吉林时时彩:DXQ-601型多线切割机关键技术研究

时间:2018/3/20 8:48:00 来源:本网 添加人:admin

时时彩9码平刷稳赚方案 www.gqaj5.com.cn   力和摩擦力引起的锯切力以及锯切力与工件的厚度、工件进给速度、锯丝的锯切速度、工件材料的性质等的关系,为多线切割机研制提供理论依据。

  1前言多线切割机是近十几年来获得迅速发展的一种硬脆材料切割设备,包括使用游离磨料和固结磨料两类。根据锯丝的运动方式和机床结构,分为往复式和单向式。目前在光电子工业中使用最为广泛的是往复式多线切割机。多线切割机使用高硬度的SiC作为磨料,最典型的是用于太阳能电池硅片切割中使用的磨粒,尺寸为十个微米,能够对硬脆材料进行精密、窄锯缝切割,且可实现成形加工。随着在大尺寸半导体和太阳能电池薄片切割中的应用和发展,多线切割机显现出一系列无可比拟的优点:加工表面损伤小、挠曲变形小、切片薄、片厚一致性好,能切割大尺寸硅锭、省材料、产量大、效益高等。

  2多线切割机关键技术用多线切割机切割脆性材料的工艺最早于20世纪70年代提出,20世纪80年代实现了用于硅片切割的多线切割机。进入20世纪90年代,尤其是近几年来,国外多线切割机得到了快速发展,对其研究也更为深入。但我国对多线切割机研制才刚刚起步,虽然进行了大量的研究,但目前还没有国产的多线切割机。许多关键技术还没有实用化,所以对多线切割机关键技术研究很有必要。但多线切割机的设计、加工生产必须研究锯丝锯切力和SIC磨粒之间的关系,研究锯切工艺参数对锯切能力的影响,以下是要研究的几个方面:工件向下运动时,除磨浆的组成配比外,磨浆在切割区的运动和作用,对线锯的切割特性的影响。通过对单晶硅进行切割。

  图中:锯丝的速度为Vs;工件的进给速度为Vw;工件的切割厚度Lw锯丝的半径为R(直径d);磨粒密度C.由于多线切割机的锯切力是所有参加切削的SiC颗粒所受锯切力的总和,因此先分析计算锯切力,建立如下坐标系:过锯丝中心,工件进给运动方向的反方向为x轴,过锯丝轴线与锯丝运动方向相同的方向为z轴,垂直于x、轴且过锯丝中心的直线为y轴。

  如:在x、平面内,少角处取一微段ds=R*d屮则得锯丝上轴心方向的微面积为dAn=Lw*ds=:Lw*R*d屮在微面积dAn内磨粒的数量为dNc=CdA,根据SmalKin,N.H.COOK的理论表明,磨削力由两部分组成:切削变形分力和磨擦力,由于锯切过程实质是磨削的过程,所以锯切力也可分成切削变形分力和磨擦力,因此单线微面积内的锯切力为:力;dFt为微面积内沿锯丝运动方向的切向锯切力;dFm为微面积内切削变形产生的法向锯切力;dFns为微面积内磨擦产生的法向锯切力;dFtc为微面积内切削变形产生的切向锯切力;dFte为微面积内磨擦产生的切向锯切力。

  对于单个磨粒切削刃所受的切削力(见),利用S.MaLKin的结论有:向锯切力;Fet为单个磨粒受到的切向锯切力;Fen.为由切削变形引起的单个磨粒上的垂直于锯丝表面的法向作用力;Fetc为由切削变形引起的单个磨粒上的切向作用力;Fens为由摩擦产生的单个磨粒上垂直于锯丝表面的法向摩擦力;Fets为由摩擦产生的单个磨粒上的切向摩擦力。

  2.1.1单颗SiC磨粒由切屑变形引起的锯切力在锯切过程中,在工件以高速度进给压力的作用下,SiC颗粒以一定的深度压入晶体内部,因此单个SiC颗粒由切削变形引起的法向锯切力为:S为切屑的平均断面积。

  切屑的平均断面积S应是未变形切屑的平均厚度h长和平均宽度的乘积b:根据体积不变原理有:Uw=U.*Nc:Uw为单位时间内去除工件材料的体积。

  Nc为单位时间内参加切削的SiC颗粒数目。

  则所取微面积内的SiC磨粒单位时间内去除材料的体积为:因此,微面积内单个颗粒的平均切削厚度为:则单颗磨粒的平均切削面积为:至于切削变形产生的切向力,如只考虑切削作用于磨粒前面的法向力而忽略切削和磨粒的摩擦力,并假定磨粒为圆锥形,圆锥的轴线与锯丝的轴线垂直并相交,按几何关系有:则微面积内单个磨粒上由切削变形引起的切向锯切力为:2.1.2由磨擦产生的锯切力由SiC和硅的磨擦力产生的法向锯切力和切向锯切力可用下述方法计算。

  单颗SiC颗粒对硅的锯切过程类似于磨削,而法向磨削是磨粒和工件材料之间的平均接触压力。它与工件材料在磨削情况下的硬度成正比,于是有:4为SiC颗粒和被切材料的平均接触压力;设hc为SiC颗粒的压入深度,根据几何关系有:r=h,tg6单个SIC颗粒由磨擦力产生的法向锯切力为:(总第同样,类似于摩削,切向锯切力也随sic颗粒与工件间的接触面积线性加,并且SIC颗粒与工件间的磨擦系数是常数,设磨擦系数为M则单个SIC颗粒与工件间由磨擦产生的切向力为:单个磨粒受到的垂直于锯丝表面的法向锯切力和切向锯切力分别为:将垂直于锯丝表面的法向锯切力分解成沿x轴的进给抗力Fenx和沿y轴的力FF胃将相互抵消,根据几何关系,进给抗力Fenx可按下式计算:有法向锯切力和切向锯切力分别为:将上式在上积分,便得锯切过程中由切削变型和摩擦引起的总的进给抗力和总的切向锯切力。

  化简得0是与磨粒材料性质有关的参数,这里不讨论磨粒形状性质,所以认为是一个相对固定值。则有:r为SiC颗粒垂直投影的半径;4为SiC颗粒和硅材料间的平均接触压力;"为摩擦系数;601型多线切割机的相关工艺参数R=0.07mm(锯丝直径L=156mm(切割太阳能;方片0.3~0.8mm/min(切割太阳能方片时,工作由上式可以看出:多线切割机的锯切力和工件的厚度及工件的进给速度成正比,和锯丝的锯切速度成反比,并和工件材料性质有关。

  台常设速度范围);Vs=2001000mm/min(切割太阳能方片时,常设定速度范围);3.1锯丝速度对锯切过程影响的分析当Vw―定时,锯丝运动Vs取200,400,600,800,1000mm/min,Vs与单根锯丝法向锯切力Fn、切向锯切力Ft之间的关系,由公式可以看出,法向锯切力和切向锯切力与锯丝速度成反比,随锯丝运动速度的大而减小。锯丝速度对锯切过程的影响,选用SiC磨料的粒度为1 000,进行计算。由计算看出:单根锯丝在进给压力一定的情况下,随着锯丝速度的提高,锯切力有所下降,如,分析原因:随着锯切速度提高,单位时间内参加切割的SiC磨粒数将多,因此锯切效率随着锯切速度的提高而提高,另一方面,锯切速度的提高会使单颗SiC颗粒的切入深度减小,从而使锯切力降低。

  3.2工件进给速度对锯切过程影响的分析研究当Vs―定时,工作台进给速度Vw取0.2,0.4,0.6,0.8mm/min,单根锯丝法向锯切力Fn、切向锯切力Ft与Vw之间的关系。从计算可以看出,法向锯切力和切向锯切力与工件进给速度成正比,随工件进给速度的大而大。

  当选用SiC磨料的粒度为1000,锯丝速度为行计算。由可以看出,随着工件的进给速度大,进给压力明显大,且工件进给速度基本与进给压力成正比;随着进给压力的大,法向锯切力,切向锯切力也随之大。分析结果:工件的进给速度大,使进给压力的大,会使SiC微粒的压入深度加,从而提高了锯切力,进而提高了锯切效率。另一'方面,进给压力的大,加了单颗SiC微粒的切削面积,从而使锯切力也大。即工作台进给速度与锯切力的关系是:法向锯切力和切向锯切力都与工件进给的速度成正比,随着工件进给速度的高,锯切力将大。但锯切力过大,又容易引起断线,所以工件进给速度应在0.20.8mm/min的范围内。

  工作台进给速度和锯切力的关系4结论本章在分析SIC颗粒和锯丝受力情况下,根据多线切割机锯切机理,认为多线切割的锯切力主要由两部分组成,切削变形分力和摩擦力。并从分析SIC颗粒的受力情况入手,研究了锯切工艺参数对锯切能力的影响,即锯切力和工件的切割厚度及工件进给速度成正比,随着工件进给速度的大,锯切力也随之大,但不是进给速度越大越好;和锯丝的锯切速度成反比,随着锯丝速度的提高,锯切力有所下降。锯切力还和工件材料的性质有关。

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