金刚石线锯切割技术是用于硬脆材料切割加工的新兴技术,可广泛用于单晶硅的切片工序,具有切割效率高、切片损耗小、切片精度高等优点。切片是把硅棒变成硅片的一个重要工序,硅片质量的好坏直接影响着后续的加工成本。为了进一步降低成本,提高切片表面质量,尝试将微量润滑技术应用于线锯切割中,前期预研实验表明微量润滑技术能提高线锯切割效率,降低切片表面粗糙度。因此有必要对微量润滑线锯切割进行深入研究。为进一步分析微量润滑线锯切割的加工机理、工艺性能并对加工参数进行寻优,结合仿真及实验等对微量润滑线锯切割加工过程进行相关研究,主要研究工作如下:首先,建立金刚石锯丝切割模型,分析金刚石颗粒切割单晶硅的机理与锯切效率、微量润滑机理等,为进一步利用仿真软件模拟微量润滑条件下的金刚石线锯切割过程提供条件。其次,基于金刚石线锯切割设备,设计微量润滑系统,搭建实验平台;微量润滑装置将润滑剂和压缩空气在经过混合器充分混合后形成油雾液滴,在高速气体的带动下连续、微量的喷射到润滑区域中;配置微量润滑液,通过单因素实验优化各成分比例,为下一步微量润滑切削单晶硅实验提供条件。此外,基于ABAQUS的脆性开裂模型进行分析与演算,对微量润滑条件下金刚石线锯切割过程进行有限元仿真分析,建立微量润滑条件下的单颗粒金刚石切割单晶硅的二维仿真模型,分析不同润滑条件下的切削力和加工后的表面形貌,为加工工艺参数提供依据。最后,进行微量润滑线锯切割实验。以锯丝线速度、进给速度为因素,设计正交实验,获得优化的加工工艺参数;在此基础上以喷嘴角度、润滑液流量、喷嘴孔径为因素,设计正交实验,研究不同微量润滑参数对切片表面粗糙度的影响,获得优化的微量润滑工艺方案。