1、 第 期 第 期 文章编 号 ： （ ） 硬 脆 材 料 的环 形 电镀 金 刚石 线 锯 加 工 试 验 研 究 盂剑峰 韩 云鹏 葛培琪 （ 山东大学 济南 ） 摘 要 本文利用环形 电镀金刚石线锯对硬脆材料 单晶硅 、 陶瓷进行 了切割试 验 ， 究 了锯切 力 、 料加 工表面质 研 材 量及锯丝 的磨损。研究发现 ， 相同加工参数下 ， 在 切割 陶瓷时 的法 向力 与切 向力之 比小于单 晶硅 ， 与磨 削相 比 ， 线 锯 加工的法 向力与切 向力之 比非 常小 ； 在本实验条件下 ， 单晶硅 和 陶瓷 均为脆性 去除方 式 ； 因为 陶瓷 断裂韧 性高 ， 同样 加工条件下 ，
2、 在 陶瓷加 工表 面质 量优 于单晶硅 ； 恒进 给压力条件下 ， 锯丝速度增 加 ， 粗糙 度值 略微减小 ， 恒进 给 压力增加 ， 粗糙 度值明显增大 ； 丝首 先在焊 口处断裂 ， 锯 由于锯丝不 能 自转 ， 沿锯丝 圆周方 向磨损不 均匀 。 关键词 硬脆材料 ； 环形电镀金刚石线锯 ； 加工试验 文献 标 识 码 中图 分 类 号 （ ， ， ） ， ， ， ， ， ? ? 随着科 学技 术 的不 断发展 ， 晶硅 、 程 陶瓷 等硬 单 工 脆 材料 在半 导体 工业 、 械工 业 、 化工 业 等领 域 的应 机 石 用 越来 越广 泛 。切 片 是 材 料 加 工 的 一
3、道 重 要 工 序 ， 其 采用 电主轴 和变频 调速 器 ， 现 了主轴 的无 级 调速 ， 实 即 锯丝速度的无级调速 ； 了使进给速度能够 自动适应 为 锯丝 的切 割能 力 ， 利 于保护 锯丝 ， 件进 给采 用 恒压 有 工 加工质量的好坏直接影响后续工序 的加工及最终加工 质 量 。环形 电镀 金 刚石线 锯切 片这 一新 的加 工 技术 具 有 切缝 窄 、 切 效 率 高 、 片质 量 好 、 环 境 污染 小 等 锯 切 对 优 点 。因此 ， 对这 一 加 工 技 术 进 行 深 人 系统 的试 验 研 力进给方式 ； 冷 却。环 形 电镀 金 刚石锯 丝长 度 为 水
4、， 直径 金刚石磨粒平均尺寸为 ， 。 试 验 以锯丝 速度 、 进给 压力 、 恒 材料 作为 可 变 的 因 究， 揭示加工工艺参数与锯切力 、 加工质量 、 锯丝磨损 问的关 系具 有重 要意 义 。 素， 考察材料的锯切力 、 加工质量 、 锯丝磨损等。 被 加 工硬脆 材 料为单 晶硅 、 东大 学 自制 的 山 陶瓷 ， 其性 能如 表 所示 。 试 验 设 置 环形 电镀金 刚石 线锯 加 工 机 床 为 自己设 计 ： 过 通 山东省 自然科学基金资助项 目（ ） 孟剑 峰等 ： 硬脆材料 的环形 电镀金 刚石线锯加工试验研究 表 陶 瓷 与 单 晶硅 的材 料 性 能 的 ，
5、 法 向力 时无 退让作 用 。另 外 ， 刚石 线锯 加 工 与 受 金 磨 削加工 不 同之处 还 在于金 刚石锯 丝在 切割 过 程 中锯 丝整 个加 工 面受 到 工 件 的夹 持 作 用 ， 要 较 大 的切 向 需 力来 克 服切 屑和加 工 表面对 锯 丝 的摩 擦 。所 以线锯 加 工 时力 比 小 于磨 削时 的力 比 ， 。 表 面微 观形 貌分 析 图 图 分别 为单 晶硅 和 、 陶瓷 在锯 丝速 度 试 验 结 果 及 讨 论 加 工 工艺参 数对 锯切 力 之 比的影 响 为 ， 恒进 给 压力 为 时 的加 工表 面 微 观形 貌 图。 图 图 为法 向锯切 力
6、与切 向锯 切力 之 比 、 （ ） 的变化 曲线 。可 以 看 出 ， 陶瓷 的 比值 在 之 间 ， 晶硅 的范 围为 单 。 陶瓷 比值 小 于单 晶硅 ， 因为对 于单 晶硅 ， 此加 工 条 是 在 件 下 ， 给速 度在 之 问 ， 进 至 而 切割 陶瓷 时 ， 给 速 度 在 进 至 范围内， 加工 陶瓷时进给速度与锯丝速度 相 比非常小 ， 小于加工单 晶硅 的进给速度与锯丝速度 之 比， 而进 给速 度与 锯丝 速度 之 比越 小 ， 比 力 越 小。 图 单 晶硅 线锯 加 工 图 霍 晕 蝼 （ 丝速 度 ： ， 锯 恒进 给压 力 ） 锯丝速度 ， （ ） 图 锯丝速度对力 比的影 响（ 恒进给压力 ） 霍 量 趟 图 陶 瓷 线 锯 加 工 图 （ 丝速度 恒 进给压力 ） 锯 ， 恒 进 给应 力 （ ） 图 恒 进给压力对力比的影响 （ 丝速度 锯 ）
