一种蓝宝石切片方法和蓝宝石切片机与流程

本申请涉及晶体加工，尤其是涉及一种蓝宝石切片方法和蓝宝石切片机。

背景技术：

1、目前蓝宝石晶体精加工普遍采用金刚线多线切片工艺，依托主辊搭载金刚线网完成晶棒进给切割，凭借切缝损耗小、切片精度高、表面质量优的优势，成为蓝宝石衬底、光学晶片量产的核心加工方式。但蓝宝石莫氏硬度高达9，脆性强、各向异性显著，切割过程中金刚线需持续承受高频摩擦、冲击载荷，极易出现金刚石磨粒脱落、磨粒突出高度衰减、镀层疲劳损伤等损耗问题。

2、现有技术中，无法在线量化金刚线磨损状态与剩余切割寿命，无实时物理量耦合计算手段，仅能依靠固定切割长度、加工时长进行经验预判，准确性极差；行业通用检测方式为停机取样，通过显微镜离线观测磨粒形貌与损耗程度，不仅无法适配加工动态变化，还会中断生产、降低加工效率，且难以预判锯丝隐性疲劳损伤，易引发断线、晶片崩边、厚度偏差超差等质量及安全问题。

3、因此，现有技术的技术问题在于：难以确定金刚线寿命情况。

技术实现思路

1、本申请提供一种蓝宝石切片方法和蓝宝石切片机，通过对加工参数的处理计算，达到了准确判断金刚线寿命的技术效果。

2、一方面，本申请提供的一种蓝宝石切片方法，采用如下的技术方案：

3、一种蓝宝石切片方法，包括：

4、使蓝宝石晶棒下降与金刚线线网接触，以使金刚线对蓝宝石晶棒进行切割；

5、获取切割过程中的加工参数，基于所述加工参数确定金刚线寿命指标；

6、在所述金刚线寿命指标低于预设阈值时，更换金刚线。

7、作为优选，所述获取切割过程中的加工参数，基于所述加工参数确定金刚线寿命指标包括：

8、基于所述加工参数，确定切削界面的有效幅值；

9、基于所述有效幅值，确定金刚线参数；

10、基于所述金刚线参数，确定材料去除速率；

11、基于所述材料去除速率，确定累计切掉蓝宝石体积；

12、基于总体积、所述累计切掉蓝宝石体积、切削截面积、晶片厚度，确定剩余有效切割长度。

13、作为优选，所述加工参数包括切削加速度、金刚线张力、砂浆噪声频谱、金刚线换向冲击频率；

14、所述基于所述加工参数，确定切削界面的有效幅值包括：

15、基于所述切削加速度，通过傅里叶变换得到全域振动频谱；

16、基于所述砂浆噪声频谱积分得到砂浆噪声功率，基于所述全域振动频谱积分得到总振动功率；

17、基于所述砂浆噪声功率与所述总振动功率的比值，确定砂浆噪声功率比例；

18、基于所述砂浆噪声功率比例，剔除砂浆流体干扰得到晶棒切削原始频谱及对应主峰振幅；

19、基于所述晶棒切削原始频谱的主峰振幅、所述金刚线换向冲击频率以及换向冲击衰减系数，确定切削界面的有效幅值。

20、作为优选，所述全域振动频谱为，所述砂浆噪声频谱为；

21、通过全频段积分分别确定砂浆噪声功率、总振动功率：

22、

23、

24、砂浆噪声功率比例：

25、

26、剔除流体干扰后得到晶棒切削原始频谱：

27、

28、提取所述晶棒切削原始频谱主峰频率对应的振幅为，基于金刚线换向冲击频率、换向冲击衰减系数，计算有效幅值：

29、。

30、作为优选，所述金刚线参数包括磨粒平均突出高度、磨粒脱落面密度以及镀层疲劳损伤量；

31、所述基于所述有效幅值，确定金刚线参数包括：

32、基于所述有效幅值、金刚线张力波动幅值，确定磨粒平均突出高度；

33、基于所述磨粒平均突出高度、有效幅值衰减速率，确定磨粒脱落面密度；

34、基于所述磨粒脱落面密度的时域积分结果、金刚线张力波动幅值，确定镀层疲劳损伤量。

35、作为优选，基于金刚线最大张力、最小张力，确定金刚线张力波动幅值：

36、

37、通过预设磨粒高度标定系数，确定磨粒平均突出高度：

38、

39、通过有效幅值时域微分得到幅值衰减速率，基于预设磨粒脱落衰减标定系数，确定磨粒脱落面密度为：

40、

41、对磨粒脱落面密度全程时域积分，基于预设镀层疲劳损伤累积系数、金刚线张力波动幅值，确定镀层疲劳损伤量：

42、。

43、作为优选，所述基于所述金刚线参数，确定材料去除速率；基于所述材料去除速率，确定累计切掉蓝宝石体积；基于总体积、所述累计切掉蓝宝石体积、切削截面积、晶片厚度，确定剩余有效切割长度包括：

44、材料去除速率为：

45、

46、其中，为蓝宝石晶面对应切削效率常数；

47、累计切掉蓝宝石体积为：

48、

49、其中，为当前加工时刻；为积分哑变量；

50、剩余有效切割长度为：

51、

52、其中，为极限去除总体积；为单丝切削截面积；为晶片厚度。

53、作为优选，还包括：

54、建立以所述磨粒平均突出高度、所述磨粒脱落面密度、所述镀层疲劳损伤量、所述剩余有效切割长度为输入的金刚线寿命指标函数关系模型；

55、基于获取的磨粒平均突出高度、磨粒脱落面密度、镀层疲劳损伤量、剩余有效切割长度以及所述函数关系模型，确定金刚线寿命指标；

56、所述金刚线寿命指标：

57、

58、其中，为金刚线的理论最大切割长度，为金刚线的剩余有效切割长度。

59、作为优选，还包括：

60、预先通过多组蓝宝石切片标定试验，获取无断线、无崩边工况下的寿命指数临界值作为预设阈值；

61、比对所述金刚线寿命指标和预设阈值；

62、当时，判定金刚线达到寿命极限，执行金刚线更换提示与停机预警。

63、另一方面，本申请提供的一种蓝宝石切片机，采用如下的技术方案：

64、一种蓝宝石切片机，执行所述的蓝宝石切片方法。

65、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

66、本申请实现基础加工流程与在线寿命评估、预警更换的闭环，解决传统依靠固定时长、固定切割长度预判寿命误差大的问题，能够动态跟随加工工况变化实时更新金刚线损耗评估结果，达到了准确判断金刚线寿命的技术效果。

1.一种蓝宝石切片方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，

7.根据权利要求5所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，

8.根据权利要求7所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求7或8所述的一种蓝宝石切片方法，其特征在于，还包括：

10.一种蓝宝石切片机，其特征在于，执行如权利要求1-9任意一项所述的蓝宝石切片方法。