减少导轮磨损异常的方法

摘要

本发明涉及一种减少导轮磨损异常的方法，所述方法包括：获取线切割机的实时切割参数；将所述切割参数代入预设的导轮磨损模型获取对应机台的导轮磨损率；根据所述的导轮磨损率判断导轮是否发生异常；若发生异常，则根据所述的导轮磨损率计算需要调整的工艺参数。本方法能够衡量导轮的磨损情况，通过调整导轮工艺参数减少导轮磨损异常，延长导轮的使用寿命。

权利要求

1.一种减少导轮磨损异常的方法，其特征在于，所述方法包括：获取线切割机的实时切割参数；

将所述切割参数代入预设的导轮磨损模型获取对应机台的导轮磨损率；

根据所述的导轮磨损率判断导轮是否发生异常；

若发生异常，则根据所述的导轮磨损率计算需要调整的工艺参数；

所述预设的导轮磨损模型为如下公式： 其中W为导轮的磨损率，K为磨合磨损常数，L为导轮槽宽，T为钢线上的张力，θ为导轮槽角，N为切割刀次，H为导轮聚氨酯材料硬度，0.428·sinθ-0.226为钢线与导轮槽的真实接触面积。

2.根据权利要求1所述的减少导轮磨损异常的方法，其特征在于，所述的线切割机的实时切割参数包括：切割刀次、钢线上的张力、导轮槽宽、导轮槽角、导轮聚氨酯材料硬度。

3.根据权利要求1所述的减少导轮磨损异常的方法，其特征在于，所述公式中包含的磨合磨损常数K的获取包括以下步骤：获取预设组数的导轮磨损参数及线切割机实时切割参数；

分别计算出所述预设组数中的每一组导轮磨损参数所对应的导轮磨损率；

将所述预设组数的线切割机实时切割参数与对应的导轮磨损率进行多元回归分析确定磨合磨损常数K的取值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的导轮磨损参数包括导轮使用前的槽宽及槽切面面积、导轮使用后的槽宽及槽切面面积。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的预设组数大于或等于2。

6.根据权利要求3所述的减少导轮磨损异常的方法，其特征在于，所述分别计算出预设组数中的每一组导轮磨损参数所对应的导轮磨损率，包括：利用涂覆硅胶涂覆未使用导轮，得到倒模样品1，对样品切片后通过二次元投影仪测量槽宽L1及槽切面的面积S1；

导轮下机后，清洗干燥，同样用涂覆硅胶涂覆得到倒模样品2，对样品切片后通过二次元投影仪测量槽宽L2及槽切面的面积S2；

通过导轮磨损率 进行计算。

7.根据权利要求1所述的减少导轮磨损异常的方法，其特征在于，所述的需要调整的工艺参数包括钢线上的张力T，导轮槽角θ及导轮聚氨酯材料硬度H，其中调整张力调整槽角调整材料硬度 其中，N为切割刀次，W2为待调整导轮的磨损率，W1为平均导轮磨损率。

8.根据权利要求7所述的减少导轮磨损异常的方法，所述的平均导轮磨损率W1为至少十套导轮的导轮磨损率取算术平均值的结果。

9.根据权利要求1所述的减少导轮磨损异常的方法，所述的需要调整的工艺参数包括钢线上的张力T，导轮槽角θ及导轮聚氨酯材料硬度H，每次调整只能改变其中一项参数。

说明书

减少导轮磨损异常的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及太阳能光伏切片加工领域，特别是涉及一种减少导轮磨损异常的方法。

背景技术

[0002] 目前的太阳能光伏切片加工过程普遍使用线切割机床切割单晶硅棒，其核心部件为线切割导轮。如图1所示，线切割导轮包括一圆柱形状的缸体，以及涂覆在缸体侧面的涂层，涂层一般为聚氨酯层，在聚氨酯层上设有多个用于控制切割线方向的等间隔切割槽，在多个线切割导轮的切割槽上布设钢线形成切割线网。同时，单晶硅棒两侧设有砂浆喷嘴，能够将砂浆切削液喷射在切割线网上。如图2所示，当单晶硅棒与高速运动的切割线网接触时，切割钢丝将砂浆中的磨粒紧压在硅单晶棒表面进行研磨式的切割，从而将单晶硅棒切割成硅片。

[0003] 但是切割钢线和砂浆在切割过程中会对导轮槽有一定的磨损。随着导轮使用时间的增加，切割钢线的横向波动导致槽型变形较为剧烈，槽型拓宽较为严重。切割槽对钢线的束缚力大大减少，很容易出现跳线、断线等切割异常，无法保证切割钢丝的位置精度，从而影响了得到硅片的厚度。

[0004] 导轮磨损造成线切割机切割异常的问题目前没有较好的解决方案，现阶段的单一槽距补偿难以达到抑制磨损的效果，如何减少导轮磨损异常成为亟待解决的问题。

发明内容

[0005] 基于此，有必要针对导轮磨损造成切割异常的问题，提供一种减少导轮磨损异常的方法。

[0006] 一种减少导轮磨损异常的方法，所述方法包括：

[0007] 获取线切割机的实时切割参数；

[0008] 将所述切割参数代入预设的导轮磨损模型获取对应机台的导轮磨损率；

[0009] 根据所述的导轮磨损率判断导轮是否发生异常；

[0010] 若发生异常，则根据所述的导轮磨损率计算需要调整的工艺参数。

[0011] 本发明提供的方法能够衡量多线切割用导轮的磨损情况，通过调整导轮工艺参数减少导轮磨损异常，延长导轮的使用寿命。

[0012] 在其中一个实施例中，所述的线切割机的实时切割参数包括：切割刀次、钢线上的张力、导轮槽宽、导轮槽角、导轮聚氨酯材料硬度。

[0013] 在其中的一个实施例中，所述预设的导轮磨损模型为如下公式：其中W为导轮的磨损率，K为磨合磨损常数，L为导轮槽宽，T为钢线上
的张力，θ为导轮槽角，N为切割刀次，H为导轮聚氨酯材料硬度，0.428·sinθ-0.226为钢线与导轮槽的真实接触面积。

[0014] 在其中一个实施例中，所述公式中包含的磨合磨损常数K的获取包括以下步骤：

[0015] 获取预设组数的导轮磨损参数及线切割机实时切割参数；

[0016] 分别计算出预设组数中的每一组导轮磨损参数所对应的导轮磨损率；

[0017] 将预设组数的线切割机实时切割参数与对应的导轮磨损率进行多元回归分析确定磨合磨损常数K的取值。

[0018] 在其中一个实施例中，所述的导轮磨损参数包括导轮使用前的槽宽及槽切面面积、导轮使用后的槽宽及槽切面面积。

[0019] 在其中一个实施例中，所述的预设组数大于或等于2。

[0020] 在其中一个实施例中，所述分别计算出预设组数中的每一组导轮磨损参数所对应的导轮磨损率，包括：

[0021] 利用涂覆硅胶涂覆未使用导轮，得到倒模样品1，对样品切片后通过二次元投影仪测量槽宽L1及槽切面的面积S1；

[0022] 导轮下机后，清洗干燥，同样用涂覆硅胶涂覆得到倒模样品2，对样品切片后通过二次元投影仪测量槽宽L2及槽切面的面积S2；

[0023] 通过导轮磨损率 进行计算。

[0024] 在其中一个实施例中，所述需要调整的工艺参数包括钢线上的张力T，导轮槽角θ及导轮聚氨酯材料硬度H，其中调整张力 调整槽角调整材料硬度
其中，N为切割刀次，W2为待调整导轮的磨损率，W1为平均导轮磨损率。

[0025] 在其中一个实施例中，所述的平均导轮磨损率W1为至少十套导轮的导轮磨损率取算术平均值的结果。

[0026] 在其中一个实施例中，所述需要调整的工艺参数包括钢线上的张力T，导轮槽角θ及导轮聚氨酯材料硬度H，每次调整只能改变其中一项参数。

附图说明

[0027] 图1为导轮结构示意图；

[0028] 图2为线切割过程示意图；

[0029] 图3为减少导轮磨损异常方法的流程示意图；

[0030] 图4为导轮磨损率模型中常数K的获取方法流程示意图。

[0031] 102 缸体

[0032] 104 聚氨酯涂层

[0033] 201 砂浆喷嘴

[0034] 203 导轮

具体实施方式

[0035] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释发明，并不用于限定本发明。

[0036] 图3为本申请实施例提供的减少导轮磨损异常的方法的流程图，具体包括以下步骤：

[0037] S100：获取线切割机的实时切割参数。

[0038] 其中，实时切割参数指的是切割机在切割过程中的钢线上的张力、导轮槽宽、导轮槽角、导轮聚氨酯材料硬度及切割刀次。实时切割参数的获取通过对线切割机的现场监控实现。

[0039] S200：将切割参数代入预设的导轮磨损模型获取对应机台的导轮磨损率。

[0040] 其中，导轮磨损率模型的公式为：

[0041] 在公式当中，W为导轮磨损率，K为磨合磨损常数，L为槽宽，T为钢线上的张力，θ为导轮槽角，N为切割刀次，H为导轮聚氨酯材料硬度，0.428·sinθ-0.226为钢线与导轮槽的真实接触面积(根据钢线的形状以及V型槽的角度推算出)，K为磨合磨损常数(由导轮聚氨酯材质理化性能、切割模量等共同决定)。

[0042] 具体的，如图4所示，公式中包括的磨合磨损常数K的获取具体包括以下步骤：

[0043] S201：获取预设组数的导轮磨损参数及线切割机实时切割参数。

[0044] 其中，预设数目组的个数需要大于或等于2以满足计算磨合磨损常数K的最低需要。导轮磨损参数包括导轮使用前的槽宽及槽切面面积、导轮使用后的槽宽及槽切面面积。

[0045] S202：分别计算出预设组数中的每一组导轮磨损参数所对应的导轮磨损率。

[0046] 进行计算时，需要利用涂覆硅胶涂覆未使用导轮，对倒模样品1切片后通过二次元投影仪测量槽宽L1及槽切面的面积S1；导轮下机后，清洗干燥，同样用涂覆硅胶涂覆得到倒模样品2，对样品切片后通过二次元投影仪测量槽宽L2及槽切面的面积S2；最后通过导轮槽磨损率 进行计算。

[0047] S203:将预设组数的线切割机实时切割参数与对应的导轮磨损率进行多元回归分析确定磨合磨损常数K的取值。

[0048] 经过S201到S203的步骤得到磨合磨损常数K的取值后，将S100中获取的线切割机实时切割参数代入导轮磨损率模型中，即可求出待测导轮的导轮磨损率。

[0049] S300：根据导轮磨损率判断导轮是否发生异常；

[0050] 将S200中求出的导轮磨损率与预期平均导轮磨损率比较，若待测导轮的导轮磨损率高于预期平均导轮磨损率，则认为待测导轮发生异常；若待测导轮的导轮磨损率低于或等于预期平均导轮磨损率，则认为待测导轮正常。其中，预期平均导轮磨损率为一个经验常数。

[0051] S400：若发生异常，则根据导轮磨损率计算需要调整的工艺参数。

[0052] 需要调整的工艺参数，包括钢线上的张力T，导轮槽角θ及导轮聚氨酯材料硬度H：

[0053] 调整张力

[0054] 调整角度

[0055] 调整材料硬度

[0056] 其中，N为切割刀次，W2为待调整导轮的磨损率，W1为平均导轮磨损率。

[0057] 其中，平均导轮磨损率W1为至少十套导轮的导轮磨损率取算术平均值的结果。

[0058] 调整的工艺参数时，每次只能改变钢线上的张力T，导轮槽角θ及导轮聚氨酯材料硬度H中的一项参数，其他两项保持不变。

[0059] 以上减少导轮磨损异常的方法中，将获取的切割机的实时切割参数代入预设的导轮磨损模型获取对应机台的导轮磨损率，判断导轮是否发生异常，若发生异常，则根据导轮磨损率计算所需调整的工艺参数。本方法能够通过调整导轮的工艺参数减少导轮磨损造成切割异常的情况。

[0060] 具体而言，对于本实施例建立的如下导轮磨损率模型：在获取常数K时，本实施例通过以下内容进行进一步说明。

[0061] 由于实施例一般用于对硅片进行切割，本实施例采用的硅片切割机选用Applied Materials公司的HCT-B5作为实验机床。

[0062] 导轮采取V型槽。

[0063] 切割工艺如下：送线速度为12m/s，切割速度为445μm/min，钢线张力T为25N，导轮间距δGF为0.68m，线弓高度B为0.01m。

[0064] 本实施例提取10组切割实验数据回归建立的导轮磨损率模型，具体数据如下表所示：

[0065]

[0066] 由以上表中数据可知，本实施例中每一组切割参数包含5个数据，分别为槽宽L(单位微米)，钢线上的张力T(单位牛顿),导轮槽角θ(单位度),导轮聚氨酯材料硬度H(单位度),切割刀次N(单位次)。

[0067] 通常实验机床可以根据需要进行选择，如实际生产过程中真实采用的机床等。导轮的选择必须与对应的实验机床吻合，符合实验机床的操作要求。切割工艺可以根据实验机床确定。预设数目组的切割数据选择为10组，其中，具体个数根据实际需要选择，通常数据组数越多，所计算出的后续导轮磨损率越准确。需要指出的是，本实施例采用10组最终计算出的导轮磨损率与采用更多组数据计算的导轮磨损率之间的误差在可接受范围内，这种误差不会对需要调整的工艺参数造成影响。需要指出的是，本实施例中S201到S203的实现是基于确定实验机床和对应切割工艺的前提下实现的。

[0068] 确定以上实验机床、切割工艺和预设的10组切割实验数据后，利用涂覆硅胶涂覆未使用导轮，对倒模样品1切片后通过二次元投影仪测量槽宽L1及槽切面的面积S1；导轮下机后，清洗干燥，同样用涂覆硅胶涂覆得到倒模样品2，对样品切片后通过二次元投影仪测量槽宽L2及槽切面的面积S2；最后通过导轮磨损率 进行计算。本实施例中，根据以上10组数据及实验机床、切割工艺计算出的导轮磨损率如下表所示：

[0069]

[0070] 其中，1至10为以上10组数据对应的组别，下面对应的数字为根据对应组的数据计算的导轮磨损率。根据上表中的10组数据和及上表中的10组导轮磨损率进行多元回归分析即可获得磨合磨损常数K的值。

[0071] 本实施例中，最终获取的K＝3.13，代入以上预设的导轮磨损率模型可以得到公式为：

[0072] 根据以上公式，在线切割过程中，获取切割机的实时切割参数后，即可将获取的切割参数代入上述公式，计算出对应的导轮磨损率。

[0073] 最后，需要调整的工艺参数包括钢线上的张力T，导轮槽角θ及导轮聚氨酯材料硬度H中的至少一项，用公式表述如下：

[0074] 调整张力

[0075] 调整槽角

[0076] 调整材料硬度

[0077] 其中，N为切割刀次，W2为待调整导轮的磨损率，W1为平均导轮磨损率。

[0078] 经验证,目前统计的十套导轮平均磨损率W1为0.168％，切割送线速度为12m/s，切割速度为445us/min。

[0079] 根据以下导轮磨损率模型：

[0080] 即可计算得到待调整导轮的磨损率W2为0.176％。

[0081]

[0082] 根据以下公式：

[0083] 调整张力

[0084] 调整槽角

[0085] 调整材料硬度

[0086] 即可计算得到调整张力为24.8N,调整槽角为85.7°,调整材料硬度为97.3A。

[0087] 以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。本发明专利的保护范围以所附权利要求为准。