Cắt lát bánh germanium trên máy SG 20: tăng 42% thông lượng, giảm một nửa số giờ vận hành

Tại sao lại chuyển việc cắt lát bánh germanium sang vòng dây vô tận?

Việc cắt lát bánh germanium trông giống như công việc đơn giản nhất trong một xưởng quang học: lấy một thanh dày, cắt nó thành các tấm wafer mỏng, gửi chúng đi tiếp. Khách hàng trong hồ sơ này — một nhà sản xuất tấm wafer germanium cung cấp cho các nhà sản xuất quang học hồng ngoại — đã làm chính xác điều đó, và thua lỗ ở cả hai đầu của mỗi lần cắt. Ở đầu vào, các cạnh wafer bị sứt mẻ. Tinh thể đơn germanium dễ dàng tách theo các mặt phẳng {111} của nó, và mỗi vành bị sứt mẻ hoặc làm hỏng hoàn toàn một tấm wafer hoặc buộc trạm mài phải ăn sâu hơn vào bề mặt để loại bỏ nó. Ở đầu ra, chi phí nhân công: quy trình cưa hiện tại của họ yêu cầu người vận hành có mặt trong suốt mỗi lần cắt, quan sát, điều chỉnh, dỡ hàng, khởi động lại.

Cả hai chi phí này đều không xuất hiện trên bảng thông số kỹ thuật của máy cưa. Cả hai đều xuất hiện trong chi phí trên mỗi tấm wafer được vận chuyển — đó là lý do tại sao trường hợp này được đo lường từ đầu đến cuối, không phải lưỡi dao so với dây.

Mặt cắt thô trông như thế nào?

Máy là máy cưa dây kim cương vô tận SG 20. Một vòng dây kim cương mạ điện kín lưu thông theo một hướng với tốc độ cao — không có chuyển động đảo chiều tới lui, không có lưỡi cắt quay, không có vết đảo chiều. Đối với việc cắt lát bánh germanium, dây chạy thẳng qua đường kính thanh với tốc độ tiến dao 10–20 mm/phút, và vì bề mặt mài được làm mới liên tục khi vòng dây lưu thông, mặt cắt vẫn đồng nhất từ tấm wafer đầu tiên của một thanh đến tấm cuối cùng.

Kết quả trên các thanh của khách hàng này tương ứng với những gì chúng tôi thấy trên các máy cắt bằng dây germanium nói chung: độ nhám bề mặt cắt thô là Ra 0,6–1,2 μm, độ dày tổng biến thiên là 8–15 μm trên một tấm wafer 50 mm, và — con số quan trọng nhất đối với họ — không có vết sứt mẻ ở cạnh. Việc kiểm tra đầu vào của họ đã được thiết kế để tìm và lập bản đồ các vành bị sứt mẻ. Sau khi chuyển đổi, bước kiểm tra đó không tìm thấy gì để lập bản đồ.

Các mặt phẳng mịn, không bị sứt mẻ không chỉ là một chỉ số chất lượng; chúng là một phần của lịch trình. Mỗi micron hư hỏng dưới bề mặt mà máy cưa để lại là một micron mà dây chuyền mài và đánh bóng phải loại bỏ. Các tấm wafer ra khỏi máy SG 20 đi vào máy mài với ít vật liệu hơn để loại bỏ và không cần sửa chữa vết sứt mẻ, và các trạm phía sau tăng tốc mà không có bất kỳ thay đổi nào đối với các máy phía sau.

Làm thế nào để lập trình cắt giảm một nửa số giờ lao động?

Phần mềm điều khiển trên máy SG 20 được phát triển nội bộ tại Vimfun, và nó được viết dựa trên cách các xưởng cắt lát thực sự hoạt động, chứ không phải dựa trên bộ điều khiển chuyển động chung chung. Ba hành vi đã thực hiện công việc trong lần triển khai này:

• Độ dày hỗn hợp trong một chương trình. Một công việc cắt duy nhất có thể chứa các độ dày wafer khác nhau theo trình tự — ví dụ, một loạt các tấm wafer dày 5 mm theo sau là một loạt các tấm wafer dày 8 mm từ cùng một thanh. Người vận hành nhập danh sách độ dày và số lượng một lần.
• Thực thi không giám sát. Một khi chương trình bắt đầu, không ai cần đứng cạnh máy. Máy cưa sẽ đánh chỉ số, cắt và tiến hành theo danh sách đầy đủ một mình.
• Tự động dừng với cảnh báo. Khi tấm wafer cuối cùng được lập trình được cắt, máy sẽ tự dừng và báo hiệu hoàn thành. Không có người vận hành nào đứng chờ để bắt kịp cuối công việc; không có thanh nào bị cắt vượt quá kế hoạch.

Trước khi chuyển đổi, việc cắt lát là một trạm yêu cầu có người trực toàn thời gian. Sau đó, một người vận hành nạp thanh, khởi động chương trình và đi làm việc khác cho đến khi cảnh báo gọi họ quay lại. Qua các ca làm việc, yêu cầu người vận hành của khách hàng cho việc cắt lát bánh germanium giảm khoảng một nửa — không phải do cắt giảm nhân sự tại máy, mà vì máy không còn yêu cầu người giám sát.

42% thực sự đến từ đâu?

Khách hàng báo cáo hiệu quả tổng thể tăng 42% kể từ khi chuyển việc cắt lát bánh germanium sang máy SG 20. Cần phải chính xác về con số đó, bởi vì đó không phải là tuyên bố về tốc độ dây. Đó là một con số từ đầu đến cuối trong quy trình từ thanh đến tấm wafer hoàn chỉnh của họ, và nó được tích lũy từ ba nguồn:

Cắt lát là một hệ thống của nền tảng hai hệ thống

Hành vi cắt lát được ghi lại ở đây là một trong hai hệ thống điều khiển trên nền tảng SG/SGI. Hệ thống kia cắt các đường viền được lập trình từ bản vẽ CAD — khả năng đằng sau trường hợp cắt thấu kính germanium không đều với Sunny Optical, nơi các thấu kính hình lưỡi liềm với các góc R1 được cắt ra từ cùng một loại dây. Một cửa hàng mua nền tảng cho các lát mỏng giữ tùy chọn về hình dạng, và ngược lại.

Cả hai trường hợp đều nằm ở phía trước của cùng một chuỗi công cụ: máy cưa dây cấp liệu cho các trạm mài cầu, đánh bóng và định tâm trong thiết bị sản xuất tròng kính germanium hoàn chỉnh dây chuyền, một phần của infrared optics processing equipment phạm vi đầy đủ. Các nhóm đánh giá quy trình hoàn chỉnh từ thanh đến thấu kính phủ nên bắt đầu từ dây chuyền sản xuất quang học hồng ngoại tổng quan.