图3多线切割机动力系统图硅片多线切割机轴承箱组合密封设计欧阳桥桢，周木林，胡根平（江西新余银龙机电科技有限公司，江西新余338000）定的几何形状要求开有沟槽。砂浆是按一定比例的TiC颗粒和悬浮液充分搅拌而配置的。TiC形状为多菱体，颗粒度为1000~1500目（图2）。悬浮液为油性介质。喷淋装置将砂浆喷淋到切割钢线上，并通过过滤系统重复使用2~3次。2.2设备构造1引言硅片是微电子信息（IC）和太阳能光伏（PV）产业的重要元件。随着太阳能光伏产业（即太阳能发电产业）的蓬勃发展，市场对硅片的需求不断增长。硅片切割加工又是硅片生产中重要的一个环节，其加工设备——硅片多线切割机是一种机电一体化程度、运行精度都较高的专用装备。受工艺条件限制，硅片多线切割机工况恶劣。设备配有多个不同类型的轴承箱以支撑相关部件的运转，轴承箱的密封问题较为突出，传统单一的密封技术难以有效地实现密封效果。笔者在硅片多线切割机的研发过程中，通过对其工作特性的分析，综合利用各种机械密封技术，较好地解决了这一问题。实践证明，组合密封的设计方案结构简单、效果良好，满足了设备的使用要求。2硅片多线切割机的切割原理及其构造本文仅以笔者公司自行研发的F2156硅晶片多线切割机为例对其原理和构造进行介绍。2.1切割原理硅片多线切割机的切割原理：以高速运动的钢线为载体，以TiC颗粒（砂浆）为切割刃，通过硅锭与钢线的相对运动实现对硅锭的切割加工，以获得一定几何形状的硅片。缠绕在导轮上的切割钢线以13m/s左右的速度（切割速度）携裹砂浆做水平运动，硅锭则以（0.2~0.4m/s）的进给速度做垂直运动，从而实现切割。切割钢线规格为准0.10mm~准0.18mm，抗拉强度≥880MPa，表面镀铜。钢线沿导轮轴线方向按一定的间距排布（实现多线切割）。F2156多线切割机主要有切割室、收放线室、砂浆室、水气路集成室和控制柜等所组成。其动力系统如图3所示。切割室是切割工作区域。内置4个导轮，可同时切割4块规格为156mm×156mm×460mm硅锭。与传统的两辊设备相比，生产效率大大提高。工作滑块可实现上下运动；上下两套夹持硅锭的硅夹机构以及砂浆喷淋装置等固定在滑块上。切割室用机罩与外界隔离，其内部在整个切割过程中充斥砂浆。收放线室包含放线轮、收线轮和钢线张力调节装置。由于钢线在切割后裹携了一定的砂浆和硅屑，所以在收线过程中其室内也充斥着一定的砂浆。机器的工作滑块做上下垂直运动，为保持其运动的精准性，采用直线运动副支撑。多处采用滚动轴承作为支撑115机械工程师2012年第10期硅锭切割砂浆导轮切割钢线SiC颗粒（1000～1500目）悬浮液钢线（准0.10～0.16）硅锭硅片实物图1硅片多线切割原理图2TiC颗粒实物照片摘要：针对硅片多线切割机的工作特点，对轴承箱的密封问题进行了分析，并创造性地运用组合密封方案，有效地解决了硅片多线切割机轴承箱密封的难题。关键词：硅片切割；砂浆；轴承箱；密封：TH136文献标识码：A：1002－2333（2012）10－0115－03解决方案SOLUTION工艺/工装/模具/诊断/检测/维修/改造部件，且又以轴承箱组合部件的形式出现。由于制件（硅片）的几何精度较高，各运动部件的相应精度也就较高。2.3导轮驱动系统如图4，后轴承箱8通过螺钉固定在切割座上，前轴承箱2在每次更换导轮的过程中同样用螺钉固定在切割前、后轴承箱面临的问题除了必须考虑连续工作引起的温升以外，还存在一个防止砂浆侵入、减短轴承寿命，并随时可能终止切割的问题——即密封的问题。硅片切割必须使用切割砂浆工艺辅料。切割砂浆是用极细的SiC颗粒（1000~1500目）和油性悬浮液充分搅拌配置而成。进一步分析硅片的切割过程（图7）我们可以发现，硅片的切割过程实际上一个集SiC颗粒对硅料的切削、磨削、研磨的一个复合过程。切割形成的硅屑是一种比SiC颗粒更为细小的颗粒，它们混合到切割液中。这种由SiC、悬浮液和硅屑组成的切割液极易渗入轴承箱等各个运动部件中，并对相应部位发生研磨作用，加速该运动部件的失效。（4）经济因素硅料是硅片生产成本的重要组成部分，占80%以上。每次切割装夹的硅料（硅锭）上百公斤（4-156×156×460，硅的比重2.4，净重107.5kg）。断线...