产品名称全动金刚石线切割机金刚石线切割机

光伏硅片金刚石线多线切割机切割参数优化研究的开题报告一、选题背景光伏硅片作为光伏发电的重要材料，随着光伏行业的发展，其生产和加工技术也得到了快速的发展和提升。

硅片的切割是光伏硅片生产中的重要工艺环节，切割品质和效率的提高直接影响到产品的成本和质量。

金刚石线切割机是目前光伏硅片切割的主要工具，其切割速度快、切割成本低、切割精度高、切割裂纹少等优点，使其成为了光伏行业中不可替代的重要设备。

然而，由于切割参数的优化程度不同，同一批硅片在不同切割条件下可能会出现大小不一、表面粗糙、裂纹加重等缺陷，影响了硅片的加工效率和产品质量。

因此，本文拟通过对金刚石线切割机切割参数进行优化研究，在提高切割效率、降低切割成本和减少硅片表面缺陷的同时，提高硅片的质量和产量，推动光伏行业的发展。

二、研究目的和意义本文旨在通过对光伏硅片金刚石线多线切割机切割参数的优化研究，探索提高硅片切割质量和效率的方式，具体包括以下方面：（1）对金刚石线切割机进行必要的改造，提高其工作效率和稳定性；（2）通过对切割机的切割参数进行研究和优化，实现硅片的高效、高质量切割；（3）研究切割参数对硅片表面缺陷、硅片厚度、硅片损耗等影响，建立优化模型，实现最佳切割参数选择。

通过对金刚石线切割机切割参数的优化研究，可以提高硅片的加工效率和产品质量，降低成本，提高产量，具有重要的实际意义和应用前景。

三、研究内容和方法1. 研究内容（1）对金刚石线切割机进行必要的改造，提高其工作效率和稳定性。

（2）考虑到硅片尺寸的不同，分别选取合适的硅片进行实验。

（3）通过实验研究不同切割参数下硅片切割质量、切割成本和切割效率的变化规律。

（4）通过图像处理技术和表面缺陷分析技术，对硅片表面缺陷、硅片厚度和损耗率等指标进行评价和分析。

（5）建立切割参数优化模型，确定最佳切割参数方案。

2. 研究方法（1）根据现有硅片切割生产工艺，改进金刚石线切割机的结构和控制系统，提高硅片的加工效率和产品质量。

金刚石丝锯精密切割及其制备技术康仁科教授精密与特种加工教育部重点实验室大连理工大学机械工程学院精密切割加工是制备半导体和光电晶体基片的主要加工工艺之一，在微电子、光电子器件的制造过程中占有很高的地位。

而随着微电子和光电子技术飞速发展，对半导体和光电晶体的切割加工提出更高要求。

高效率、低成本、高精度、窄切缝、小翘曲变形、低表面损伤、低碎片率、无环境污染等是目前半导体和光电晶体的切割加工的新趋势。

现在，硬脆晶体材料切割方法有金刚石圆锯切割、带锯切割、线锯切割。

金刚石圆锯有分为金刚石外圆据和金刚石内圆锯两种；带锯分为钢带据、金刚石带锯、钢片锯三种；线锯分为钢丝锯、金刚石串珠锯、金刚石丝锯三种。

金刚石外圆锯切割技术金刚石外圆锯切割技术是应用较早的切割方法，外园周上电镀金刚石的圆锯片直径在200mm左右，最大可达400mm。

多用于宝石、石英、铁氧体、陶瓷等材料的切断、切槽等。

优点是：结构简单、操作容易、刀片价格便宜；缺点是：刀片较厚、锯口宽、材料损耗较大、切割面的平行度较差、只能切割小直径或较薄工件。

金刚石外圆锯典型的应用就是在IC制造中将硅片切割成分离的芯片。

金刚石内圆锯（ID）切割技术金刚石内圆锯（ID）切割技术示意图金刚石内圆锯切割技术的优点是：1.刚性好，可做的很薄，达到0.1mm；2.切片精度高，直径200mm晶片的厚度差仅为0.01mm；3.设备低廉，所用切割机价格仅为其它工具多使用切割机价格的1/3——14；4.每片都可以进行径向调整和切片厚度的调整；5.小批量多规格加工时，具有灵活的可调性。

缺点是：1.切片表面损伤层较大；2.刀口宽，材料损失大；3.生产率低，每次只切割一片；4.只能切割直线，无法切割曲面；5.只能切割直径小于200mm的晶片。

带锯切割金刚石带锯是以电镀金刚石磨料或镶焊金刚石烧结块为主题的环形锯条，带锯出现于20世纪50年代，我国八十年代才开始研制该类设备。

优点是：锯切速度快，刀具材料消耗少，噪音小。

金刚石线切割机的工作原理及分类1.准备工作：确定切割位置，清理工作区域以确保安全，检查切割机的刀盘和切割线是否正常。

2.固定工件：将待切割的石材或其它材料固定到工作台上。

3.开始切割：启动金刚石线切割机，将切割线轻轻接触工件表面，然后逐渐加压，开始切割。

在切割过程中，操作人员需要保持稳定，掌握好切割速度和切割深度，以避免切割线断裂或工件损坏。

4.按要求进行切割：根据需要切割出的形状，操作人员可以通过改变切割速度、切割深度和切割角度来实现。

在切割过程中，也需要不断加冷却剂以防止切割线过热。

5.完成切割：当切割完成后，关闭切割机，等待切割线停止旋转后再慢慢取出切割线。

同时，及时清理工作区域，保持整洁。

1.手持式金刚石线切割机：体积小巧，操作方便，适用于对小块石材进行切割。

手持式金刚石线切割机通常由一个手柄和一个切割机头组成，操作人员可以手持切割机头直接进行切割。

2.台式金刚石线切割机：体积较大，功率较高，适用于对大块石材进行切割。

台式金刚石线切割机通常由一个固定的台面和一个移动的切割机头组成，操作人员可以将工件固定在台面上，然后通过控制切割机头的移动来进行切割。

3.数控金刚石线切割机：采用数控技术控制切割过程，具有高精度和高效率的特点。

数控金刚石线切割机通常由一个控制系统和一个切割系统组成，可以实现自动切割和切割路径的精确控制。

4.全自动金刚石线切割机：集成多种功能，可以实现全自动化的切割过程。

全自动金刚石线切割机通常包括切割系统、控制系统和负载系统等部分，可以实现自动装卸工件、自动定位和自动切割等功能。

总之，金刚石线切割机通过金刚石线对材料进行切割，其工作原理主要包括准备工作、固定工件、开始切割、按要求切割和完成切割等步骤。

根据结构和使用方式的不同，金刚石线切割机主要分为手持式、台式、数控和全自动等类型。

金刚石线切割机的切割原理及分类一、金刚石线切割机金刚石线切割机原理金刚石线切割机装有一个绕丝筒。

绕丝筒在高速旋转的同时进行往复回转运动进而带动金刚石线做往复运动，金刚石线被张紧轮所张紧，为增加切割的精度和切割面的平整度，会安装导向轮进行导向[1]。

通过自动控制工作台向金刚石线方向不断地进给，或是控制金刚石线向工作台方向不断进给，从而使金刚石线与被切割物件间不断产生磨削进而产生切割运动。

金刚石线锯切割优势当被加工材料不导电且需要采用线切割的方式进行加工时，电火花线切割机不再适用，此时金刚石线切割机的加工优势便显现出来，金刚石线切割机同时适用于导电材料和不导电材料（硬度要比金刚石线小）的切割。

因此，金刚石线切割机被广泛用于各种金属和非金属及复合材料的切割，如陶瓷、玻璃、岩石、宝石、玉石、陨石、单晶硅、碳化硅、多晶硅、耐火砖、环氧板、铁氧体、PCB以及建筑材料、牙科材料、生物材料及仿生复合材料等，特别适用于切割高硬度、高价值、易破碎的各种脆性材料[2-3]。

金刚石线切割机常用的金刚石线主要为电镀型金刚石线1、电镀型：用电镀的方法在金属丝上沉积一层金属（一般为镍和镍钴合金），并在金属内固结金刚石磨料制成的一种线性超硬材料工具。

金属镀层是结合剂，金刚石磨料则用于切削加工。

基材是否为环形基材种类金刚石磨料电镀金刚石长切割线环形电镀金刚石切割线单根钢丝基体金刚石切割线多根钢丝基体金刚石切割线不带金属衣的普通金刚石切割线带金属衣的金刚石切割线电镀金刚石切割线目前人们研究和应用较多的是截面为圆形的单根钢丝的金刚石长切割线和环形电镀金刚石切割线。

电镀金刚石长切割线是指采用电镀的方法将金刚石磨料固结到有头的金属基体上形成的切割线，常用基体截面形状为圆形，一般为0.12～0.5mm，主要用于硅晶体、蓝宝石的切割加工。

环形电镀金刚石切割线是指将金刚石磨料电镀到环形金属基体上形成的切割线。

该类切割线使用时一般缠绕到几个导轮上进行单向循环切割，切割过程中无需换向，因此切割速度高。

金刚石线切割机安全操作及保养规程摘要金刚石线切割机是一种专业化的石材加工设备，用于切割大理石、花岗岩、人造石等各种石材。

由于其高效率和精准度，近年来受到越来越多的广泛应用。

然而，由于其使用过程中存在较高的危险性，因此，为了保障使用者的安全，本文将从操作和保养两方面介绍金刚石线切割机的安全规范。

一、金刚石线切割机的安全操作规范1.1 前期准备在进行金刚石线切割机的操作之前，必须先进行前期的准备工作：•确保机器没有故障，没有松动等问题•上述检查完成之后，还要进行相关的安全装置检查以及各种润滑油，水箱、线轮、夹头等部件的检查1.2 环境安全机器在正常工作时会产生大量的噪声和粉尘，并且切割时会产生很高的温度，因此在操作前还需确保以下内容：•机器要放置在平稳的地面上，以免机器晃动导致工作过程中安全隐患；•机器周围的工作区域应该保持通风、清洁，以减少粉尘对人员的危害；•操作人员必须佩戴安全防护用品，如口罩、护目镜、手套、耳塞等。

1.3 操作流程使用金刚石线切割机的过程中应遵循以下操作流程：1.打开电源开关，确认电机、线轮等部件正常运转。

2.关注机器的水流量和水压，保持与设备要求相符。

3.调节速度，使其与切割物的硬度相匹配。

4.将切割物放入夹头中，使用夹头锁牢固定。

5.启动切割机，确保夹头正常运转。

6.维持适当的线张力，确保线轮和线的正常工作。

7.在操作过程中，随时关注设备的运转状态，并排除故障，如线绞轮、钻头、气泵等问题。

二、金刚石线切割机的保养规范为了延长金刚石线切割机的寿命，提高设备的效率以及精度，必须对其进行定期维护。

2.1 保养周期建议对金刚石线切割机进行以下周期性保养：•日常保养: 对设备进行常规清洗，检查设备的各部分部件是否接触松动。

•每周保养：清洗机器、更换线，检查及更换电线、线轮、水泵、夹头等易损件。

•每月保养：更换适当的润滑油，检查设备的稳定性及电磁流量计是否正常。

•季度性保养：将所有配件和电线检查一遍，进行必要的调整。

深圳华州精控：壹捌陆捌贰叁玖贰零陆贰金刚石单线切割机程序设计线切割的工作原理是使用一根带有金刚石颗粒的钢丝线，对工件进行往复摩擦产生切削达到加工目的。

线切割机主要用在对石英，大理石，陶瓷，磁性材料，玉石，蓝宝石，单晶硅等的粗切割加工方面，它具有能够切割大尺寸物，并且切割速度快等优点，并且与用锯等切割加工相比，它还具有省材料，切割表面光滑，耗材成本低等优点，可以预见，在未来一段时间内，采用线切割方式切割硬脆等石料还会是主流。

市场上金刚石线切割机类型主要有单线单工位切割机、单线多工位切割机、多线切割机等。

以上机器用处有所不同。

单线单工位切割机主要是用来对大物料进行开方的，单线多单工位切割机主要是用来对中型物料进行开方的，多线切割机是用来对小型物料进行更精细的切割加工，一次可以切割很多片，切割效率高。

本文主要对单线切割机的程序设计进行叙述。

线切割机的程序设计包括两部分：触摸屏程序设计及PLC程序设计。

触摸屏程序设计）触摸屏是人机接口，它体现的设备是否便于操作，功能是否完善等。

单线切割机触摸屏程序需要以下几个功能：1）为了操作方便，在主控页面要有穿线模式开关按钮、张力开关按钮、循环停机按钮、收放线方向切换按钮、张力设定及切割线速度设定输入框等。

同时也要有走线模式和切割模式切换按钮。

2）要能够实时显示当前切割任务要切割的总高度、已经切割的高度、任务完成要花费的总时间、已经花费的时间等。

3）要有切割工艺设置页面，设置切割每一段时要切割的高度、切割时的线速度、上下摇摆幅度等。

4）手动操作调试页面，设置每个轴的正负软限位等。

5）PID参数设置页面、收放卷参数设置页面、排线设置页面等。

PLC程序设计）PLC最好是采用基于CodeSys系统的PLC，其优点是PLC硬件功能强大，同步指令及工艺库也比较丰富，便于实现同步控制。

对于单线金刚石线切割机的PLC程序设计，需要注意以下几点：1）张力打开时，张力轴和收放卷轴的使能顺序打开，及张力值的逐渐递增，而不是瞬间增大。

金刚线线切割设备工作原理Diamond wire cutting equipment is a type of cutting technology that uses a wire with diamond segments to cut various materials such as concrete, stone, and metal. 金刚线切割设备是一种使用带有金刚石片段的金刚线来切割混凝土、石材和金属等各种材料的切割技术。

The working principle of diamond wire cutting equipment involves the use of a continuous wire loop embedded with diamond segments that are pulled through the material to be cut. 金刚线切割设备的工作原理涉及使用嵌有金刚石片段的连续线圈，通过被切割的材料拉动。

One perspective to consider when discussing the working principle of diamond wire cutting equipment is the mechanical process involved in the cutting. 进行讨论金刚线切割设备工作原理时应考虑的一个角度是切割中涉及的机械过程。

The wire is constantly pulled through the material, and as the diamond segments come into contact with the material, they are able to cut through it due to the hardness and abrasive properties ofthe diamonds. 金刚线不断由材料拉过，当金刚石片段接触到材料时，由于金刚石的硬度和磨蚀性能，它们能够切割材料。

1金刚石线切割20世纪90年代，国际上为了解决大尺寸硅片的加工问题，采用了线锯加工技术将硅棒切割成片。

早期的线锯加工技术是采用裸露的金属线和游离的磨料，在加工过程中，将磨料以第三者加入到金属线和加工件之间产生切削作用[1]。

这种技术被成功地用于对硅和碳化硅的加工。

为了进一步缩短加工时间，以及对其它坚硬物质和难以加工的陶瓷进行加工，人们将金刚石磨料以一定的方式固定到金属线上，从而产生了固定金刚石线锯。

3.1金刚石线切割的原理图3.1金刚石线切割原理图如图3.1高速往复运动的切割线带动砂浆到切割区，使砂浆中的研磨颗粒(SiC颗粒)与硅棒表面高速磨削，由于研磨颗粒有非常锐利的棱角，并且硬度远大于硅棒的硬度，所以硅棒与线锯接触的区域逐渐被砂浆磨削掉，进而达到切割的效果，同时砂浆也可以带走磨削中产生的大量热[2]。

在对金刚石线锯切割机理的认识过程中，许多研究者认为，金刚石磨粒的微观切削运动是一个滚动、嵌入过程，提出了“滚动 -嵌入”模型。

Li 等人提出锯丝施加在磨粒上的力带动磨粒沿切削表面滚动，同时压挤磨粒嵌入切削表面，从而形成剥落片屑和表面裂缝，形成宏观的切割作用。

重点研究了磨粒嵌入工件时的应力分布和作用，发现磨粒对材料的最大剪切应力发生在微观切削表面之下，据此对磨料的选择进行优化。

Kao 等人指出在“滚动 - 嵌入”模型中，磨粒的运动除滚动和嵌入外，还包括刮擦，三者共同形成切削作用。

Bhagavat等人则在这个模型中考虑了磨浆的作用并认为，在锯丝带动游离磨料切割硅锭的小区域内，锯丝与磨浆的运动构成了一个弹性流体动力学环境，用有限元方法分析锯丝与硅锭间的磨浆弹性流体动力学模型，得到磨浆薄膜厚度和压力分布关于走丝速度、磨浆粘度和切割条件的函数，还得出结论：磨浆薄膜厚度大于平均磨粒尺寸，是磨粒的流动产生了切削[3]。

3.2 金刚石线切割的导线轮根据切割材料直径不同和设备制造厂家的技术考虑导线轮有2轮、3轮、4轮不等，安装方法有2轮平行、等边三角形或梯形，如图3.2所示。