到金刚石锯线时，附着在金刚石锯线上，切割过程中被携带入切割区域。

优选地，空压机7和喷嘴4之间依次设置有调节阀9、流量计10、压力表11、过滤器12和频率发生器13。空压机7将空气泵入其储气罐中，储气罐中的空气经过调节阀9降压后，再经过气体流量计10和压力表11，可根据流量计10和压力表11的示数来调整调节阀9，以获得需要的流量或气压，空气通过过滤器12干燥后再进入喷嘴4。

进一步优选地，频率发生器13另一端设置连接于蠕动泵8。蠕动泵8用于控制供气的频率。

优选地，滚轮2与每个导向轮3之间各设置有一个紧张轮14。紧张轮14用于将金刚石锯丝1张紧，保证切割部位中的金刚石锯丝1具有足够的力度进行切割。

在切割液中添加磁性纳米粒子，在外加磁场的作用下进入切割区域，增加了进入切割区域的切割液，从而有效提高切割区域的润滑作用，降低切割区域由于切割力和摩擦产生的切割温度，有利于提高切片质量及锯丝使用寿命。

金刚石锯丝1和工件一侧设置永磁铁5，在加工区域形成空间磁场，由切削液、分散剂、表面活性剂和纳米Fe2O3颗粒组成纳米磁性切割液。纳米磁性切割液首先流向喷嘴4处，然后在高速气流的作用下被带出喷嘴4，同时在喷嘴4出口处形成毫、微米级气雾，最后切割液滴喷洒到锯丝表面。由于切割液滴中带有磁性纳米粒子，从喷嘴4中流出的切割液滴会受到方向指向锯丝表面的磁场力作用；由于在金刚石锯丝1一侧放置了外加磁场，切割液中的纳米磁性粒子受到磁场力作用后，更多的切割液向锯丝方向运动，最终均匀吸附在锯丝表面并带入切割区域，从而增加了进入切割区域内的切割液，使更多的切割液与锯丝和工件接触，起到较好的润滑冷却作用，显著改善切割加工条件；纳米磁性粒子在磁场力的作用下，吸附于锯丝表面，并且随锯丝、切削液一起进入切割区域，实现切割区域工件材料的切割研磨抛光去除。从而进一步提高工件切割表面质量和切割效率，增加锯丝使用寿命。

由于纳米粒子容易团聚，所以在切割液中加入一定质量分数的分散剂DP518和表面活性剂LT-601，分散剂DP518的加入使纳米粒子在超声震动的作用下均匀分散在切割液中。其中，切削液、纳米粒子和分散剂DP518的质量份数比：切削液为60-80份，纳米粒子为5-20份，分散剂DP518为1-5份，表面活性剂LT-601为1-5份。

本实用新型的有益效果主要表现在：纳米磁性切割液在高速气流的作用下被带出喷嘴4，同时在喷嘴4出口处形成毫、微米级气雾，最后切割液滴喷洒到锯丝表面，减少了切割液的使用量；分散剂和表面活性剂的加入使纳米颗粒容易受到磁场力作用，锯丝主动吸附更多的切割液进入切割区域；在切割区域，有更多的切割液同时与金刚石锯丝1和工件接触形成润滑层，并且随着锯丝的运动对加工区域实现润滑冷却作用，从而提高线锯切割性能；切削液中的纳米磁性粒子在磁场力的作用下，沿锯丝表面运动，吸附于锯丝表面，并且随锯丝、切削液一起进入切割区域，实现切割区域工件材料的切割研磨抛光去除，从而进一步提高工件切割表面质量和切割效率，增加锯丝使用寿命；提高切割液使用率，提高加工环境质量，显著改善切割加工条件，有利于降低切割成本。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。