圓刀片-金剛石內圓刀片的使用

   1金剛石內(nei) 圓刀片是在0.10～0.15mm厚的基體(ti) 支撐下，形成0.20～0.32mm厚的金剛石切割刃口，將切割損耗降低在0.33mm以下；而且這種刀片的厚度幾乎不受其直徑的影響。也就是說，不增加切割損耗，就可以加工更大直徑的晶體(ti) ，這個(ge) 優(you) 點是外圓切割刀片無法達到的。世界上第一片金剛石內(nei) 圓刀片的外徑為(wei) 206mm，最大切割晶體(ti) 尺寸隻有38mm。刀片製造商和設備製造商以及晶體(ti) 加工商們(men) 經過近半個(ge) 世紀的不斷努力，使刀片製作技術和使用工藝日趨完善，如今可以製作出外徑860mm最大切割晶體(ti) 尺寸200mm的金剛石內(nei) 圓刀片。

2基體(ti)

　　用如此薄的刀片切割，關(guan) 鍵是沿外圓周加張力。刀片的金屬基體(ti) 是在夾緊狀態下張緊。這種張緊為(wei) 刀片提供了必須的剛度，以保證處於(yu) 內(nei) 圓的刀口在切割時不搖擺、不抖動。金剛石內(nei) 圓刀片的基體(ti) 須經得起高張力而不被撕裂，同時要求引起的應力沿著整體(ti) 結構均勻分布。

　　基體(ti) 材料的選擇也經曆了數次波折，最初使用過磷青銅、不鏽鋼網，因當時這些材料軋製時比鋼更易於(yu) 保證公差。但由於(yu) 這些材料的物理強度相對較低，長時間張緊和高速旋轉，會(hui) 因發熱而失去張力，引起一係列切片質量問題。後來，冷軋不鏽鋼的厚度和精密公差得以解決(jue) ，便成為(wei) 刀片的標準基體(ti) 。

　　最佳的基體(ti) 材料是強度大於(yu) 137.2931MPa的不鏽鋼，有著精確的厚度、張力和延伸率，標準的延伸率應小於(yu) 5%。

3粘結劑

　　金剛石微粒用粘結材料粘結在刀片的內(nei) 圓上，形成一層包裹層，微粒就嵌入在內(nei) 。包裹層比金剛石軟，在切割過程中起到緩衝(chong) 撞擊力的作用，同時還要有一定的韌性，能讓金剛石自我調整方向而不脫落，這樣對工件就可以持續暴露新的切割刃口。

　　製作金剛石一般有四種粘結方式：樹脂性、搪瓷、熱壓、電鍍，其中隻有電鍍法適用於(yu) 製作金剛石內(nei) 圓刀片。樹脂受熱會(hui) 變軟，搪瓷和熱壓在切割硬材料顯得太脆。

　　電鍍粘結材料采用金屬鎳。鎳有許多優(you) 點，在精心的控製條件下其機械性能可以按照要求改變。現代電鍍處理技術已經解決(jue) 了不鏽鋼上鍍鎳結合力不良的問題。

　　通常，切割材料越硬，包裹層也越硬，但是，如果金剛石微粒包的太堅固，在切割撞擊力下就會(hui) 粉碎，從(cong) 而降低刀片的壽命。從(cong) 另一方麵講，金剛石必須要包的足夠緊，以防從(cong) 包裹層中脫落。鍍層硬了，切割時，金剛石表麵打滑，產(chan) 生的熱量大，散發熱困難。硬度低的鍍層散熱特性好。

4金剛石微粒

　　用於(yu) 製作內(nei) 圓刀片的金剛石有：天然、人造和混合金剛石。金剛石的型號和粒度適合被切割的材料時就會(hui) 得到最佳切割效果。通常，天然金剛石最適於(yu) 切割矽，這是因為(wei) 天然的有著不規則的鋒利晶體(ti) 形狀，並具有良好的高溫強度和自由切削特性，切割時有極少的微粉和碎裂物。

　　金剛石的粗細也是需要考慮的一個(ge) 因素。一般情況下，粗的和中型的砂礫更好些。太細的砂礫緊密地合並在一起影響切屑的排除和冷卻。在最佳切割速度下，切割矽、鐵氧體(ti) 和類似的其它材料時，最好使用微粒範圍在270～325目。

　　金剛石濃度也是內(nei) 圓刀片的一個(ge) 重要參數，金剛石太少將意味著切割慢和刀片壽命短，太多的金剛石又會(hui) 降低鍍層的強度，也會(hui) 降低刀片的壽命。

5內(nei) 圓刀片的使用

　　刀片的正確安裝和使用,是確保刀片長壽命的一個(ge) 非常重要因素。內(nei) 圓刀片必須在安裝同心下精確地磨損。金剛石內(nei) 圓刀片其刃口最多有0.25mm的金剛石延伸層，可靠的說法是0.10～0.20mm。因此，如果磨損量超過011mm，刀片的壽命就會(hui) 急劇下降。由於(yu) 金剛石的沉積會(hui) 有近0.08mm的誤差，也就是說刃口對於(yu) 刀片並不完全同心，因此，僅(jin) 靠刀環上的定位銷來定刀片中心是不可靠的，應該用顯微對刀裝置把刀調到同心。

　　刀片對心和壓緊後要張緊。張緊方式有兩(liang) 種，即液壓張緊和機械張緊。液壓張緊是通過液壓油作用在張力環上，將壓力均勻地施加在刀體(ti) 圓周上達到張緊刀片的目的。它具有簡單、快速、力量準確的特點。但是由於(yu) 刀體(ti) 一般都采用單向軋製鋼帶，不可避免地存在應力分布不均。液壓張緊的壓力是均勻分布各向相等，所以無法消除這些應力，而機械張緊卻能克服這個(ge) 缺點，它用一個(ge) 個(ge) 分立的螺釘作用在張力環上，通過人工調整來達到刀片的應力各向分布均勻。機械張緊比起液壓張緊需要更高的操作技能，花費更多的時間，但卻是可靠的，所以現在的設備多采用機械式張緊。其方法為(wei) 通過測量刀片內(nei) 徑的擴張量來檢驗，擴張量應為(wei) 內(nei) 徑的0.5%～0.8%。

　　確定刀片張力恰當後，還應測量一下刀片的應變量。沿著離刃口3mm的圓環施加一個(ge) 100g的力，用刻度表(千分表)顯示這一點的應變量應該在0.025mm，

刀片應變能力測量

　　在運轉動態條件下，基體(ti) 材料會(hui) 因摩擦和發熱降低應力，造成張力鬆弛，所以建議和實行在機器上再張緊。

6修刀

　　盡管有些內(nei) 圓刀片是以開刃狀態供貨，但在初始操作時仍需進行修刀。由於(yu) 金剛石鍍層難以避免地存在一定偏差，甚至還有些凸點，所以新刀要用一個(ge) 特殊的裝置來將刃口調準。這種裝置通過調整旋轉的修刀砂輪與(yu) 旋轉刃口的微米級接觸，來修掉刃口凸點達到刃口完全同心，

　　此方法是將金剛石刃口修同心，而不是打開鍍層。再進一步的修刀是用刀片直接切油石。他有三個(ge) 作用；將內(nei) 圓的每個(ge) 邊倒圓；調準刃口側(ce) 麵；磨開鍍層暴露出金剛石微粒。一般情況下用150號的油石倒圓刃口，用320號油石調準側(ce) 麵和磨開鍍層。修刀油石建議用剛玉(三氧化二鋁)，最好不用碳化矽。修刀後，操作工必須檢驗第一刀切出來的片子質量，如果斜度尚好，也沒有裂紋，修刀就合適；如果不是這種情況，要通過切下的片子質量情況判斷刀片修的不合理處。圖3給出片子質量情況與(yu) 修刀結果的關(guan) 係。

　　圖中a是一片未修過的新刀；b是合理地修刀結果；c中隻在切割刃口和晶體(ti) 一麵修的是合理的,，切割片子一麵的鍍層沒有磨開未暴露出金剛石微粒，冷卻液不能進入這個(ge) 切割麵，切下的片子在這個(ge) 麵就會(hui) 出現熱裂紋；d和c表示的是相同的結果，隻是在另一麵，熱裂紋將會(hui) 出現在晶體(ti) 這麵；e和f所示的是沒修好刀導致的片子斜度，e所示的那樣將導致片子向晶體(ti) 方向斜，而f所示的將遠離晶體(ti) 方向斜。出現圖3c-f中所示的情況是由於(yu) 刀頭中心線兩(liang) 側(ce) 的刃口鋒利程度不一致所造成的，這就要通過使用油石手工（沿45°方向）修磨來消除，方法如圖4所示。為(wei) 了清除掉刃口上積累的粘結材料，需要間斷性修刀。這要視具體(ti) 情況而定，如果切割速度上不去，切出的片子有質量問題，就要以切割速度切割2～3刀油石。

　　值得一提的是油石修完刀後，第一刀所切出的片子表麵光潔度可能會(hui) 差些，這是由於(yu) 油石劃傷(shang) 刃口側(ce) 麵的鎳層所致，一般切2～3刀晶體(ti) 後此現象自然消失。

7結論

　　金剛石內(nei) 圓刀片是應半導體(ti) 工業(ye) 的特殊需要而發展起來的。在近半個(ge) 世紀內(nei) ，對這種重要工具的設計改進、生產(chan) 和使用技術的提高，對半導體(ti) 工業(ye) 生產(chan) 的發展產(chan) 生了重要的影響。人們(men) 應該認識到內(nei) 圓切割是刀片及其操作者同等重要這一事實。