摘 要：介紹了液壓技術(shù)在多線切割機(jī)錐形收線輪系統(tǒng)中的應(yīng)用，對(duì)液壓油缸以及滿足液壓要求的收線輪主軸系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)做了說明。

關(guān)鍵詞：多線切割 收線輪 錐輪 油缸

中圖分類號(hào)：TH132 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）01（a）-0011-02

多線切割機(jī)是近年來發(fā)展非常迅速的一種高效率切割設(shè)備，在半導(dǎo)體領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。多線切割技術(shù)是硅加工行業(yè)、太陽能光伏行業(yè)內(nèi)的標(biāo)志性革新，它替代了原有的內(nèi)圓切割設(shè)備，所切晶片與內(nèi)圓切片工藝相比具有彎曲度（BOW）、翹曲度（WARP）小，平行度（TAPER）好，總厚度公差（TTA）離散性小，刃口切割損耗小，表面損傷層淺，晶片表面粗糙度小等諸多優(yōu)點(diǎn)。

1 多線切割機(jī)工作原理

多線切割方式，由鋼絲線作為載體帶動(dòng)高硬度的研磨砂粒對(duì)材料進(jìn)行研磨去除，實(shí)現(xiàn)對(duì)材料的切片。在整個(gè)切割過程中，鋼線通過十幾個(gè)導(dǎo)線輪的引導(dǎo)，在主線輥上形成一張線網(wǎng)，而待加工工件通過工作臺(tái)的下降實(shí)現(xiàn)工件的進(jìn)給，如圖1所示。

2 收線輪結(jié)構(gòu)

2.1 直輪

多線切割設(shè)備的收線輪系統(tǒng)大多采用圓柱形線輪，線輪的母線為直線，稱其為直輪。如圖2所示，直輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，繞線方便。但直輪收線輪的拆線過程復(fù)雜且費(fèi)時(shí)。當(dāng)一道切割工序完成后，先把線輪從設(shè)備上拆下，然后用砂輪將鋼線切斷，從而將使用過的切割鋼線取下。

2.2 錐輪

為了方便拆線，設(shè)計(jì)了錐形收線輪。如圖3所示，當(dāng)完成一次切割后，通過一些簡(jiǎn)單的操作，鋼線會(huì)從錐輪的大端向小端自行滑落。

3 錐形收線輪液壓系統(tǒng)

為了確保拆線鋼線能夠從錐輪的大端向小端自行滑落，鋼線在錐輪上的排列不能過密過緊。因此采用液壓系統(tǒng)，當(dāng)鋼線的排列過緊的時(shí)候，鋼線能克服液壓力自動(dòng)疏松。密集排列的鋼線對(duì)鎖緊裝置較大的壓力也使得純機(jī)械的的鎖緊方式實(shí)現(xiàn)起來更加困難，而采用液壓的鎖緊結(jié)構(gòu)能夠使操作變得簡(jiǎn)單。

3.1 液壓油缸

錐形收線輪液壓油缸的結(jié)構(gòu)如圖4所示。為方便和主軸的連接，油缸的活塞在工作時(shí)沿軸向是固定的，油缸的缸筒做軸向運(yùn)動(dòng)。鎖緊法蘭和缸筒采用螺紋連接，將壓線盤壓緊在缸筒上，工作時(shí)缸筒向右作用，使壓線盤緊壓在錐輪上。鎖緊法蘭和壓線盤隨缸筒和錐輪一起旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)收線功能。

完成一道收線后，在液壓的作用下，缸筒向左運(yùn)動(dòng)，推動(dòng)鎖緊法蘭和壓線盤離開錐輪。這時(shí)取下鎖緊法蘭和壓線盤，鋼線即可自行從錐輪脫落。

3.2 軸承箱

由上可知，收線輪油缸共有向右和向左兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)壓線盤的壓緊和釋放兩個(gè)功能。因此主軸及軸承箱的油路共有兩路，軸承箱結(jié)構(gòu)如圖5所示。沿軸承座圓周加工有兩個(gè)油孔，從液壓站流出的兩路液壓油由此進(jìn)入軸承箱內(nèi)腔，經(jīng)油路分配器進(jìn)入主軸。一路油經(jīng)油管進(jìn)入油缸；另一路油順油管外壁進(jìn)入油缸，通過電磁閥的切換，實(shí)現(xiàn)對(duì)油缸的運(yùn)動(dòng)控制。

4 液壓系統(tǒng)

4.1 壓力計(jì)算

一道多晶硅棒的切割工序大約需要長(zhǎng)度l=450 km的鋼線，線徑d=0.12 mm，鋼材料的密度為ρ=7.9 g/cm3，切割過程中每根鋼線的張力為8 N，錐輪截面中徑大小為280 mm。

鋼線的重量為：

4.2 液壓原理

如果直接供給21.19 Mp的液壓，將會(huì)給軸承箱的密封帶來困難，增加不必要的成本，因此系統(tǒng)壓力設(shè)計(jì)為3.5 Mp，在油缸內(nèi)部放置一個(gè)七倍的液壓放大器，系統(tǒng)的液壓原理圖如圖6。

5 結(jié)論

綜上所述，多線切割機(jī)設(shè)備收線輪液壓系統(tǒng)和液壓技術(shù)的引進(jìn)，能夠極大地方便收線輪拆線過程的操作，提高設(shè)備整體切割效率，為用戶創(chuàng)造更大的效益。

參考文獻(xiàn)

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