[發明專利]超聲波線切割方法及專用設備

無效

• 申請號: 201110372103.7
• 申請日: 2011-11-06
• 公開（公告）號: CN103085179A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發明（設計）人: 趙鈞永
• 申請（專利權）人: 趙鈞永
• 主分類號: B28D5/04
• 分類號: B28D5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及用于固體材料線切割及多線切割的方法及實施該方法的專用設備。

背景技術

現有的專用于固體材料、例如但不限于包括硅、氧化鋁等硬脆晶體材料的線切割及多線切割的方法，通常包括步驟：使用單根或多根切割線通過布線系統排列成包含有至少1條切割線的切割線或切割線網，使切割線做切割運動的同時，使待切割固體材料與切割線或切割側切割線網接觸，通過切割線本身的切割作用，或由切割線攜帶的切割或研磨砂漿的切割作用，實現待切割固體材料的切割，包括晶體錠的剖方，或切片，等等。其中，切割線的切割運動包括例如單向運動、雙向往復運動、旋轉運動、振動及其復合運動等等。

使用現有的線切割方法切割硬脆材料時，通常切割效率較低、切割精度不高，成本高，并且切割終了時被切割材料易產生出線邊緣崩邊等損傷。為此，中國專利說明書ZL03133682.5介紹了采用超聲波振動裝置的超聲波線切割鋸，利用超聲能量輔助金剛石線鋸切割，實現了高效率、高精度、低成本的線鋸方法。但是，這種線鋸需要把超聲波變幅桿與金剛石線的一端固定連接，只能適用于往復走線的短線鋸切割，無法用于單向走線切割，也無法實現連續切割。

中國專利申請CN201010565214公開了一種超聲鋸切機床，其設置有與超聲波發生裝置的變幅桿連接的振動頭，使振動頭與金剛石切割線保持壓力接觸實現金剛石切割線的超聲振動。這種機床雖然實現了金剛石線鋸的連續切割，但是，由于振動頭與高速運動的金剛石切割線接觸會被切割，不僅快速切割消耗振動頭，也使金剛石線發生無效切割磨損，降低了線鋸的有效利用率，并且，由于硬性接觸中難以實現超聲波在多根切割線上的同步傳遞，只能用于單線切割，不能用于多線切割。

發明內容

鑒于以上現有技術存在的缺陷和不足，本發明的目的是提供新型線切割方法，以更為有效、經濟的方式，實現超聲波線切割方法；本發明的再一個目的是，提供實施該新型超聲波線切割方法的專用線切割設備，從而為該方法的工業化提供裝備基礎。

為此，本發明提供了一種固體材料的線切割方法，包括步驟：

(1)設置包含有切割側的至少一根切割線或切割線網：

(2)提供與至少部分切割側切割線接觸的液體，并在其中浸入超聲波發生裝置的超聲發射表面；

(3)使切割線切割待切割固體材料，并啟動超聲波發生裝置；

其中，所述的切割側是指切割線或切割線網的參與切割的一側，在該側的部分位置，通常是中部，待切割固體材料與切割線接觸，通過切割線往復或單向直線運動或旋轉運動實現對待切割材料的切割；其中，所述的液體為任意液體，但優選有利于切割的液體，如參與切割的磨削液、懸浮砂漿、冷卻液、切屑分散液；其中，所述的液體可以是置于容液裝置例如容器或容液槽內的液體或流動的液體，也可以是懸空的、持續流動、且基本上不斷流的液體流，使切割線或切割線網的一部分接觸或浸入所述的液體或液體流中，其中，所述的接觸包含液體的浸沒；其中，所述的超聲波發生裝置的超聲發射表面，可以是超生換能器的超聲發射表面，也可以是超聲變幅桿的超聲發射表面，或者是超聲振子的超聲發射表面，或者是超聲振板的超聲發射表面，或者是超聲聚焦透鏡的超聲發射表面。

本發明中，所述的超聲波發生裝置的超聲發射表面發射的超聲波，可以通過所述的液體傳遞到同樣接觸或浸沒在所述的液體中的部分切割側切割線，使切割中的切割線發生超聲振動，從而實現切割線的超聲波切割。

根據本發明的方法，優選設置所述的與液體接觸的切割線或切割線網部分與所述的超聲發射表面盡可能靠近，并優選所述的超聲發射表面正對所述的切割線或切割線網與液體接觸的部分，這樣有利于獲得高的超聲傳遞效率。

根據本發明的方法，所述的超聲發射表面在所述的液體中可以選擇任意的朝向，但優選與切割方向一致的朝向或與切割方向相反的朝向，以獲得其所發射的縱波超聲波的振動方向與切割方向一致的效果，提高超聲切割的效率和質量。

根據本發明的方法，所述的切割線的切割方向可以是從待切割物體下方向上方切割、也可以是從待切割物體上方向下方切割，或者從待切割物體的左側向右側切割、或者從待切割物體的右側向左側切割；其中，對于固結磨料切割線的情況，優選從待切割物體的左側向右側切割、或者從待切割物體的右側向左側切割。

超聲發射表面在所述的液體中可以選擇任意的朝向，但優選與切割方向一致的朝向或與切割方向相反的朝向，以獲得其所發射的縱波超聲波的振動方向與切割方向一致的效果，提高超聲切割的效率和質量。