一种环形绞合金刚石线锯及其制备方法与流程

本发明涉及一种用于晶体切割的金刚石线锯及其制备方法，属于晶体切割线锯领域。

背景技术：

金刚石线锯是通过树脂粘结、电镀、钎焊等方式将金刚石颗粒固结在基体线上制造而成的一种加工工具，常用于在硅等脆性材料的加工。金刚石线锯加工具有切缝窄、效率高、环境友好等特点。

按照金刚线锯的运动方式，有金刚线锯往复运动和环形线单向运动两类线锯加工方式。往复式加工中可以使用的金刚线长度大，适合大批量加工。但是往复加工中金刚线运动存在加减速、停止和换向运动，给晶片表面形貌产生一定影响。环形线锯仅在单方向运动，运行速度稳定，有利于晶片锯切质量的提高但是其长度有限，加工能力小。并且环形锯丝不可避免存在焊接接头，接头的焊接质量影响环形金刚线的拉断强度。

为了获得更窄切缝，提高晶体材料的利用率，金刚石线的直径越来越细。由于单线上金刚石磨粒粒度小，磨粒的突露高度低，其磨粒之间的容屑槽小。在锯切大尺晶体时，由于切缝较深切削液难以进入锯缝的深处，使得切屑难以排出，进而堵塞容屑槽，降低锯切效率。

有资料报道，有学者将两根或者三根钢丝绞合后，采用电镀的方法在其上固结金刚石磨粒，制成金刚石线锯，cn204955160u公开的一种金刚石钎焊线锯，包含第一芯线、第二芯线、钎合金结合剂和金刚石颗粒；所述的第一芯线与第二芯线绞合而成；所述的第一芯线和第二芯线的表面涂覆有金刚石颗粒和钎合金结合剂；所述的钎合金结合剂通过加热钎焊而成钎焊合金。cn108315803a公开的的碳纤维基体电镀金刚石线锯丝，由5-10根表面镀镍的碳纤维单丝绞合在一起，形成碳纤维丝束，碳纤维丝束表面沉积金刚石磨粒。这种形式的金刚石线具有较大体积的容屑槽。

上述采用多根(两根以上)钢丝绞合后电镀上固结金刚石磨粒形成的线锯在制成环形锯丝时并没有解决接头的焊接造成的承受拉力小、断线率高的问题。

技术方案

本发明针对现有环形锯丝制备技术存在的不足，提供一种承受拉力大、断线率低的环形绞合金刚石线锯，同时提供该线锯的制备方法。

本发明的环形绞合金刚石线锯，由单根金刚石线锯绞合成环形的两圈，首尾相接并焊接在一起。

上述环形绞合金刚石线锯的制备方法，包括以下步骤：

(1)按照设计要求的环形绞合金刚石线锯的长度以及绞合节数，计算所需单根金刚石线锯的长度，并按照该长度准备单根金刚石线锯；

(2)根据设计要求的环形绞合金刚石线锯的长度，将单根金刚石线锯做成此长度的单根环形圈，剩余长度留在两端备用；

(3)将两端剩余长度分别在单根环形圈上按照设计要求的节数缠绕，形成双绞合环形圈，剩余两端对接；

(4)将双绞合环形圈的两端焊接在一起，焊接处进行热处理和表面处理；

(5)将双绞合环形圈安装在调整机上进行跑合调整，调整其节距与绞合质量。

所述步骤(1)中单根金刚石线锯的长度的计算公式为：

式中：l为单根金刚石线锯长度；l为环形绞合金刚石线锯长度；n为环形绞合金刚石线锯的节数；d为单根金刚石线锯直径。

所述步骤(4)中的热处理为焊点局部的正火处理，表面处理为将表面去毛刺后再进行表面镀镍处理。所述正火处理为将焊点局部加热至600℃-750℃后室温冷却。

所述(5)将锯丝进行跑合调整是将锯丝安装在调整机上进行，该调整机包括机架、活动支架和固定支架，固定支架固定安装在机架上，活动支架活动地置于机架上并与机架之间连接有弹簧，固定支架上安装有主动轮，活动支架上安装有从动轮，主动轮与调速电机连接。

所述活动支架活动地置于机架上是通过在活动支架的底部安装滚轮实现。

所述活动支架活动地置于机架上是指活动支架导轨安装在机架上，活动支架可在导轨上水平移动。

按照设定要求调整弹簧拉力，按照预定速度调整主动轮转速。环形绞合金刚石线锯安装在主动轮和被动轮之间，在弹簧拉力作用下线锯张紧，调速电机带动主动轮转动。在一定张紧力下运动，线锯逐渐调整绞合质量。调整绞合是模仿实际加工时的工作状况，在工作张紧力和线速度下运转，使得绞合节距均匀，绞合线间的紧密贴合。按照工况参数进行运行，使环形绞合线锯的节距变得均匀、消除线间间隙，提高绞合质量。

本发明的环形绞合金刚石线锯的优点有：

1同时具有环形锯丝和绞合锯的优点，可以单向高速工作，同时具有大的容屑槽。尤其适用于软脆材料的高效切片加工。

2可承受的拉断强度高。绞合环形线锯的焊点受力较现有单根环形锯丝焊接点受力小，可承受更大的拉力，降低断线率。

附图说明

图1是本发明环形绞合金刚石线锯的制备过程示意图。

图2是本发明中调整机的结构示意图。

图中：1.机架，2.弹簧，3.活动支架，4.被动轮，5.环形绞合金刚石线锯，6.主动轮，7.固定支架。

具体实施方式

本发明的环形绞合金刚石线锯，由单根金刚石线锯绞合成环形的两圈，首尾相接并焊接在一起。所用的单根金刚石线锯为金属基体的金刚石线。具体是由单根金刚石线锯进行绞合，使绞合成的绞合线锯成环形，采用焊接的方式将锯丝首尾进行焊接，最终形成环形绞合金刚石线锯。

上述环形绞合金刚石线锯的制备方法，参见图1，包括以下步骤：

1.按照设计要求的环形绞合金刚石线锯长度、绞合后的节数，计算所需单根金刚石线锯的长度，并按照该长度准备单根金刚石线锯，参见图1中的a。

计算公式为：

式中：l为单根金刚石线长度；l为环形绞合金刚石线锯长度；n为环形绞合金刚石线锯的节数；d为单根金刚石线锯直径。

(2)根据设计要求的环形绞合金刚石线锯的长度，将单根金刚石线锯做成此长度的单根环形圈，剩余长度留在两端备用，参见图1中的b。

(3)将两端剩余长度分别在环形圈上按照设计要求的节数缠绕，剩余两端达到基本对接的距离，形成双绞合环形圈，参见图1中的c。

(4)将双绞合环形圈的两端焊接在一起，焊点局部正火处理，具体是将焊点局部加热至600℃-750℃后室温冷却。然后进行表面处理，将表面去毛刺后再进行表面镀镍处理。

(5)将双绞合环形圈安装在调整机上进行跑合调整，调整其节距与绞合质量。

如图2所示，本发明中的调整机，包括机架1、弹簧2、活动支架3、固定支架7、主动轮6、被动轮4组成。固定支架7固定安装在机架1上。活动支架3的底部带有滚轮，置于机架1上，活动支架3和机架1之间连接有弹簧2，弹簧2的拉力大小可调，实现对环形绞合金刚石线锯的张紧。活动支架3也可通过直线导轨连接在机架1上，机架1上设置有直线导轨，活动支架3安装在直线导轨上，活动支架3可在直线导轨上水平移动。主动轮6安装在固定支架7上并与调速电机连接，由调速电机驱动。从动轮5安装在活动支架3上。

跑合调整前的环形绞合金刚石线锯5安装在主动轮5和被动轮4两个导轮上。按照设定要求调整弹簧2拉力，按照预定速度调整主动轮5的转速。环形绞合金刚石线锯5在两个轮上，在一定张紧力下运动，逐渐调整绞合质量。

跑合调整是模仿实际加工时的工作状况，环形绞合金刚石线锯5在工作张紧力和线速度下运转，使其上的绞合节距变得均匀，消除线间间隙，绞合线间的紧密贴合，绞合质量得到提高。