一種多線切割機整體附加張力檢測方法與流程

本發明屬于切片加工專用設備技術領域，具體涉及一種多線切割機整體附加張力檢測方法。

背景技術：

多線切割機是一類高效的切片加工設備，其原理是金剛線在高速運動對待切割材料進行切割，將待切件同時切割為數百或數千片薄片，具有切割效率高、材料損耗低等優點，廣泛應用于單晶/多晶硅、藍寶石、碳化硅、水晶、磁性材料、人造寶石、陶瓷玻璃等硬脆性材料的加工。多線切割機加工過程中斷線率是設備優先考慮的一個核心性能指標，斷線故障不僅使昂貴的加工材料報廢，直接造成經濟損失，還導致設備非正常停機，斷線后重新布線、處理故障等浪費大量的工時，大大增加設備操作者的勞動強度。為避免斷線，多線切割機要求切割線張力精確恒定于某一范圍，該功能由多線切割機切割線張力控制系統保證，張力檢測與調節裝置是張力控制系統的核心部件，其張力檢測準確性、工作可靠性對于實現切割線高精度張力控制、避免發生斷線故障具有重要意義。

多線切割機臺的切割效率絕大部分取決于切割工藝的設定，其中包括切割張力、線速度、切割速度、切割液溫度等。切割張力的設定是切割工藝中比較重要環節，直接影響機臺的切割效率。切割張力與附加張力存在一定的關系，切割張力的設定需要考慮的因素主要有兩個：金剛線破斷張力、機臺整體附加張力。例如檢測的機臺附加張力大，那么切割張力的設置就要相應的減少。現有文獻資料中，切割張力的檢測、校正的資料很多，但針對多線切割機的附加張力的檢測還未見有報道，而本發明提出的整體附加張力檢測的方法對于多線切割機切割張力的設置是很有必要的。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種多線切割機整體附加張力檢測方法，檢測出的附加張力可作為切割機的切割張力設置的重要依據，避免切割張力設置過大而引起斷線情況。

本發明采用以下技術方案：

一種多線切割機整體附加張力檢測方法，將母線線徑為50～80μm的金剛線設置在多線切割機上并進行布線，測量所述多線切割機非切割狀態下穩定運行的極限走線張力，通過所述金剛線自身的破斷張力與極限走線張力之差得出多線切割機整體附加張力。

優選的，包括以下步驟：

s1、選用拉力性能穩定的金剛線，通過拉力機測量出金剛線破斷張力；

s2、在待檢測機臺上布置金剛線網；

s3、將步驟s2待檢測機臺在非切割狀態下運行，往復進返線完成調試；

s4、在加載過程中完成進返線周期后，加載張力一次；

s5、進行多次往復加載直至金剛線斷裂，確定待檢測機臺的最終施加張力值；

s6、計算得出待檢測機臺的整體附加張力。

優選的，步驟s2中，初始張力為1～15n，線網寬度不少于主輥長度的1/3，線速為5～20m/min。

優選的，步驟s3中，線速度為100～2100m/min，加減速時間為4～8s，進線量為400～4000m，返線量為400～4000m。

優選的，所述進線量與返線量相同，往復周期為2～4次。

優選的，步驟s4加載過程中，線速為所述待檢測機臺的額定最高線速度，加減速時間為所述待檢測機臺的最小加減速時間，進線量是返線量的85％～95％。

優選的，所述進線量為500～1000m，所述返線量為495～950m，加載張力為0.1～1n，往復周期2～4次。

優選的，所述整體附加張力ft具體計算如下：

ft＝fj-(fd-△f)

其中，fj為金剛線破斷張力，fd為待檢測機臺最終施加張力值，△f為加載張力。

與現有技術相比，本發明至少具有以下有益效果：

本發明多線切割機整體附加張力檢測方法通過將母線線徑為50～80μm的金剛線設置在多線切割機上并進行布線，測量所述多線切割機非切割狀態下穩定運行的極限走線張力，通過所述金剛線自身的破斷張力與極限走線張力之差得出多線切割機整體附加張力，附加張力值可用來衡量多線切割機整體結構運行穩定程度，若附加張力值較高，說明切割機運行存在問題，可及時調整切割機的運行狀態，可減少切割過程中斷線情況；

進一步的，本方法在非切割運行狀態下進行，并逐步增加張力，直至金剛線斷線，此檢測方法準確度高，在非切割狀態下運行，往復進返線完成調試后，在加載過程中完成進返線周期后，加載張力一次，然后進行多次往復加載直至金剛線斷裂，確定待檢測機臺的最終施加張力值，切割機臺上各結構區域的附加張力檢測較為困難，檢測結果處理量大，可避免區域檢測的繁雜環節以及檢測結果處理帶來的誤差。

進一步的，多線切割機主輥上布完整的線網需要金剛線約3公里左右，本方法對布線網有寬度限制，有效避免金剛線的浪費，節省了布線網時間；

進一步的，加載過程中采用最高限速、最低加減速時間，為準確檢測出機臺施加最大的附加張力，進線量與返線量存在差值，避免了往復彎折斷線概率。

綜上所述，本發明方法適用于不同型號、廠家的切割機臺，檢測機臺范圍廣，操作簡單方便，不需要對機臺進行改造、額外添加輔助設備，檢測成本低，易推廣。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明方法流程示意圖；

圖2為本發明多線切割機結構示意圖。

其中：1.金剛線；2.放線輪；3.放線端排線輪；4.放線端導向輪；5.放線端張力臂；6.主輥；7.收線端張力臂；8.收線端導向輪；9.收線端排線輪；10.收線輪。

具體實施方式

附加張力是指除多線切割機對金剛線施加的切割張力外，機臺由于自身結構設計等問題對金剛線額外附加的張力。整體附加張力等于金剛線破斷張力與非切割狀態下穩定運行極限走線張力之差。由于多線切割機的主輥、導線輪系統、張力調節系統、排線系統的整體設計同步性存在差異，機臺在運行過程中會對金剛線施加非切割的張力。如導向輪系統中從動導向輪本身轉動慣量、軸承靈活，在加減速過程中會對金剛線施加額外非切割的張力。切割機各結構區中存在附加張力波動，檢測各區域的附加張力過程復雜，檢測結果處理方式困難。

請參閱圖1，本發明提供了一種多線切割機整體附加張力檢測方法，包括以下步驟：

s1、選線：選用拉力性能穩定的金剛線，拉力機測量出金剛線破斷張力fj。金剛線的母線線徑為50～80μm。

s2、布線：所檢測機臺上布金剛線網。初始張力為1～15n，線網寬度不少于主輥長度的1/3，線速為5～20m/min。

s3、調試：機臺非切割狀態下運行，完成往復進返線。線速度為100～2100m/min，加減速時間為4～8s，進返線量均為400～4000m，進線量與返線量相同，往復周期為2～4次。

s4、加載：加載過程中完成進返線周期后，需加載張力△f一次。線速為機臺額定最高線速度，加減速時間為所述待測機臺的最小加減速時間，進線量為500～1000m，返線量設置為495～950m，進線量是返線量的85％～95％，加載張力△f為0.1～1n，往復周期2～4次。

s5、斷線：多次往復加載后，金剛線斷裂，機臺最終施加張力值fd。

s6、推算：整體附加張力ft＝fj-(fd-△f)。

實施例1：

加載張力的優化：加載張力△f的大小呈增減過程，可以更加準確的檢測出最終施加張力值fd。

本實施例中采用性能穩定母線直徑為80μm的金剛線，使用拉力機測量出的金剛線破斷張力fj為20.8n。

請參閱圖2，金剛線1依次通過放線輪2、放線端排線輪3、放線端導向輪4、放線端張力臂5、主輥6、收線端張力臂7、收線端導向輪8、收線端排線輪9和收線輪10進行布線，布線過程中初始張力為10n，線速度為0.5m/min，布線網寬度為80mm。啟動切割機，在非切割狀態下運行，以線速度為1000m/min，加減速時間為6s，進線量和返線量為1000m，進行往復三次。

在初始張力10n的基礎上，加載2n張力，以機臺最高線速度為運行線速度，額定最小加減速時間為加減速時間，進線量為500m，返線量設置為495m，非切割狀態下往復三次。

重復上述過程三次，金剛線依然未斷，再繼續加載0.5n張力，運行過程中金剛線斷裂，最終機臺施加的張力值fd為16.5n。

根據整體附加張力ft＝fj-(fd-△f)，則檢測機臺的整體附加張力為4.3n。

從切割角度考慮，附加張力越小代表切割機結構設計越好，對金剛線的破斷張力就浪費越小。多線切割機的附加張力值越小則張力控制越好，越有利于切割，本質上說明多線切割機各系統附加在金剛線上的負面影響越小。本專利提出采用金剛線在多線切割機上進行布線，測量多線切割機非切割狀態下穩定運行的極限走線張力，通過金剛線本身的破斷張力與極限走線張力之差得出多線切割機整體附加張力。

以上內容僅為說明本發明的技術思想，不能以此限定本發明的保護范圍，凡是按照本發明提出的技術思想，在技術方案基礎上所做的任何改動，均落入本發明權利要求書的保護范圍之內。