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毕业设计（论文） 译文及原稿 译文题目 ： 线锯 过程中凹凸不平面 的 损伤情况 原稿题目 ： ue 稿 出处 ： 2011， 12(6)： 941浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 外文翻译 1 线锯过程中凹凸不平面的损伤情况 摘要 ： 线锯工艺被 被广泛用于硅晶片生产与高收益、 低表面损伤 的 太阳能电池和微电子产业。 这个线锯过程 是 用于机器 切割脆性材料从而得到高 韧性 ， 高 收益和低表面损伤的。线锯工艺也可用于切割混凝土和岩石，土木工程 。 在这研究中，通过改变工艺参数进行了试验参数的研究，以确定表面粗糙度损坏 。延性 材料 的穿晶 断裂和脆性断裂的晶间破坏 的切割表面可以在电子显微镜照片中观察到。涉及 粗糙度破坏过程 的损伤模型的参数是 可以得到的。 这个损伤模型预测粗糙度损害令人满意。 该 模型显示这种 粗糙度损伤 比率 是 进给速度 与 线速 度成正比 。提高效率的过程在 于 不增加粗糙度损伤 而通过增加进给速度 正比线速 度的比率 。 线张力不影响粗糙度损伤。 但是，导 线的 性能影响 粗糙度损伤。导线的 砂砾半径 越小和 砂粒间距 越短则 粗糙度损伤 越少 。 关键词 ： 陶瓷， 损伤模型 ， 韧性加工 ， 粗糙度 ， 线锯 1 介绍 硅晶片用于太阳能电池和微电子学产业可以减少从硅晶体使用内径 ( 或线锯。 线锯的 优势 是 以 看见。这些优点是更高的生产力 ， 更少的晶片表面损伤和较低的切口损失。此外 ， 晶片的直径可以 被 切 成 一个线锯高于一个 锯 适用 切割蓝宝石 ， 碳化硅 ， 锂铌酸 ， 木材 ， 岩石和几乎所有种类的陶瓷 ， 包括 泡沫陶瓷 。 穆勒指出，线锯过程中的成本 是 占 硅晶片生产的总成本 的 30 ， 这直接影响 整个 行业。所以 有必要来 采取 优化过程 的 措施 ： 通过发展模型相关的工艺参数 ，产品质量和 过程效率 。 20 世纪 90 年代 ， 早期的线锯 是在晶圆生产 裸钢丝和磨料泥浆 过程中开发的 ， 在研磨加工 中 使用弹性流体动力。研磨颗粒可以 是 钻石 ， 用 30至 60的磨料颗粒的粒度可以是 5 30 平均线直径是 180 m， 切缝损失 为 200到 250 m。浆料可以是水 性 或油 性的 。油 性 泥浆使 溶液彼此互溶， 很难独立 ， 而从晶圆片表面清除油 状物 是另一个问题。油 性泥浆的 使用处 理也 是一个问题。 产生的 氢气 和 水 性 泥浆 中 硅的相 互作用可能会导致爆炸。然而 ， 从环保的角度来看 ， 考虑到 高数量的泥浆处理过程， 水性 通常是优选的 。 人说，为了提高生产率和能够削减更硬的 陶瓷，开发了镶金刚石线 。 其适用于 磨削加工 。 在 自由磨料线锯 中 ，送丝速度为 5 15 米 /秒， 线张力为 20 30N。 在电线弓 中，其结果 使得所述导线 达到 2 度 到 6 度 的水平。在 研磨加工工艺的线锯 中 ，线速度较低的材料去除是不会发生水动力作用 的 。 线锯过程 的研究 已经持续 在 三 个 主要领域：材料去除机制，运动学，进程之间的输入和输出参数的研究。 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 外文翻译 2 人提出了磨料颗粒的 受应力作用 是滚动和缩 进的线锯的过程。穆勒 提出的材料去除机制对于自由磨料加工开发 利 用断裂力学和流体动力学行为的浆料。 材料去除率的定义是作为一个功能 电源提供给磨料流体动压效应与流体膜性能 。它 的计算采用有限元 阀 夫妇雷诺方程， 流体力学与弹性力学方程 。 刘等人 指出，材料去除机理 线锯切割岩石是赫兹类破裂 ，其中 破裂 的发生是由于拉伸后面滑珠 引起的 。 魏和高从事分析直线的刚度和 研究在张力作用下的导线，还有 振动特征 对线速度，张力，和浆料粘度的研究 。 当 线速度 低于 25 米 /秒 时， 增加 线张力和浆粘度 而降低振幅和切口损失，对它 几乎 没有影响。 人 监测线锯过程，线速度，送丝速度 和线的张力。 人还进行了 参数研究有关工艺 的 参数，表面粗糙度和线切割泡沫陶瓷 ，木材。他们还 进行了与一个固定的磨料切片单晶 参数 研究， 研究 金刚石线有关的线速，摇摆频率， 下表面和亚表面损伤的进给速度。 人研究了闭环金刚石绳锯切割和浸渍氧化铝陶瓷粉末。 硬度各向异性的铌酸锂晶片已经被应用在 纳米压痕 中 。 定 了三个最常见的取 向的方法 。他们通过切片 硅晶体 的 各向异性来确定的方向 。 硅片的钢丝锯 对 光伏及半导体行业 有着 重大 的 利益 关系。半 导体有严格的公差和表面质量 要求 。 从现有的模拟 脆性材料压痕损失 中 可以看出 在加工脆性材料时的损坏情况。脆性材料的压痕 存在几种的失效 模式 。 人研究了硅片，玻璃和碳化硅 上的压痕 。 赵等人观察到在地面上被 破坏 的 光学玻璃表面的 压痕 。 不同的研究人员 对延性域磨削脆性材料 进行了试验研究。 人指出 在研磨中， 当进给 量减少到一定量时，磨损机制就可以实现 从脆性到韧性 转变 。 在这项研究中 ， 一个 线锯 损伤模型 可以看出线锯过程中粗糙度的损坏 。这个损伤模型是基于 延性去除模式 和脆性 损 害 模式 ，观察 扫描电镜 中切割面的图像。 过实验测定， 用损伤模型来预测 损害 通是 可靠的 。第二节提出了这个实验工作。 第三节提出了该模型 。第四节提出了结果和讨论的研究。在第五部分 提出 这个结论。 2 实验过程 线锯的实验 是在 氧化铝陶瓷 上进行的 。 在 线锯切削试验 中 测量 了 丝弓角，轴向线速度 进给速率 同时也 测量 了 切断面 表面的粗糙度，还 得到 了 扫描电镜成像的切表面。在这些测量中所使用的设备本节介绍及工艺参数。 锯切割和丝弓角测量 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 外文翻译 3 图 1 单丝，阀芯阀芯线锯机 ，该线轨道，由虚线标记。（ 司， 千禧年生产 的 模型， 美国科罗拉多州 国） 实验 中 使用 线锯设备 （ 其 模型 是千禧年在 科罗拉多州斯普林斯 应用 钻石线技术生产的 ） 。 这种 阀芯 对 阀芯 的 线锯机 摇摆运动的线可控制 线速度 料速度 线张力 T。张力由 紧 线 滑轮控制 ， 由 气压力驱动， 而摆动 如图 1 中可以看出。 导线的切割长度为 300 英尺（ ） 。因此，在每一个方向逆转， 300 英尺的线是从一个线轴 转移到 其他的 线轴 。 在切割过程中使用 的 冷却剂包括水 和 润滑剂 合成润滑剂 公司的产品） ，它们 的比例为 50/1。 线锯实验使用了 四种不同的金刚石涂层钢线。 平均半包括磨粒的角度 =71 度 。这个金 刚石粒度的镀层钢丝 金刚石 线 锯公司的一个产品 。 涂 金刚石 砂砾的钢丝 戈班 磨料磨具公司 的产品 。 电镀钢 制造的。 磨粒被贴到电镀 。 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 外文翻译 4 镍层，而核心依然完整 。 氧化铝陶瓷样品 的 抗拉强度 =300裂韧性 K=41/2)，杨氏模量电子 E=370 ， 硬度 H=22 用于对加工对象物的切削的测试 。切割样 品的长度 是在 1520 毫米 之间， 高度 米。 一组测试完成 线速度变化 /秒，线张力变化 T= ，和 下料速度 变化 ，米 /秒。 为了探讨不同 特性对表面质量 影响 ，每个线进行了四次试验 ，在 工艺参数 2， 3， 4 米 /秒， /秒， T=分别 使用电线 钢丝 图 2 线钢丝锯弓角测试 用 一个 2856 2142 像素 的 数码相机（柯达易购 测量 丝弓 角 ，其 角度 如图 2。图像的线和样品收集过程如图 3。 氧化铝陶瓷 像的线锯切割表面的（ /秒， 微米 /秒， T=13N）试 验和分析用 数字图像处理 （ 得的角度 在 导线和水平之间 。平均稳态丝弓角的测试， 达到 了 稳定状态丝弓角 的 要求。 表面粗糙度测量和扫描电镜成像 切割表面的表面粗糙度的测定使用非接触式的光学轮廓仪， 司生产 的查看 6000。 10 倍的镜头用于测量。 轮廓的垂直分辨率是 3 纳米的分辨率，在浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 外文翻译 5 水平面上为 米 ，而 视野使用 米。 在一个探针 测量 中 ，需要连续的轮廓测量每个 米 ，将这些数据结合在一起成 为 一个数据集。 三针测量，是指测量 每个 3 毫米 尺寸，常应用在 每个样品的切割方向 的左中 右的切割表面。 经过 测量后，用 版本 司开发的件 进行 数据处理 ， 施加 高通滤波，以除去表面的波状起伏。 中心线 的算术平均 偏离 就可以获得最佳拟合平面 。 三次测量的平均值作为表面粗糙度（ 测试值 。 图 3 氧化铝陶瓷的线锯切割表面的 像（ /秒， 微米 /秒， T=13N） 扫描电子显微镜（ 用于图像的切割面拓扑。 像的来自 中心线的切割表面 上，少于 一半的样本 。由 图像 可知 材料去除的 机制是 穿晶断裂 的 。 同时， 也 可以 观察到 晶间破坏 的 断裂 模式。 这两种机制中可以看图 3。 F 12, 6, 941011 / 941z = on a on a on y= = h = a x = = p= of o= of g= = of = c = = of of = of of = of = c= of w = on = of in = . in be or D of be by a is by D to of is 0% ue 1 35160# +90+90is in is to in is to in In an by to by by in of A to is to of to in of be by to is by of , 2010 / 5, 2011 011 942 / 011 F 12, 6of is a to by to in 990s of a in iC or of 0m a 30% 0% in 80 m, to a 00 50 m. be or to to it is to of is of is a of an of of of et in to to be to to In is 5 m/s 0 0 N. in a so is as is by In a is to a to at a is of as it is in by in at a 0 m/s, in by in a to 4on in of Li et an is in a of is as a of to by s of of et of of is a in to on of of to of no it is 5 m/0of et 5to et 2et a iC a iC et of of to of is of as on be of of in to yu et on et on of of by et is a in a of to be In a is is on as EM of is in . is in . of in . in . 2. on of EM of in in in of be by F 12, 6 011 / 943T. by by by as be 1. of 00 91.4 m). at 300 ft of to A of 0/1 in of =71o. a by on 00 , s =370 9=22 in of o =1520 mm s =7.1 A of x=3.5 m/s, =, z=5, m/In to of on x=2, 3, 4 m/s, m/= A X 7630) 856 2142 to 2. of to of , to as of he of by an 000, A 10x a on in m, of In a mm mm in of on of o. A to of as of A 1 is by ( 2 in 3 of a of x=1.3 m/5 m/T=13 N) 944 / 011 F 12, 6to EM of on of It is is in in in a is be 3. 3. is EM is 4. in a as EM to as 4. As 5of in of in Fu et on a in as q. (1), R is h is a (1) of q. (2). ol d dS h D L = = (2) is of of of D is of be as of S is Vx is of of on a be in of by q. (1) q. (2). y (3) is et is q. (4). et q. (4) of to 21 =+(4) q. (3) in =q. (4) q. (5). 221 =+(5) 4 he to is in of q. (5). is a of of of ; of of E; of H; of 4. in a of of of 4,261is in is in 8in is to as EM of A is by is to 5. a in to if x) is if is be 5 a x) to In a if be by in to of be to In to of on of be on by to is q. (6) q. (7), is on as q. (8). =of in Lo,F 12, 6 011 / 945is 2 (6) 2 (7) 2 (8) of T, as 6. As T, on w, q. (7), as 7. of T, on a q. (8); to T, as 8. is of as q. (9). is to in R, of (N) 7 of w as a of (.8 m/5 m/T (N) 8 of to (.8 m/5 m/Vx(m/s) 9 of as a of x. (m/T=13N) c (R(9) x*105 of to (N) 6 of by (.8 m/5 m/46 / 011 F 12, 6is 9. .6 a as 9. of of is 5. s 毕业设计（论文） 文 献 综 述 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述 1 金刚石线锯切割机综述 1 前言 脆性材料，如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等，具有优良、稳定的物理和化学性能耐磨损性、抗腐蚀性、电绝缘性等，在电子、光学及其它领域得到广泛应用，特别是单晶硅、多晶硅、陶瓷材料被广泛用于太阳能光伏产业、半导体、真空电镀等高精端产业中。伴随半导体、光伏材料技术的发展，需求量不断增加，切割加工量大幅增长，由于硬脆材料硬度高、脆性大，因此加工难度较大。锯切是硬脆材料机械加工的第一道工序，锯切加工成本约占加工总成本的 50 以上，因此，切割工艺、工具及设备受到越来越广泛的关注，并得到迅速发展 1。金刚石线锯切割机是近十几年来获得快速发展的一种硬脆材料切割设备，包括使用游离磨料和固结磨料两类。根据锯丝的运动方式和机床结构，也可分为往复式和单向线锯。金刚石线锯使用高硬度的金刚石作为磨料，其典型磨粒尺寸为数十个微米，同时具备线锯切割的特点，能够对硬脆材料进行精密、窄锯缝切割 ， 且可实现成形加工。随着在大尺寸半导体和光电池薄片切割中的应用和发展，金刚石线锯逐渐显现出一系列无可比拟的优点：加工表面损伤小、挠曲变形小，切片薄、片厚一致性好 ，能切割大尺寸硅锭，省材料、效益高，产量大，效率高等 2。 2 国内外发展现状 国外线锯切割机概况 用金刚石线锯切割脆性半导体材料的工艺最早由 20 世纪 70 行了早期线锯加工实验 ,由一个主动轮鼓和一个从动滑轮组成往复式多线锯的往复式试验机床 ， 金刚石锯的两端 绕过滑轮分别固定在轮鼓径向的两端电机驱动轮鼓带动锯丝往复运动。 之进行切割，得到了小于 切片厚度。 20世纪 80 年代 ， 出现了可用于硅片切割的金刚石多线锯。 用日本 Q 100 金刚石多线锯进行了硅切片实验，得到的切缝宽度小于 面损伤层深度小于 5 人则对金刚石线锯的切害特性进行初步实验研究 3。 20 世纪 90 年代，尤其是近几年来，金刚石线锯得到了快速发展，对其研究也更为深入。 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 生在微观切削浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述 2 表面之下，据此对磨料的选择进行优化。 人指出在“滚动一嵌入”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。 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 4。 人用有限元方法对薄 片切割过程中锯丝的振动模型和热应力进行了分析，提出一个反馈控制算法，根据在线测得的锯丝的张紧力、刚度、温度等参数对切割过程进行控制，最后提出了一种分析、改进锯切工艺的方法。 人对单晶和多晶棒以及陶瓷材料（氧化铝）进行切割实验，建立了一个轴向运动的锯丝振动模型，通过振动仿真研究了锯丝张紧力、切片的池壁效应和磨浆阻尼对锯丝振动幅度的影响并认为，锯丝振动受走丝速度影响很小，研究中还第一次使用莫尔条纹干涉法对切片表面质量进行了高精度测量 5。 在得到广泛应用的游离磨料线切割加工中，金刚石磨浆的组成特性无疑对 切割性能和质量有直接影响，同时也是加工成本和环境污染的主要决定因素。 人开发了一种适合切割大截面硅片时使用的水溶性冷却剂。 用沉积槽和筐式离心过滤机对被微细硅切屑所污染的磨浆进行了分离，取得了较好效果。人对油基磨浆的净化和回收进行了研究并认为，锯丝中的铁质粘附于金刚石磨粒的表面从而降低其切削性能，提出用超导磁体分离器先进行被磁化磨粒的分离，再进行硅粉末的分离，实现磨浆的净化和回收重用 6。 国外线切割设备生产厂家主要有日本 司 ，不二越机械工业株式会社， 司以及瑞士的 M&B 公司， 司，从产品技术角度划分，瑞士的两家公司生产的线切割机水平较高。尤其是 司，该公 1984 年成立以来，专攻线切割机技术，如今已成为业界的技术带头人。 司产品主要有 种，可用于 10000间半导体材料的切割。该公司其他一些线切割设备主要用于截面尺寸较小的磁性材料、光电材料的切割。以上三种线切割机产品都属于三轴 (导轮 )驱动形式， 用材料向下运动的 切割方式。这两种线切割机线丝存线长度不超过 150二越机械工业株式会社线切割机主要有 。三轴 (导轮 )驱动形 式，可切 150 150 方形材料（主要针对太阳能光电硅材料切割）存线长度不超过 150司（日平外山公司）主要提供 300圆片线切割机 种。三轴 (导轮 )驱动形式，存线长度达 400士 M&B 公司在原 切割机基础上研制出 种机型。其中 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述 3 型是专为太阳能级硅片切割设计的，该机型一次可切四根单 晶棒料。其最大生产效率为一次自动切割过程中能切出圆片 4400 片。 型是带锯切割方形材料的设备7。 M&B 公司线切割机主要用于 200圆片和太阳能级硅片的切割加工，四轴导轮驱动形式，大大增强了工作台的承料面积。 司生产的线切割机主要有种，其中 种机型主要用于太阳能级硅片切割加工，最大加工到 150用于半导体圆片加工生产， 200备， 300备。 司与 M&样可以增大工作台的面积，增大切割能力 8。 国内线锯切割机概况 我国半导体切割技术起步较晚，目前国内处于领先水平的是四十五所自主研制开发的 多线切割机 ， 具有手动、自动功能模式。界面直接显示线速、张力、被切材料的切割位置和进给速度、砂浆 流量。其操作简洁直观， 热交换器控制砂浆温度， 温度控制准确， 保证切片精度。采用主轴电机变频控制方式 ， 张力传感器和伺服电机闭环控制 9。 樊瑞新和卢焕明对比线锯切割硅 片和内圆锯切割硅片的表面切割损伤和损伤层厚度并指出，线切割硅片表面粗糙度大，外表面损伤大，但损伤层的厚度要小于常规内圆锯切割硅片，并讨论了影响线切割硅片表面损伤的原因。毕善斌等人研制了一台往复式金刚石线锯机床。孙建章等人设计了一台往复自旋式电镀金刚石线锯数控切割机，以气缸为驱动装置，步进电机控制锯丝旋转，在二维数控工作台上实现对非金属硬脆材料的切割及曲线加工。高伟对固结磨料的环形金刚石线锯的锯丝制造进行了研究，进行了花岗岩的切割实验，建立了锯切力的理论模型，研究了锯丝失效机理，用有限元模型分析了金刚石颗粒破 碎和脱落原因 10。 国内最早从事太阳能多线切割机开发的 是上海日进 。上海日进引进日本技术，早在 2006 年就推出了第一台多线切割样机，样机类似 机在日进内部切割试验结果良好，切除的硅片 质量完全合格。但是在客户实际试用的时候，还是遇到了很多的问题， 如成品率低、断线率高、设备的控制精度比国外进口设备要差 11。 湖南宇晶在 2006 年左右开始研制多线切割机，主要针对水晶切割市场。经 过几年的实验和改进后，目前在国内也已经销售出了几十台多线切割机，取得了长足的进步。但是该公司还没有开发出适应太阳能硅片切割的多线切割机 12。 陕西汉江机床公司展出的 4620 型数控多线切割机。该机经过多年研制，突破并掌握关键技术而开发成功的大规格高效、高精多线切割设备，最大工件 250浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述 4 大工件长度 820大存线量 800其 解决了 高精度排线导轮的多辊同步驱动技术， 恒张力控制技术 ， 高精度切割进给伺服控制系统 ， 高精度排线导轮系统的制造及耐用度技术 13。 中国电子科技集团承担的国家重大科技项目 300线切割机研制成功，打破了国内生产线上运行的 12英寸多线切割机全部为进口设备的现状 ,该机将完成商业机型的生产工艺验收。国产切割机无论从品种规格，或性能参数指标各方面，与国外机相比，已缩小了差距，并接近国外水平 14。 3 研究 发展方向 从金刚石线锯技术的发展来看，许多突破性技术申请了专利保护，相对机理性研究的滞后而言，工业实践中的应用发展很快。下述为近年来金刚石线锯装备技术发展的几个方面。 磨浆与回收 在硅片等贵重材料的精密切割中，减少切缝损失、提高表面质量非常重要。对此，磨浆是一个重 要影响因素。理想的磨浆应满足工艺、环境与健康、经济三方面要求，应具有粘度适中、化学性质稳定、清洁力强、易处理、可生物降解、无害、价格低等特点，其总体趋势是使用粒度更小的金刚石磨料，如 司的 磨浆使用水溶性基浆，使用粒度小于 15金刚石磨料，具有很好的工艺性。 磨浆的回收重用则满足了绿色制造和降低成本的要求。在半导体和光电池切割过程中，磨浆消耗占所有消耗成本的 60%，因此各设备制造商纷纷投入磨浆回收设备的研制。 司的 统能去除 70%以上的切屑，达到 90金刚石磨粒回收率。 大尺寸硅锭加工 金刚石线锯多采用多线往复式结构，为满足大截面切片和提高产量的需求，导轮间距、导轮槽数和锯丝长度不断增大，提高了大尺寸硅锭的多件、多片同时切割能力。目前， 公司生产的金刚石线锯最大已能切割直径 45司生产的 线锯能同时切割 4 根长 520面为 153直径为 6硅棒，一次切 4400 片。 司的 型线锯则可同时对 6 根长 500径 3硅棒进行切割，一 次切出 6000片。 导轮槽加工 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述 5 切片加工中，工件由并排绕于导轮上的多条锯丝同时切割，片厚由导轮上的线槽间距决定。目前的趋势是切片面积越来越大，厚度越来越薄，尤其光电池工业对厚度偏差和总厚度偏差提出了更高的要求，促进新的开槽技术的发展。 以前的导轮槽底部圆弧曲率半径大，锯丝定位不准确，增大了总厚度偏差。另外，槽的表面不够光滑，磨浆易于渗入。新的开槽技术固定底部半径 50的斜面粗糙度达到 整个槽为一次加工成形，精度较高。目前，已经能得到厚度为 140太阳能电池 切片。 切割力测量与控制 切割力的大小影响切片加工的效率和表面质量， 司使用电容传感器对锯丝挠度进行非接触在线测量，通过换算得到切割力的大小，并采用摇动机构控制切割过程中（切割圆柱时）锯丝对工件的接触长度，使得接触长度较小且保持一致，实现恒定小切削力切割，有利于提高表面质量。 金刚石固结 技术 固结金刚石线锯主要有两种：一种是将金刚石磨粒电镀于钢丝上，另一种则是直接将磨粒滚压嵌入到钢丝中。滚压嵌入的方法降低了钢丝的强度，并不常见。而传统的镍镀技 术只能得到数公里长的锯丝，因此电镀金刚石线据发展缓慢。近年来，新的电镀技术突破了这一极限，金刚石线锯逐渐进入实用阶段。日本的 司利用其专利技术生产出了 100的电镀金刚石锯丝 15。 4 总结 超硬材料行业除了重视金刚石线锯的研究之外，更要大力投入切割设备的研究，因为两者是密不可分的。 当然，硬脆材料切割设备是高精密设备，除了设计之外，还要，还要配以高精密机械制造装备和高水平的机加工，才能保证设备的制造质量和技术性能指标。 才能保证设备的制造质量和技术性能指标。超硬材料行业应该为我国半导体产业和 光伏产业的发展，为减少硅材料消耗，降低制造成本，解决生产中的关键，打破当前国外设备的垄断局面，做出更大的贡献 。 C 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 文献综述 1 参考文献 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切割机导轨平台、工件夹具、缠绕筒及切割线张力调整装置的结构设计。 通过搜集相关文献资料，了解本课题国内外研究动态，确定设计研究方案； 完成金刚石线锯切割机滚珠丝杠、螺母、步进电动机、螺母等相关零部件及装配图的设计 ；完成相关零部件设计说明书及其图纸。 【关键词】 金刚石 ； 线锯切割机 ； 导轨平台 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 英文摘要 In In of of a of of of on of of to to to of of to of of of 【 文） 目录 录 1 绪 论 . 1 述 . 1 内外研究现状及发展趋势 . 1 刚石线锯切割机的简介 . 4 2 金刚石线锯切割机的设计方案 . 5 关首选参数 . 5 割机特点 . 6 刚石线锯切割机设计方案 . 6 理分析和总体结构设计 . 7 动系统和工作台的设计 . 7 力调整装置设计 . 8 3 金刚石线锯切割机 传动设计 . 10 珠丝杆的选择与计算 . 10 珠丝杆的定义 . 10 珠丝 杆副间隙调整法 . 10 珠丝杆的循环方式 . 11 珠丝杆的计算 . 11 珠丝杆安装方式 . 14 进电动机的选择 . 15 紧轮设计 . 21 线轮的设计 . 25 维夹具的设计 . 27 结 论 . 28 参考文献 . 29 致 谢 . 30 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 1 绪 论 述 脆性材料，如单晶硅、多晶硅、宝石、玻璃、陶瓷等，具有优良、稳定的物理和化学性能耐磨损性、抗腐蚀性、电绝缘性等，在电子、光学及其它领域得到广泛应用，特别是单晶硅、多晶硅、陶瓷材料被广泛用于太阳能光伏产业、半导体、真空电镀等高精端产业中。伴随半导体、光伏材料技术的发展，需求量不断增加，切割加工量大幅增长，由于硬脆材料硬度高、脆性大，因此加工难度较大。锯切是硬脆材料机械加工的第一道工序，锯切加工成本约占加工总成本的 50以上，因此，切割工艺、工具及设备受到越来越广泛的 关注，并得到迅速发展 1。金刚石线锯切割机是近十几年来获得快速发展的一种硬脆材料切割设备，包括使用游离磨料和固结磨料两类。根据锯丝的运动方式和机床结构，也可分为往复式和单向线锯。金刚石线锯使用高硬度的金刚石作为磨料，其典型磨粒尺寸为数十个微米，同时具备线锯切割的特点，能够对硬脆材料进行精密、窄锯缝切割 ， 且可实现成形加工。随着在大尺寸半导体和光电池薄片切割中的应用和发展，金刚石线锯逐渐显现出一系列无可比拟的优点：加工表面损伤小、挠曲变形小，切片薄、片厚一致性好，能切割大尺寸硅锭，省材料、效益高，产量大，效率 高等 2。 内外研究现状及发展趋势 用金刚石线锯切割脆性半导体材料的工艺最早由 20 世纪 70 行了早期线锯加工实验 ,由一个主动轮鼓和一个从动滑轮组成往复式多线锯的往复式试验机床，金刚石锯的两端绕过滑轮分别固定在轮鼓径向的两端电机驱动轮鼓带动锯丝往复运动。 之进行切割，得到了小于 切片厚度。 20世纪 80 年代，出现了可用于硅片切割的金刚石多线锯。 用日本 Q 100 金刚石多线锯进行了硅切片实验，得到的切 缝宽度小于 面损伤层深度小于 5 人则对金刚石线锯的切害特性进行初步实验研究 3。 20 世纪 90 年代，尤其是近几年来，金刚石线锯得到了快速发展，对其研究也更为深入。 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。 人指出在“滚动一嵌 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。 人则在浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 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 4。 人用有限元方法对薄片切割过程中锯丝的振动模型和热应力进行了分析，提出一个反馈控制算法，根据在 线测得的锯丝的张紧力、刚度、温度等参数对切割过程进行控制，最后提出了一种分析、改进锯切工艺的方法。 人对单晶和多晶棒以及陶瓷材料（氧化铝）进行切割实验，建立了一个轴向运动的锯丝振动模型，通过振动仿真研究了锯丝张紧力、切片的池壁效应和磨浆阻尼对锯丝振动幅度的影响并认为，锯丝振动受走丝速度影响很小，研究中还第一次使用莫尔条纹干涉法对切片表面质量进行了高精度测量 5。 在得到广泛应用的游离磨料线切割加工中，金刚石磨浆的组成特性无疑对切割性能和质量有直接影响，同时也是加工成本和环境污染的主要决定因素。 人开发了一种适合切割大截面硅片时使用的水溶性冷却剂。 用沉积槽和筐式离心过滤机对被微细硅切屑所污染的磨浆进行了分离，取得了较好效果。人对油基磨浆的净化和回收进行了研究并认为，锯丝中的铁质粘附于金刚石磨粒的表面从而降低其切削性能，提出用超导磁体分离器先进行被磁化磨粒的分离，再进行硅粉末的分离，实现磨浆的净化和回收重用 6。 国外线切割设备生产厂家主要有日本 司，不二越机械工业株式会社， 司以及瑞士的 M&B 公司， 司，从产 品技术角度划分，瑞士的两家公司生产的线切割机水平较高。尤其是 司，该公 1984 年成立以来，专攻线切割机技术，如今已成为业界的技术带头人。 司产品主要有 种，可用于 10000间半导体材料的切割。该公司其他一些线切割设备主要用于截面尺寸较小的磁性材料、光电材料的切割。以上三种线切割机产品都属于三轴 (导轮 )驱动形式， 用材料向下运动的切割方式。这两种线切割机线丝存线长度不超过 150二越机械工业株式会 社线切割机主要有 。三轴 (导轮 )驱动形式，可切 150 150 方形材料（主要针对太阳能光电硅材料切割）存线长度不超过 150司（日平外山公司）主要提供 300圆片线切割机 种。三轴 (导轮 )驱动形式，存线长度达 400士 M&B 公司在原 切割机基础上研制出 种机型。其中 型是专为太阳能级硅片切割设计的，该机型一次可切四根单晶棒料。其最大生产效率为一次自动切割过程中能切出圆片 4400 片。 型是带锯切割方形材料的设备。 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） M&B 公司线切割机主要用于 200圆片和太阳能级硅片的切割加工，四轴导轮驱动形式，大大增强了工作台的承料面积。 司生产的线切割机主要有种，其中 种机型主要用于太阳能级硅片切割加工，最大加工到 150用于半导体圆片加工生产， 200备， 300备。 司与 M&设计，这样可以增大工作台的面积，增大切割能力 7。 我国半导体切割技术起步较晚，目前国内处于领先水平的是四十五所自主研制开发的 多线切割机，具有手动、自动功能模式。界面直接显示线速、张力、被切材料的切割位置和进给速度、砂浆流量。其操作简洁直观，热交换器控制砂浆温度，温度控制准确，保证切片精度。采用主轴电机变频控制方式，张力传感器和伺服电机闭环控制。 樊瑞新和卢焕明对比线锯切割硅片和内圆锯切割硅片的表面切割损伤和损伤层厚度并指出，线切割硅片表面粗糙度大，外表面损伤大，但损伤层的厚度要小于常规内 圆锯切割硅片，并讨论了影响线切割硅片表面损伤的原因。毕善斌等人研制了一台往复式金刚石线锯机床。孙建章等人设计了一台往复自旋式电镀金刚石线锯数控切割机，以气缸为驱动装置，步进电机控制锯丝旋转，在二维数控工作台上实现对非金属硬脆材料的切割及曲线加工。高伟对固结磨料的环形金刚石线锯的锯丝制造进行了研究，进行了花岗岩的切割实验，建立了锯切力的理论模型，研究了锯丝失效机理，用有限元模型分析了金刚石颗粒破碎和脱落原因。 国内最早从事太阳能多线切割机开发的是上海日进。上海日进引进日本技术，早在 2006 年就推出了第一台多线 切割样机，样机类似 机在日进内部切割试验结果良好，切除的硅片质量完全合格。但是在客户实际试用的时候，还是遇到了很多的问题，如成品率低、断线率高、设备的控制精度比国外进口设备要差。 湖南宇晶在 2006 年左右开始研制多线切割机，主要针对水晶切割市场。经过几年的实验和改进后，目前在国内也已经销售出了几十台多线切割机，取得了长足的进步。但是该公司还没有开发出适应太阳能硅片切割的多线切割机。 陕西汉江机床公司展出的 4620 型数控多线切割机。该机经过多年研制，突破并掌握关键技术而开发成功的大规格 高效、高精多线切割设备，最大工件 250大工件长度 820大存线量 800解决了高精度排线导轮的多辊同步驱动技术，恒张力控制技术，高精度切割进给伺服控制系统，高精度排线导轮系统的制造及耐用度技术。 中国电子科技集团承担的国家重大科技项目 300线切割机研制成功，打破了国内生产线上运行的 12英寸多线切割机全部为进口设备的现状 ,该机将完成商业机浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 型的生产工艺验收。国产切割机无论从品种规格，或性能参数指标各方面，与国外机相比，已缩小了差距，并接近国外水平 8。 刚石线锯切割机 的简介 金刚石 线锯切割机 ，又称金刚石砂线切割机床，金刚石 线锯切割机 床，金刚石线锯机，砂线切割机床，数控砂线机床，数控金刚石砂线机等。当加工的材料不导电而需要采用线切割的加工方式时，电火花线切割机床失去效果，为此数控金刚石砂线切割机床便开始显现其加工优势，该机床对导电和不导电材料只要硬度比砂线小均可加工。 目前， 公司生产的金刚石线锯最大已能切割直径45硅锭。 司生产的 线锯能同时切割 4 根长520面为 153直径为 6硅棒，一次切 4400 片。 司的 8 型线锯则可同时对 6 根长 500径 3硅棒进行切割，一次切出 6000 片。 对用电火花线切割机床难加工的石墨材料，采用金刚石砂线切割机床尤能显示其无比的优越性；金刚石线切割机床用于切割各种金属非金属复合材料、玻璃、岩石材料、宝石、单晶硅、碳化硅、多晶硅、耐火砖、陶瓷、环氧板、铁氧体等，特别适用于切割高价值易破碎裂的各种脆性不同硬度晶体。 金刚石线锯多采用多线往复式结构，为满足大截面切片和提高产量的需求，导轮间距、导轮槽数和锯丝长度不断 增大，提高了大尺寸硅锭的多件、多片同时切割能力。 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 5 2 金刚石线锯切割机 的设计方案 本文研 究的毕业设计所做的课题为金刚石线锯切割机设计，要求设计金刚石线锯切割机整体结构和各个部件的选用 、 布局，改善其性能，从结构方面分析，对其机床结构进行设计。 金刚石线锯切割机的原理分析；金刚石线锯切割机床的总体结构设计； 传动系统和工作台的设计；张力调整装置设计 。 产品如图 1 所示： 图 1：金刚石线锯切割机产品图 关首选参数 使用地点：金刚石线锯切割机 装置； 初步确定的 参数： 最大切割直径 ： 150割微线直径 ： 20割微线速度 ： 0s 120轴移动平台行程 ： 100动张力调整： 江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 割机特点 金刚石线锯切割机对 金属及非金属贵重或超硬材料的精密切割。特别是对人工晶体，陶瓷以及半导体材料的精密切割。 （ 1） 台式小型化，最大切割直径 150 毫米； （ 2） X 轴移动平台由双直线导轨支撑，精密丝杠 /步进电机驱动， 制，进给速度可无级调整在 米 100 毫米 /分之间，以 及切割数据管理 （ 3） Y 轴移动平台由双直线导轨支撑、精密丝杠 /步进电机驱动， 制，可精确控制切割厚度的调整。 Y 轴移动平台上装有二维旋转 (水平方向 360垂直方向15 )夹具，该夹具上安装了由电机驱动、无级调速的可旋转的卡料机械手，旋转速度在 0 36 转 /分之间，可实现金刚石线与料的点接触切割。这样，切割阻力不随切割深度变化而变化，使切割面形一致而实现被切材料的平整度、平行度能够达到切片的技术指标，并可替代粗磨工序。以切割白宝石（ 4 英寸）为例，面形平面度在 率比面接触切割可提高一 倍。旋转点接触切割，经查新目前世界上还尚未发现有此类产品，实属世界第一台。 （ 4） 序对切割进给速度、切割总长度、切割时间等进行数据调控管理； （ 5） 金刚石切割微线张紧采用双回路可调气压装置； （ 6） 金刚石切割微线缠绕系统采用精密丝杠推动的往复移动平台做往复运动，并由脉宽调制电路控制的直流电机做驱动，使得滚筒运转平稳、无爬行； （ 7） 机身采用连体铸造结构，确保各部件的装配精度； （ 8） 装有泵输送冷却液循环装置； （ 9） 金刚石切割微线可分段使用； （ 10） 编写程序设置 X、 Y 轴联动（即所要材料的切割厚度相同，并且连续切割，切割完毕后回到原点）。 刚石线锯切割机设计 方案 研究的毕业设计所做的课题为金刚石线锯切割机设计，要求设计金刚石线锯切割机整体结构和各个部件的选用、布局，改善其性能，从结构方面分析，对其机床结构进行设计。对金刚石线锯切割机的原理分析；金刚石线锯切割机床的总体结构设计； 传动系统和工作台的设计；张力调整装置设计。机床需完成线锯的直线往复运动。工作台需可沿 方向的移动。对切割机导轨平台、工件夹具、缠绕筒及切割线张力调整装置的结构设计。实 现金刚线与工件精确点接触切割，使其具有工作平稳、噪声低、切割精度高等优点。 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 理分析和总体结构设计 把一根细长的钢丝绳缠绕在排线轮上，钢丝两头分别由放线机构与收线机构拉紧。在收放线机构与排线轮之间装有若干张力控制轮用以控制钢丝的刚度。排线轮高速正反向有节奏地旋转，实现钢丝往复运动。设备配有切割液喷洒系统，由压缩泵提供动力。切割液由表面活性剂、碳化硅磨料和油基添加剂配制而成。切割时，切割液喷洒到硅棒刀口和钢丝线上，切割进给机构均匀运动，把硅棒压向高速往复运动的钢丝，切出一组符合要求的高质量硅片。 金刚石线锯切割机的总体结构设计如图 2所示： 1 床身； 2 X,3 导向轮； 4 金刚石切割微线； 5 绕线轮； 6 张紧轮； 7 滚筒；8 切削液 图 2： 金刚石线锯切割机的总体结构示意图 动系统和工作台的设计 设计的切割机床的主传动系统采用步进电机驱动，步进电机带动金刚石线锯框架沿垂直燕尾形导轨上下滑动，工作台运动机构由固定在机床上的步进电机及滚珠丝杠和直线导轨组成，机床的传动系统：工件安装在工作台上，工作台沿纵、横 2 个坐标轴运动，可同时达到平面曲线的任意一点，实现切割运动轨迹的控制。 X， Y 坐标工作台用来装夹工件， X 轴和 Y 轴由控制箱发出进给信号，分别控制两个步进电机，进行预定的加工。其主要由滑块、导轨、丝杠运动副、齿轮传动机构几部分分组成，浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 如图 3 所示： 图 3： 金刚石切割机床传动图 力调整装置设计 在加工过程中，线锯会因为热伸长和损耗等导致线锯张力下降。如果线锯张力不恒定，随着张力的减小或增大线锯的理论位置与实际切割时位置 (动态平衡位置 )的偏移量不恒定。从而造成加工尺寸误差、切割表面凸凹不平等。在没有恒张力机构辅助工作时，加工过程中线锯忽紧忽松，张力随时发生变化。因此，在 金刚石线切割加工中线锯的恒张力的控制对加工具有重要的意义。用于线切割机的自动张力调整装置，目前从原理上可分为两种：一种是靠弹簧的作用，以变力紧丝，该装置包括一组导轮和 个弹簧紧丝装置；另一种是由重力块作用，以恒力紧丝。该装置包括一组导轮和一个重力块。本设计研制了一种结构简单、灵敏可靠、体积小的张力凋整装置，如图4 所示。 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 1 导向套； 2 定位架； 3 导轨盒； 4 弹簧； 5 导向压杆； 6 压轮； 7 辅助导向器； 8 位置调整机构； 9 下导向器 图 4： 自动张丝装置的结构图 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 3 金刚石线锯切割 机 传动设计 金刚石线锯切割机 是围绕着 金刚石线锯切割机 整体结构来进行系统设计的。主要的重点和难点 是 机床需完成线锯的直线往复运动 ， 工作台需可沿 X 方向和 Y 方向的移动 ， 对切割机 导轨平台 、工件夹具、缠绕筒及切割线张力调整装置的结构设计。 而且要 实现金刚线与工件精确点接触切割，使其具有工作平稳、噪声低、切割精度高等优点。 珠丝杆的选择与 计算 滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。由于具有很小的摩擦 阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 珠丝杆的定义 滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点 。 珠丝杆副间隙调整法 滚珠丝杠副的轴向间隙是工作时滚珠与滚道面接触点的弹性变形引起的螺母位移量，它会影响反向传动精度及系统的稳定性。常用的消隙方法是双螺母加预紧力（在调整时，应注意预紧力大小要适宜），基本能消除轴向间隙。 （ 1）双螺母垫片式调隙。调整垫片厚度使两个 螺母产生轴向相对位移，从而消除几何间隙和轴向间隙，并施加预紧力。其特点是结构简单、工作可靠，但调整不准确。 （ 2）双螺母螺纹式调隙。双螺母螺纹式调隙由锁紧螺母、圆螺母及丝杠组成。其特点是结构简单、工作可靠、调整方便，但不能精确调整。 （ 3）双螺母齿差式调隙。该调隙方法结构复杂，但工作精确、可靠。可实现定量调整，即进行精密微调，调整精度高。 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 珠丝杆的循环方式 滚珠丝杠副按不同的循环方式分可以分为内循环和外循环 。 内循环均采用反向器实现滚珠循环，反向器有两种类型。如图 1圆柱凸键反向器，它的圆柱 部分嵌入螺母内，端部开有反向槽。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的圆键定位，以保证对准螺纹滚道方向 。 外循环滚珠循环链较长，但轴向排列紧凑，轴向尺寸小，螺母配合外径较大（ C 型较小）刚性较差，但滚珠；流畅性好，灵活、轻便。外循环的摩擦力矩较大，工艺性较好，制造成本低。 （ 1） 与滑动丝杠副相比驱动力矩为 1/3 由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动 ,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到 1/3 以下 ,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的 1/3。在省电方面很有帮 助。 （ 2） 高精度的保证 滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面 ,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 （ 3） 微进给可能 滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动 ,所以启动力矩极小 ,不会出现滑动动那样的爬行现象 ,能保证实现精确的微进给。 （ 4） 无侧隙、刚性高 滚珠丝杠副可以加予压 ,由于予压力可使轴向间隙达到负值 ,进而得到较高的刚性 (滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力 ,在实际用于机械装置等时 ,由于滚珠的斥力可使丝 母部的刚性增强 )。 （ 5） 高速进给可能 滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给 (运动 )。 珠丝杆的计算 1计算额定动载荷3 文） 结论 表 3寿命的选择 主机类型 h） 一般机床、组合机床 10000 数控机床、精密机床 15000 工程机床 5000 10000 自动控制系统 15000 测量系统 15000 航空机械 1000 2000 表 3滚珠丝杠副载荷、硬度和精度系数表 载荷系数 硬度系数 精度系数 载荷性质 58 、 D 击小、平稳运转 5 、 F 般冲击 0 大冲击、振动 5 表 3： =15000 查表 3 F=控机床的公差等级取 C、 D 级），代入式得， 0300120 434根据额定动载荷选择滚珠丝杠副的相应参数。依据 原则，选择汉浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 江机床厂 滚珠丝杠副，型号是 种参数为动载荷 610N，公称直径 5程 P=5珠直径 旋角 =3 38。取螺母调整预紧后原螺纹升角的补偿值 40计算螺纹滚道半径 R、偏心距 e 和丝杠内径 式分别为 R= e=()=（ ） 5+2 X 轴丝杆取有效行程长度为 120Y 轴丝杆取有效行程长度为 100 3 验算稳定性。临界载荷 2()中 E 丝杠材料弹性模量， E=206a 丝杠危险截面的轴惯性矩（ 164d u 长度系数， u =1 丝杠工作长度（ m） 4164d 104/64=10 E=206 109杠材料为钢） u=1、 10L=入临界载荷计算式，得 2()206 10910 1 2=693072N 则安全系数 S 为 S=m=693072/1200= 由上式可见， S 4，所以丝杠工作安全。 验算刚度。导程的每米变形量 L 的计算式为 L= F/ 式中 F 工作载荷（ N） E 丝杠材料弹性模量， E=206 丝杠截面积（ 浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 P 基本导程（ m） T 转矩（ N m）， T= + 2 G 丝杠切变模量， G=c 丝杠的极惯性矩（ 2 A= =(10 10 T= +2=1200 25 103 38 +8 40） /2= m 2= 104/32=10 F=1200N、 E=206 109A=10P=5T=m、 G=c=10入导程的每米变形量 L 的计算式，得 L=1200N/206 10910 10m/2 091010控机床取 D 级精度，即在任意 300导程公差为 10每米公差为 10以刚度验算合格。 验算效率。滚珠丝杠副的传动效率的计算式为 = + 将 =3 38， 40式中 螺纹升角 补偿值 代入上式得 =38 /38 +8 40 = 一般滚珠丝杠副的传动效率 90即可。 珠丝杆安装方式 一端固定一端自由：丝杠的静态稳定性和动态稳定性都很低，结构简单，轴向刚度较小，适用于较短的滚珠丝杠安装和垂直的滚珠丝杠安装。 两端铰支：结构简单，轴向刚度小，适用于对刚度和位移精度要求不高的滚珠丝杠安装，对丝杠的热伸长较敏感，适用于中等回转速度。 一端固定一端较支：丝杠的静态稳定性和动态稳定性都较高，适用于中等回转速度，结构稍复杂，轴向刚度大，适用于对刚度和位移精度要求较高的滚珠丝杆安装，推力球轴承应安装在离热源（步进电动机）较远的一端。 两端固定，丝杠的静态稳定性和动态稳定性最高，适用于高速回转。就够复 杂。浙江工业大学之江学院毕业设计（论文） 结论 两端轴承均调整预紧，丝杠的温度变形可转化为推力轴承的预紧力，轴向刚度最大，适用于对刚度和位移精度要求高和较长的滚珠丝杠安装。 金刚石切割机要求的精度高，因此丝杠的固定方式选择为两端固定的方式。如图5 所示的是滚珠丝杠的固定方式。 1 代表移动平台， 2 代表平台与螺母连接的部分， 3代表支撑的轴承， 4 代表滚珠丝杠， 5 代表螺母。 图 5： 滚珠丝杠的固定方式 进电动机的选择 步进电动机是一种将电脉冲信号变为相应的直线位移或角位移的数字 /模拟变换器。 一般电动机是连续转动的，而步进电动机则是每当电动机绕组接收一个脉冲时，转子就转过一个相应的角度，该角度称为步距角。低频运行时，明显可见电动机转动轴式
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