固结磨粒双绞合线锯丝制造装置设计

摘要

随着光电子技术的飞速发展，单晶硅等晶体材料由于其独特的性质在电子、光学、仪器仪表、航空航天等诸多领域得到越来越广泛的应用。但为了满足高科技领域的使用要求，晶体材料的尺寸趋向大直径化，而芯片等制品的厚度越来越小，这给晶体材料的加工制造技术带来了挑战。在利用固结磨粒线锯丝对晶体材料的切割加工中，随着晶体尺寸增大，切缝深度增加，会产生加工液流入不畅及排屑困难等问题，影响晶体切片的质量。固结磨粒双绞合线锯丝由于芯线采用的是绞合线，线锯表面有可以充当容屑槽的螺旋部，不仅促进了加工液的流入，而且改善了排屑性能，可有效解决大尺寸晶体材料切割加工存在的问题。
　　本文结合树脂结合剂金刚石线锯丝的特性，设计了一双绞合线锯丝制造装置，利用该装置可实现固结磨粒双绞合线锯丝的制造，对于大尺寸晶体材料的精细切割加工具有重要的应用价值和工程意义。主要设计内容如下:
　　(1)为保证绞合线锯丝的质量，避免在绞制过程中导致树脂结合剂金刚石线锯丝的磨粒脱落，分析了绞合线锯丝的单线直径、节距、螺旋角升角、张紧力等主要参数对绞合线锯丝质量的影响，明确了绞合线制造装置设计需重点考虑的参数，并通过对绞制过程中的单线变形进行分析，结合单线锯丝发生宏观失效的临界条件，得出了主要设计参数的取值范围。
　　(2)根据绞线原理，提出了适用于双绞合线锯丝制造的总方案，并利用模块化设计原理对各具体方案进行了详细分析，具体包括单线退扭方案设计、张紧力控制方案设计、恒线速收线方案设计以及传动方案设计等部分，主要解决了线锯丝发生扭转变形、张紧力大小不易控制、走丝速度变化导致节距不均匀等问题，可满足制造不同节距值、不同丝径双绞合线锯丝的要求。
　　(3)根据总体设计方案，将装置分为机架、绞线、导线、收线以及传动五部分，充分考虑通用化和标准化的设计原则，对各个部分进行了详细设计，并考虑零部件的材料、尺寸、装配等问题，设计了合理的具体结构，具体包括机架的设计、主轴支撑结构设计、绞盘设计、导轮设计、摩擦轮设计、收线装置设计等。
　　(4)在设计过程中，为了减小装置的制造难度，关键零部件尽可能的采用标准件并完成了相关的设计选型，完成了整个装置二维、三维图的绘制。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 绞合线制造技术研究现状

1．2．1 绞线设备

1．2．2 绞制方式及退扭工艺

1．2．3 单线恒张力控制技术

1．2．4 单线恒线速控制研究现状

1．3 固结磨粒绞合线锯丝研究现状

1．4 固结磨粒线锯丝制造技术研究现状

1．5 本文的主要研究内容

第2章 固结磨粒双绞合线锯丝绞制参数确定

2．1 固结磨粒双绞合线锯丝主要设计参数

2．2 退扭单线的绞合变形分析

2．2．1 单线在绞合中的轨迹方程

2．2．2 单线在绞合中弯曲变形分析

2．2．3 单线在绞合中扭转变形分析

2．3 绞制参数确定

2．3．1 张紧力确定

2．3．2 节距值确定

2．4 本章小结

第3章 固结磨粒双绞合线锯丝制造装置方案设计

3．1 双绞合线锯丝制造装置总体方案设计

3．2 单线退扭方案设计

3．3 单线恒张力控制方案设计

3．4 双绞合线锯丝收线方案设计

3．5 传动及调速方案设计

3．5．1 调速方案设计

3．5．2 传动方案设计

3．6 本章小结

第4章 固结磨粒双绞合线锯丝制造装置结构设计

4．1 机架设计

4．2 旋绞部分结构设计

4．2．1 主轴及其支撑结构设计

4．2．2 绞盘端结构设计

4．2．3 放线架结构设计

4．3 导线装置结构设计

4．3．1 导轮组件结构设计

4．3．2 中心导轮结构设计

4．4 收线部分结构设计

4．4．1 摩擦轮轴结构设计

4．4．2 收线架结构设计

4．4．3 收线轴结构设计

4．5 传动部分结构设计

4．5．1 传动轴结构设计

4．5．2 张紧轮结构设计

4．6 本章小结

第5章 双绞合线锯丝制造装置关键零部件设计选型

5．1 电机选型

5．1．1 绞盘回转功率计算

5．1．2 牵引功率计算

5．1．3 电机功率计算

5．2 塔轮设计

5．3 齿轮设计

5．4 同步带设计

5．5 摩擦轮及弹簧设计

5．5．1 摩擦轮传动设计

5．5．2 弹簧设计

5．6 排线器选型

5．7 本章小结

结论

参考文献

附录一：固结磨粒双绞合线锯丝制造装置三维图

附录二：固结磨粒双绞合线锯丝制造装置二维图

致谢