一种切割装置的制作方法

1.本实用新型涉及切割技术领域，尤其涉及一种金刚线切割装置。


背景技术：

2.金刚线切割技术是目前世界上比较先进的截断加工技术，它的原理是通过高速运动的金刚线对待加工工件进行切割，从而达到截断目的。金刚线通过导轮的引导，在两个线辊之间形成线网，当硅棒固定住后，线网的上升和下降就能实现硅棒的进给，再加上金刚线的往复运动产生切削力，从而完成硅棒的截断过程。
3.现有技术的切割硅棒原理如图1所示，单晶硅棒a固定在晶托b上，切割刀头c由上至下实现进给运动，将硅棒a裁断。该方案主要存在以下问题：金刚线与硅棒始终为线接触，且切割到硅棒中部时切割长度很大导致切割效率低，同时切割力大导致切割质量差；在金刚线切割到硅棒底端时，重力加载方式到临界断口的硅棒连接处时容易折断导致硅棒崩边；金刚线与硅棒接触长度较大，切割液不容易进入，导致切割质量差，同时切割过程中切割长度不断变化，导致切割质量一致性较差。
4.近年来，金刚线的点接触切割(点切割原理如图3所示)发展迅速，对比传统的线接触切割方式(线切割原理如图2所示)，点接触切割在整个切割过程中，切割线d与硅棒a在接触区e的接触长度几乎不变，始终近似为点接触，而线接触切割的过程中切割线d与硅棒a的接触长度始终在变化，因此点接触切割具备突出的切割优势，能够避免现有技术中多刀切割硅棒切割质量较差的问题。
5.在现有金刚线点切割装置中，硅棒的位置通常是不动的，通过金刚线切割刀头的移动，使金刚线到达下一个切割位置，以实现硅棒的截断切片。由于切割刀头整体结构涉及部件较多，切割刀头的频繁整体移动容易降低稳固性和切割精度。
6.本背景技术所公开的上述信息仅仅用于增加对本技术背景技术的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。


技术实现要素：

7.针对背景技术中指出的问题，本实用新型提出一种切割装置，通过工件旋转实现点接触式切割，提高切割质量和效率；通过工件进给移动的方式实现切割位置的移动，切割刀头位置不动，进而提高结构稳固性以及切割精度。
8.为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：
9.本实用新型提供一种切割装置，包括底座，还包括：
10.驱动部，用于驱动待切割的工件绕其自身轴线旋转；
11.切割部，具有用于对所述工件进行切割的切割线；
12.进给部，用于驱动所述工件沿其轴线方向移动以使工件到达下一切割位置；
13.支撑部，用于支撑所述工件；
14.其中，所述驱动部、所述切割部、所述进给部以及所述支撑部均设于所述底座上。
15.本技术一些实施例中，所述驱动部包括旋转主轴和卡盘，所述卡盘固定设于旋转主轴上；
16.所述工件穿设于所述旋转主轴和所述卡盘的安装孔内，围成所述卡盘的安装孔的内周壁上设有多个卡爪，多个卡爪伸出以将所述工件卡紧，多个所述卡爪缩回以将所述工件释放。
17.本技术一些实施例中，多个所述卡爪的伸出与缩回动作相互独立。
18.本技术一些实施例中，所述底座上设有间隔布置的第一支架和第二支架，所述驱动部设于所述第一支架上；
19.所述进给部包括丝杠和推板，所述丝杠的一端设于所述第一支架上，另一端设于所述第二支架上，所述推板设于所述丝杠上，所述推板与所述工件的一端抵靠以推动所述工件进给运动。
20.本技术一些实施例中，所述底座上设有间隔布置的第一支架和第二支架，所述驱动部设于所述第一支架上；
21.所述进给部包括齿条和齿轮，所述齿条与所述齿轮啮合，所述齿条的一端设于所述第一支架上，另一端设于所述第二支架上，所述齿轮上设有推板，所述推板与所述工件的一端抵靠以推动所述工件进给运动。
22.本技术一些实施例中，所述进给部的动力装置设于所述第一支架或所述第二支架上。
23.本技术一些实施例中，所述支撑部具有多个、且间隔分布，每个所述支撑部包括支撑底座，所述支撑底座的顶部设有多组相对设置的支撑晶托，相对的两个所述支撑晶托之间呈一定夹角，所述工件承接于所述支撑晶托上。
24.本技术一些实施例中，多组所述支撑晶托包括至少一组横移支撑晶托和至少一组旋转支撑晶托，所述横移支撑晶托上的滚轮的轴线与所述旋转支撑晶托上的滚轮轴线相互垂直，所述横移支撑晶托和所述旋转支撑晶托的升起和下降动作相互独立；
25.所述旋转支撑晶托下降、而所述横移支撑晶托升起以使所述工件进给时所述横移支撑晶托上的滚轮与所述工件滚动接触；
26.所述横移支撑晶托下降、而所述旋转支撑晶托升起以使所述工件旋转时所述旋转支撑晶托上的滚轮与所述工件滚动接触。
27.本技术一些实施例中，所述底座上设有滑道，所述支撑底座滑动设于所述滑道上，相邻两个所述支撑底座之间的距离可调节。
28.本技术一些实施例中，所述切割部还包括切割支架，所述切割支架设于所述底座上，所述切割支架上设有轮系总成，所述轮系总成上缠绕有环形切割线。
29.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：
30.本技术所公开的切割装置利用切割线对自旋转的工件进行点接触旋转式切割，单段或单片工件切割完成后，切割部横向位置保持不动，工件在进给部的作用下横向移动，工件与切割部之间产生横向相对位移，以使工件到达下一切割位置，以便进行下一次切割。切割部位置不动、而工件轴向进给运动方式，大大提高了切割部的整体结构稳固性，有助于提高切割精度。
31.点接触切割方式使切割面积小，降低了切割力，切割线可以使用更大的张力切割，
从而提高切割效率，也可以采用更细的切割线以降低工件的损耗。
32.切割线与工件接触长度短，一方面，当采样相同的进给速度时切割线弓小、切割力小且切割力的数值稳定，切割质量提升，切割过程中切割长度不变使得整个切割面的切割质量一致性好，另一方面，由于切割长度短可以增大进给速度实现切割效率的提升。
33.切割液更容易到达切割区域，提高切割效率，改善切割质量。
34.结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
36.图1为现有技术金刚线切割原理结构示意图；
37.图2为现有技术单线切割原理示意图；
38.图3为根据实施例的环线切割原理示意图；
39.图4为根据实施例的切割装置的结构示意图；
40.图5为根据实施例的支撑部的结构示意图；
41.图6为根据实施例的驱动部的结构示意图；
42.图7为根据实施例的驱动部的剖视图。
43.附图标记：
44.图1至图3中：
45.a-硅棒，b-晶托，c-切割刀头，d-切割线，e-接触区；
46.图4至图7中：
47.100-底座，110-第一支架，120-第二支架，130-滑道；
48.200-驱动部，210-旋转主轴，211-第一轴孔，220-卡盘，221-第二轴孔，222-卡爪；
49.300-切割部，310-切割支架，320-切割线，330-轮系总成；
50.400-进给部，410-丝杠，420-推板，430-电机；
51.500-支撑部，510-支撑底座，511-v型支撑面，520-支撑晶托，521-横移支撑晶托，522-旋转支撑晶托；
52.600-工件。
具体实施方式
53.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
54.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
55.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
56.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
57.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
58.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
59.本实用新型公开一种切割装置，参照图4，其包括底座100，底座100上设有驱动部200、切割部300、进给部400以及支撑部500等组成。
60.驱动部200用于驱动待切割的工件600绕其自身轴线旋转。
61.切割部300具有用于对的工件进行切割的切割线320，切割线320优选为金刚线。
62.进给部400用于驱动工件600沿其轴线方向移动以使工件到达下一切割位置。
63.支撑部500用于支撑工件600，使工件600在旋转或进给运动时更加稳定可靠。
64.切割时，工件在驱动部200的作用下绕其自身轴线旋转，切割线320与工件600之间产生相对运动以对工件进行切割，实现点接触式切割。
65.点接触切割方式使切割面积小，降低了切割力，切割线可以使用更大的张力切割，从而提高切割效率，也可以采用更细的切割线以降低工件的损耗；
66.切割线与工件接触长度短，一方面，当采样相同的进给速度时切割线弓小、切割力小且切割力的数值稳定，切割质量提升，切割过程中切割长度不变使得整个切割面的切割质量一致性好，另一方面，由于切割长度短可以增大进给速度实现切割效率的提升；
67.切割液更容易到达切割区域，提高切割效率，改善切割质量。
68.单段或单片工件切割完成后，切割部300横向位置保持不动，工件600在进给部400的作用下横向移动（以工件水平放置为例），工件600与切割部300之间产生横向相对位移，
以使工件600到达下一切割位置，以便进行下一次切割。
69.切割部300位置不动、而工件600轴向进给运动方式，大大提高了切割部300的整体结构稳固性，有助于提高切割精度。
70.切割线320的走线切割方向与工件600的旋转方向相反，提高相对切割速度，有助于提高切割效率。
71.本技术一些实施例中，参照图6和图7，驱动部200包括旋转主轴210和卡盘220，卡盘220固定设于旋转主轴210的一侧端面上，卡盘220随旋转主轴210同步转动。
72.旋转主轴210上设有第一轴孔211，卡盘220上设有第二轴孔221，工件600穿设于第一轴孔211和第二轴孔221内。
73.围成第二轴孔221的内周壁上设有多个间隔分布的卡爪222，多个卡爪222伸出以将工件600卡紧，多个卡爪222缩回以将工件600释放。
74.工作600在切割旋转时，卡爪222伸出以将工件600卡紧，工件600随卡盘220一起转动，实现旋转。
75.切割结束后，卡爪222缩回以将工件600释放，此时进给部400开始工作以驱动工件600沿第一轴孔211和第二轴孔221做横向进给运动，运动至下一切割位置后，进给部400停止动作，卡爪222伸出以再次将工件600卡紧，以进行下一次旋转切割。
76.多个卡爪222的伸出与缩回动作相互独立，以适应工件的型面变化。
77.本技术一些实施例中，底座100上设有间隔布置的第一支架110和第二支架120，驱动部200设于第一支架110上。
78.本实施例给出两种进给部400的实现方式。
79.进给部400实现方式一：参照图4，进给部400包括丝杠410和推板420，丝杠410的一端设于第一支架110上，另一端设于第二支架120上，丝杠410位于工件600的上方，丝杠410的延伸方向与工件600的轴线方向相同。推板420固定设于丝杠410上，丝杠410运动带动推板420同步运动，推板420与工件600的一端抵靠，以推动工件600做横向进给运动。
80.进给部400实现方式二（未给出图示）：进给部400包括齿条和齿轮，齿条与齿轮啮合，齿条的一端设于第一支架110上，另一端设于第二支架120上，齿条位于工件的上方，齿条的延伸方向与工件的轴线方向相同。齿轮上设有推板，齿轮沿齿条运动带动推板同步运动，推板与工件的一端抵靠，以推动工件做横向进给运动。
81.上述两种进给部结构简单，易于实现，推板位于工件的一端，在实现工件横向进给动作的同时，对切割部300、支撑部500等其他组件都不会造成干涉影响。
82.进给部400的动力装置设于第一支架110或第二支架120上。对于第一种进给部，动力装置为用于驱动丝杠410运动的电机430。对于第二种进给部，动力装置为用于驱动齿轮运动的电机。
83.本技术一些实施例中，参照图4和图5，支撑部500具有多个、且间隔分布，每个支撑部500包括支撑底座510，支撑底座510的顶部设有多组相对设置的支撑晶托520，相对的两个支撑晶托520之间呈一定夹角，工件600承接于支撑晶托520上。
84.从图4中可以看出，工件600设置于驱动部200上后，工件600相当于一悬臂结构，通过支撑晶托520使工件600在旋转动作和进给动作过程中都能够得到有效支撑，提高工件600的旋转动作和进给动作的可靠性。同时，支撑部500对切割后的工件段也起到承接作用。
85.本实施例中，支撑底座510的顶部具有v型支撑面511，支撑晶托520设于v型支撑面511上，以使相对的两个支撑晶托520之间呈一定夹角，对工件进行有效支撑。
86.本技术一些实施例中，多组支撑晶托520包括至少一组横移支撑晶托521和至少一组旋转支撑晶托522。图5所示结构中，包括一组横移支撑晶托521和一组旋转支撑晶托522。横移支撑晶托521上的滚轮的轴线与旋转支撑晶托522上的滚轮轴线相互垂直。
87.横移支撑晶托521和旋转支撑晶托522都能够升起和下降，并且，二者升起和下降动作相互独立。
88.对于实现支撑晶托520升起和下降的结构，在专利“cn2020210977087.6 一种工件旋转的高效多刀裁断机”中有详细描述，本实施例不做具体阐述。
89.工作做横向进给运动时，旋转支撑晶托522下降、而横移支撑晶托521升起，横移支撑晶托521上的滚轮与工件滚动接触，旋转支撑晶托522与工件分离，便于工件的横向进给运动。
90.工作做旋转切割运动时，横移支撑晶托521下降、而旋转支撑晶托522升起，旋转支撑晶托522上的滚轮与工件滚动接触，横移支撑晶托521与工件分离，便于工件的旋转运动。
91.本技术一些实施例中，参照图4，底座100上设有滑道130，支撑底座510滑动设于滑道130上，相邻两个支撑底座510之间的距离可调节，以适应工件的不同切割长度需求。
92.本技术一些实施例中，切割部300还包括切割支架310，切割支架310设于底座100上，切割支架310上设有轮系总成330，轮系总成330上缠绕有环形切割线。
93.环形切割线在整个切割过程中都能够保持高速回转运动，避免了现有技术中单线切割因加减速所引起的切割效率降低的问题，大大提高切割效率。
94.当然，在其他实施例中，切割线320也可以采用单线。
95.本实施例对轮系总成330的具体形式不做限制，可以为二轮系、三轮系或四轮系等。
96.在上述实施方式的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
97.以上仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。