[实用新型]固定磨料锯线

说明书

技术领域

本实用新型涉及用于切割硬脆材料的固定磨料锯线的领域，更具体地，本实用新型涉及其中磨料颗粒被压入并保持在单丝外层中的单丝锯线。 

背景技术

当前，用于切割诸如石英(用于例如石英晶体振荡器或者光罩)、硅(用于例如集成电路晶片或太阳能电池)、砷化镓(用于高频电路)、碳化硅或刚玉(例如用于蓝光二极管衬底)、稀土磁性合金(例如用于录音磁头)或者甚至天然或人造石的昂贵的硬脆材料的主要技术通过非常薄的碳素钢的高张力锯线来进行。尽管所用的线被称为“锯线”，但是其是用以粘性悬浮液的方式(通常为聚乙二醇中的碳化硅颗粒的悬浮)供应到线的磨料颗粒来研磨材料并锯切。该方法通常被称为“松散磨料锯切”，并且是一种“第三主体锯切”(第三主体是磨料)。 

然而，该“松散磨料锯切”越来越有压力，因为其高消耗成本(磨料和线)，其高环境成本(悬浮液的再利用和丢弃)以及其高操作成本(悬浮液管理)。因此，该技术日渐被转变为“固定磨料线锯”，并且尤其在切割诸如刚玉的最硬的材料时。 

在‘固定磨料线锯切’中，磨料与线之间的相对运动被设为零：磨料固定到线。这使之具有一些重要优点： 

线磨损更小，这是由于颗粒与线之间无冲击。因此，更佳地使用消耗品。 

颗粒的整个冲量被传递到工件：在线与工件之间不存在颗粒的“粘合与滚动”。 

不再需要将液体载体供应到线与工件之间：悬浮液和其麻烦的管 理能够被消除。然而，冷却液仍然是必须的来以可控制方式保持工件和锯线的温度，并且以冲走切屑。 

在用过的线的情况下，用过的颗粒被丢弃。无需采用单独步骤来分离切屑和磨料(为了重复使用)。 

由于期望将磨料颗粒固定到线衬底上，因此还具有使线的总直径(包括固定磨料颗粒)应尽可能薄的要求。由于被锯切的材料通常昂贵，因此强制具有低锯痕宽度，以减少该昂贵材料的损失。因此固定磨料锯线应尽可能薄，这限制了线衬底的尺寸。目标在于具有使线总体薄于150微米。 

另一方面，存在固定磨料锯线必须能够维持锯切过程期间产生的张力而不断裂的要求。线的张力越高，越多的侧向力能被传递到工件上，借此能够实现越高的切割速度。流线锯中的操作线张力至少为10牛顿，典型地为25牛顿，有时为40牛顿或更多。因此，将非常高张力的钢线用作线的芯部，因为这样的线在模量和最终的拉伸强度方面最佳，这是必要的以能够使线较薄。 

磨料颗粒还必须被固定到线上，因为锯切通常以前后运动来进行，该运动是一种趋于使颗粒在它们的位置范围内摆动。因此，锯线横截面积的较大一部分专用于保持磨料颗粒的层上，这使得强度要求更为困难。 

最后，线必须能够以足够长的长度输送，因为在多环线锯中，实际上线的一定长度需要穿过幅面：根据机器类型和环的数量，该幅面在500米至1500米之间变化。在多环线锯中，单线以并排环的形式在带槽铰盘上穿过。平行布置的线环的对应表面被称为幅面。更通常使用的名字是多线锯，这实际上用词不当，因为在幅面中仅存在一根线。线因此必须被以至少10千米的长度被供应，以使用在机器上。 

当前所基于的三种主要方式被用于提供生产固定磨料锯切线的可变选择。 

第一种方式由熟悉制造金属基固定磨料工具(诸如锯片)的技术人员采用，其中，通常为金刚石的磨料颗粒通过包括金刚石颗粒的镍 电解液借助电镀或无电沉积嵌入在镍涂层中。EP0 982 094中描述了一个实施例，其中，金属线(给出不锈钢线的实施方式)被涂覆有镍和金刚石。然而，所达到的涂覆速度很慢。 

第二种方式由试图将他们的知识运用在用于磨料的有机粘合剂上的化学领域的技术人员采用，以制造固定磨料锯线。存在许多实施例，US 6,070,570、EP 1 025 942和WO 2005/011914是其中三个实施例。US 2 973 478是该技术的特别早期的实施例。尽管这导致成本效益并且是将磨料固定在通常为金属的线上的有效方式，但所形成的切割速度比所提及的其它方式中获得的速度低。 

EP 0 081 697描述了一种用金刚石颗粒包覆线的方法和设备。首先通过将线绕其轴线卷绕的硬化轮中的一个或两个的反复的轴向运动从该硬化轮之间放出在包覆金刚石颗粒之前被涂覆有铜或镍层的线。之后通过以电解方式施加外层将金刚石固定就位。该方式提供了生产量和产品质量方面的优点，并且允许生产相当长的长度。