一种多线切割机整体附加张力检测方法与流程

本发明属于切片加工专用设备技术领域，具体涉及一种多线切割机整体附加张力检测方法。

背景技术：

多线切割机是一类高效的切片加工设备，其原理是金刚线在高速运动对待切割材料进行切割，将待切件同时切割为数百或数千片薄片，具有切割效率高、材料损耗低等优点，广泛应用于单晶/多晶硅、蓝宝石、碳化硅、水晶、磁性材料、人造宝石、陶瓷玻璃等硬脆性材料的加工。多线切割机加工过程中断线率是设备优先考虑的一个核心性能指标，断线故障不仅使昂贵的加工材料报废，直接造成经济损失，还导致设备非正常停机，断线后重新布线、处理故障等浪费大量的工时，大大增加设备操作者的劳动强度。为避免断线，多线切割机要求切割线张力精确恒定于某一范围，该功能由多线切割机切割线张力控制系统保证，张力检测与调节装置是张力控制系统的核心部件，其张力检测准确性、工作可靠性对于实现切割线高精度张力控制、避免发生断线故障具有重要意义。

多线切割机台的切割效率绝大部分取决于切割工艺的设定，其中包括切割张力、线速度、切割速度、切割液温度等。切割张力的设定是切割工艺中比较重要环节，直接影响机台的切割效率。切割张力与附加张力存在一定的关系，切割张力的设定需要考虑的因素主要有两个：金刚线破断张力、机台整体附加张力。例如检测的机台附加张力大，那么切割张力的设置就要相应的减少。现有文献资料中，切割张力的检测、校正的资料很多，但针对多线切割机的附加张力的检测还未见有报道，而本发明提出的整体附加张力检测的方法对于多线切割机切割张力的设置是很有必要的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种多线切割机整体附加张力检测方法，检测出的附加张力可作为切割机的切割张力设置的重要依据，避免切割张力设置过大而引起断线情况。

本发明采用以下技术方案：

一种多线切割机整体附加张力检测方法，将母线线径为50～80μm的金刚线设置在多线切割机上并进行布线，测量所述多线切割机非切割状态下稳定运行的极限走线张力，通过所述金刚线自身的破断张力与极限走线张力之差得出多线切割机整体附加张力。

优选的，包括以下步骤：

s1、选用拉力性能稳定的金刚线，通过拉力机测量出金刚线破断张力；

s2、在待检测机台上布置金刚线网；

s3、将步骤s2待检测机台在非切割状态下运行，往复进返线完成调试；

s4、在加载过程中完成进返线周期后，加载张力一次；

s5、进行多次往复加载直至金刚线断裂，确定待检测机台的最终施加张力值；

s6、计算得出待检测机台的整体附加张力。

优选的，步骤s2中，初始张力为1～15n，线网宽度不少于主辊长度的1/3，线速为5～20m/min。

优选的，步骤s3中，线速度为100～2100m/min，加减速时间为4～8s，进线量为400～4000m，返线量为400～4000m。

优选的，所述进线量与返线量相同，往复周期为2～4次。

优选的，步骤s4加载过程中，线速为所述待检测机台的额定最高线速度，加减速时间为所述待检测机台的最小加减速时间，进线量是返线量的85％～95％。

优选的，所述进线量为500～1000m，所述返线量为495～950m，加载张力为0.1～1n，往复周期2～4次。

优选的，所述整体附加张力ft具体计算如下：

ft＝fj-(fd-△f)

其中，fj为金刚线破断张力，fd为待检测机台最终施加张力值，△f为加载张力。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明多线切割机整体附加张力检测方法通过将母线线径为50～80μm的金刚线设置在多线切割机上并进行布线，测量所述多线切割机非切割状态下稳定运行的极限走线张力，通过所述金刚线自身的破断张力与极限走线张力之差得出多线切割机整体附加张力，附加张力值可用来衡量多线切割机整体结构运行稳定程度，若附加张力值较高，说明切割机运行存在问题，可及时调整切割机的运行状态，可减少切割过程中断线情况；

进一步的，本方法在非切割运行状态下进行，并逐步增加张力，直至金刚线断线，此检测方法准确度高，在非切割状态下运行，往复进返线完成调试后，在加载过程中完成进返线周期后，加载张力一次，然后进行多次往复加载直至金刚线断裂，确定待检测机台的最终施加张力值，切割机台上各结构区域的附加张力检测较为困难，检测结果处理量大，可避免区域检测的繁杂环节以及检测结果处理带来的误差。

进一步的，多线切割机主辊上布完整的线网需要金刚线约3公里左右，本方法对布线网有宽度限制，有效避免金刚线的浪费，节省了布线网时间；

进一步的，加载过程中采用最高限速、最低加减速时间，为准确检测出机台施加最大的附加张力，进线量与返线量存在差值，避免了往复弯折断线概率。

综上所述，本发明方法适用于不同型号、厂家的切割机台，检测机台范围广，操作简单方便，不需要对机台进行改造、额外添加辅助设备，检测成本低，易推广。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明方法流程示意图；

图2为本发明多线切割机结构示意图。

其中：1.金刚线；2.放线轮；3.放线端排线轮；4.放线端导向轮；5.放线端张力臂；6.主辊；7.收线端张力臂；8.收线端导向轮；9.收线端排线轮；10.收线轮。

具体实施方式

附加张力是指除多线切割机对金刚线施加的切割张力外，机台由于自身结构设计等问题对金刚线额外附加的张力。整体附加张力等于金刚线破断张力与非切割状态下稳定运行极限走线张力之差。由于多线切割机的主辊、导线轮系统、张力调节系统、排线系统的整体设计同步性存在差异，机台在运行过程中会对金刚线施加非切割的张力。如导向轮系统中从动导向轮本身转动惯量、轴承灵活，在加减速过程中会对金刚线施加额外非切割的张力。切割机各结构区中存在附加张力波动，检测各区域的附加张力过程复杂，检测结果处理方式困难。

请参阅图1，本发明提供了一种多线切割机整体附加张力检测方法，包括以下步骤：

s1、选线：选用拉力性能稳定的金刚线，拉力机测量出金刚线破断张力fj。金刚线的母线线径为50～80μm。

s2、布线：所检测机台上布金刚线网。初始张力为1～15n，线网宽度不少于主辊长度的1/3，线速为5～20m/min。

s3、调试：机台非切割状态下运行，完成往复进返线。线速度为100～2100m/min，加减速时间为4～8s，进返线量均为400～4000m，进线量与返线量相同，往复周期为2～4次。

s4、加载：加载过程中完成进返线周期后，需加载张力△f一次。线速为机台额定最高线速度，加减速时间为所述待测机台的最小加减速时间，进线量为500～1000m，返线量设置为495～950m，进线量是返线量的85％～95％，加载张力△f为0.1～1n，往复周期2～4次。

s5、断线：多次往复加载后，金刚线断裂，机台最终施加张力值fd。

s6、推算：整体附加张力ft＝fj-(fd-△f)。

实施例1：

加载张力的优化：加载张力△f的大小呈增减过程，可以更加准确的检测出最终施加张力值fd。

本实施例中采用性能稳定母线直径为80μm的金刚线，使用拉力机测量出的金刚线破断张力fj为20.8n。

请参阅图2，金刚线1依次通过放线轮2、放线端排线轮3、放线端导向轮4、放线端张力臂5、主辊6、收线端张力臂7、收线端导向轮8、收线端排线轮9和收线轮10进行布线，布线过程中初始张力为10n，线速度为0.5m/min，布线网宽度为80mm。启动切割机，在非切割状态下运行，以线速度为1000m/min，加减速时间为6s，进线量和返线量为1000m，进行往复三次。

在初始张力10n的基础上，加载2n张力，以机台最高线速度为运行线速度，额定最小加减速时间为加减速时间，进线量为500m，返线量设置为495m，非切割状态下往复三次。

重复上述过程三次，金刚线依然未断，再继续加载0.5n张力，运行过程中金刚线断裂，最终机台施加的张力值fd为16.5n。

根据整体附加张力ft＝fj-(fd-△f)，则检测机台的整体附加张力为4.3n。

从切割角度考虑，附加张力越小代表切割机结构设计越好，对金刚线的破断张力就浪费越小。多线切割机的附加张力值越小则张力控制越好，越有利于切割，本质上说明多线切割机各系统附加在金刚线上的负面影响越小。本专利提出采用金刚线在多线切割机上进行布线，测量多线切割机非切割状态下稳定运行的极限走线张力，通过金刚线本身的破断张力与极限走线张力之差得出多线切割机整体附加张力。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。