超硬磨料线锯的制造方法以及制造设备与流程

本发明涉及一种超硬磨料线锯的制造方法以及制造设备。

背景技术：

随着科技的进步，电子信息行业的对硅晶体、蓝宝石等脆硬材料的需求量剧增，对材料的切面要求更高。但是由于这些材料硬度高、脆性大，生产过程中材料易损伤且成品率低，这都对切割工具提出了更高的要求。最早用于切割硅锭等大型脆硬材料主要是游离磨料线锯，这种线锯采用裸露的金属线与游离的磨料，游离的磨料作为第三者进入到高速运动的金属线与加工件的切割缝中产生切割作用，该工作原理又被称为“三体磨削机制”。虽然这种切割方法切片面积大、切缝小、切片成本低，但是这种切割方法切割效率低且对环境污染大。后来，固结磨料带锯和固结磨料线锯的出现逐渐取代了游离磨料线锯。

固结磨料带锯因其切割精度低、切割面粗糙、切割缝宽、切片面积小等缺点，使其应用范围很窄。相对于固结磨料带锯，固结磨料线锯拥有切割效率高、切割面精度高、切割缝窄、使用寿命长、环境友好等优点，使其得到广泛使用、大力发展。目前固结磨料线锯的生产方式主要有冲压/挤压、金属固结(电镀)、树脂结合剂固结和滚压嵌入。

挤压/挤压法虽然可以连续生产且成本低，但是该种加工方式会使金属线的强度大大降低且生产出来的线锯直径不均匀。金属固结法无法控制金属线表面的颗粒量及颗粒高低，这会造成不同程度的切削从而影响切片的表面质量。树脂结合剂固结法生产速度高，但是结合剂的热稳定性差，造成了结合剂对磨料把吃力低的情况。滚压嵌入法是通过机械作用将超硬磨料直接滚压入金属基体内。但是目前的滚压嵌入法还有缺点，比如公告号cn102581383a的专利，其生产效率较低，且生产线较长，导致生产成本高，不便于推广。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种用于将金属丝和超硬磨料制造成超硬磨料线锯的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，采用涂覆初压装置将超硬磨料涂覆在金属丝上并进行初压，得到表面初步嵌入超硬磨料的金属丝；步骤二，采用滚压装置将表面初步嵌入超硬磨料的金属丝进行连续至少两个道次的滚压，且下个道次的滚压方向为上个道次的滚压方向的飞边方向，得到直径均匀的超硬磨料线据；步骤三，采用强化涂层装置对直径均匀的超硬磨料线锯的表面进行涂覆强化层，得到超硬磨料线据。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造方法，还可以具有这样的特征：其中，金属丝为钢丝、不锈钢丝、钨钼丝、钼丝和黄铜丝，金属丝的线芯横截面为圆形、椭圆形或多边形。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造方法，还可以具有这样的特征：其中，金属丝的表面涂覆有金属层，该金属层为金、银、镍、锌、铜、锡钛、钽、铬、锆中的任意一种或任意几种的合金。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造方法，还可以具有这样的特征：其中，强化层为1～10μm的金属涂层或树脂胶。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造方法，还可以具有这样的特征：其中，超硬磨料为金刚石、立方氮化硼、b6o、b6o聚晶中的任意一种或任意几种的混合磨料，超硬磨料的颗粒度为5～500μm。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造方法，还可以具有这样的特征：其中，超硬磨料嵌入金属丝的深度为超硬磨料的颗粒厚度的1/2～2/3。

本发明还提供了一种超硬磨料线锯的制造设备，用于将金属丝和超硬磨料制造成超硬磨料线锯，其特征在于，具有：涂覆初压装置，用于将超硬磨料涂覆在金属丝上并进行初压形成表面初步嵌入超硬磨料的金属丝，包括超硬磨料存储腔、设置在该超硬磨料存储腔内的两个相切的初压滚压轮，该两个初压滚压轮的轮面上分别设置有相对向的n个环形槽，其中相对的两个环形槽组成一个完整的用于表面初步嵌入超硬磨料的金属丝进行成形的成形孔；滚压装置，包括奇数道次滚压机构和偶数道次滚压机构，设置在涂覆初压装置的后序，用于将表面初步嵌入超硬磨料的金属丝进行滚压形成直径均匀的超硬磨料线锯；强化涂层装置，设置在滚压装置的后序，用于对直径均匀的超硬磨料线锯的表面进行涂覆强化涂层形成超硬磨料线锯；收线装置，设置在强化涂层装置的后序，用于收集超硬磨料线锯；动力装置，用于驱动涂覆初压装置和滚压装置；以及导向轮组，包括设置在涂覆初压装置前序的n个导向轮以及设置在收线装置前序的n个导向轮，用于引导并带动金属丝移动，其中，每个奇数道次滚压机构包括n对滚压轮组件，每对滚压轮组件包括两个相切的第一滚压轮，该两个第一滚压轮的轮面上分别设置有一个环形槽，并且该两个环形槽相对设置，两个环形槽组成一个完整的用于对直径均匀的超硬磨料线锯进行成形的成形孔，每个偶数道次滚压机构包括两个相切的第二滚压轮，该两个第二滚压轮的轮面上分别设置有n个相对向的环形槽，其中相对的两个环形槽组成一个完整的用于直径均匀的超硬磨料线锯进行成形的成形孔，奇数道次滚压机构的第一滚压轮的滚压方向为涂覆初压装置的初压滚压轮的飞边方向，偶数道次滚压机构的第二滚压轮的滚压方向和涂覆初压装置的初压滚压轮的滚压方向一致。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造设备，还可以具有这样的特征：其中，n为大于1的整数，金属丝的根数为n。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造设备，还可以具有这样的特征：其中，成形孔的直径为0.1～3mm。

本发明提供的超硬磨料线锯的制造设备，还可以具有这样的特征：其中，强化涂层装置为采用电镀或者化学镀方法的涂层装置。

发明作用与效果

根据本发明的超硬磨料线锯的制造方法以及制造设备，由于采用了涂覆初压装置，提高了超硬磨料嵌入率；由于采用设有多组成形孔的滚压轮，可以同时生产多根直径均匀、高精度、高机械强度的超硬磨料线锯，简化了超硬磨料线锯的生产装置，降低了超硬磨料线锯的生产线占地面积，同时提高了超硬磨料线锯的生产效率；采用滚压装置多道次的滚压，能精确控制超硬磨料嵌入金属丝的深度，同时控制超硬磨料线锯的直径大小均匀；由于采用了强化涂层装置，可以强化超硬磨料线锯的耐磨强度和使用寿命；由于采用了导向轮，使得金属丝在被滚压过程中受力更均匀，同时提高生产速度。

附图说明

图1为本发明实施例超硬磨料线锯的制造方法制造的超硬磨料线锯的剖视示意图；

图2为本发明实施例超硬磨料线锯的制造设备的工作侧视图；

图3为本发明实施例超硬磨料线锯的制造设备的工作俯视图；

图4为本发明实施例的涂覆初压装置结构示意图；

图5为本发明实施例的涂覆初压装置工作示意图；

图6为本发明实施例的奇数道次滚压机构的第一滚压轮结构示意图；

图7为本发明实施例的偶数道次滚压机构的第二滚压轮结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图及实施例来说明本发明的具体实施方式。

<实施例>

一、超硬磨料线锯的制造设备

图1为本发明实施例超硬磨料线锯的制造方法制造的超硬磨料线锯的剖视示意图。

如图1所示，本实施例的超硬磨料线锯100的外径为1.0mm，包括金属丝11和超硬磨料12层，该超硬磨料12层为部分嵌入金属丝11的超硬磨料12。

本实施例中，金属丝11为横截面呈圆形并直径为0.5mm的钢丝，金属丝11的表面涂覆有厚度为10um的锌、铜合金层(图中未示)。超硬磨料12为金刚石，该超硬磨料颗粒厚度为150μm，其嵌入金属丝11的深度为其颗粒厚度的1/2。

图2为本发明实施例超硬磨料线锯的制造设备的工作侧视图，图3为本发明实施例超硬磨料线锯的制造设备的工作俯视图。

如图2以及图3所示，本实施例的超硬磨料线锯的制造设备200包括涂覆初压装置20、滚压装置30、强化涂层装置40、收线装置50、导向轮组60以及动力装置70。

图4为本发明实施例的涂覆初压装置结构示意图，图5为本发明实施例的涂覆初压装置工作示意图。

如图4及图5所示，涂覆初压装置20包括超硬磨料存储腔21以及初压滚压轮22。

超硬磨料存储腔21用于盛放超硬磨料12，两个初压滚压轮22相切设置在超硬磨料存储腔21内，用于将超硬磨料12涂覆在金属丝11上并进行初压形成表面初步嵌入超硬磨料的金属丝13。

本实施例中，同时生产两根金属丝11，两个初压滚压轮22的轮面上分别设置有相对向的两个半圆形的初压环形槽221，其中相对的两个初压环形槽221组成一个完整的用于表面初步嵌入超硬磨料的金属丝13进行成形的圆形的初压成形孔222，该初压成形孔222的直径为2mm。

如图1以及图2所示，本实施例中，滚压装置30包括第一以及第三道次的奇数道次滚压机构31和第二道次的偶数道次滚压机构32，依次设置在涂覆初压装置20的后序，用于将表面初步嵌入超硬磨料的金属丝13进行滚压形成直径均匀的超硬磨料线锯14。

图6为本发明实施例的奇数道次滚压机构的第一滚压轮结构示意图。

如图6所示，第一以及第三道次的奇数道次滚压机构31分别包括两对滚压轮组件311，每对滚压轮组件311包括两个相切的第一滚压轮311a，该两个第一滚压轮311a的轮面上分别设置有一个半圆形的奇数道次环形槽311b，并且该两个奇数道次环形槽311b相对设置，两个奇数道次环形槽311b组成一个完整的用于对直径均匀的超硬磨料线锯14进行成形的圆形的奇数道次成形孔311c。

图7为本发明实施例的偶数道次滚压机构的第二滚压轮结构示意图。

如图7所示，第二道次的偶数道次滚压机构32包括两个相切的第二滚压轮321，该两个第二滚压轮321的轮面上分别设置有两个相对向的半圆形的偶数道次环形槽321a，其中相对的两个偶数道次环形槽321a组成一个完整的用于直径均匀的超硬磨料线锯14进行成形的圆形的偶数道次成形孔321b。

第一及第三道次的奇数道次滚压机构31的第一滚压轮311a的滚压方向均为涂覆初压装置20的初压滚压轮22的飞边方向，即第一滚压轮311a的空间位置与初压滚压轮22的空间位置相比，绕金属丝11转动90°。

第二道次的偶数道次滚压机构32的第二滚压轮321的滚压方向和涂覆初压装置20的初压滚压轮22的滚压方向一致。

本实施例中，第一道次的奇数道次成形孔311c、第二道次的偶数道次成形孔321b以及第三道次的奇数道次成形孔311c的直径依次为1.5mm、1.2mm、1.0mm。

如图1以及图2所示，强化涂层装置40设置在滚压装置30的后序，为采用电镀方法的涂层装置，用于对直径均匀的超硬磨料线锯14的表面进行涂覆厚度为5um的金属镍强化涂层(图中未示)形成超硬磨料线锯100。

收线装置50设置在强化涂层装置40的后序，用于缠绕超硬磨料线锯100进行收集。

导向轮组60包括四个导向轮61。

两个导向轮61设置在涂覆初压装置20的前序，两个导向轮61设置在收线装置50的前序，用于引导并带动金属丝11移动。

本实施例中，初压滚压轮22、第一滚压轮311a以及第二滚压轮321的中心轴处均设置有同步齿轮(图中未示)。

动力装置70包括电机71，该电机71的输出端上设置有与同步齿轮相对应的驱动齿轮(图中未示)，动力装置70通过齿轮连接驱动涂覆初压装置20和滚压装置30。

二、超硬磨料线锯的制造方法

如图1及图2所示，本实施例提供的超硬磨料线锯的制造方法，包括如下步骤：

步骤一，将两根金属丝11分别绕过两个导向轮61，进入涂覆初压装置20，使用涂覆初压装置20将超硬磨料12涂覆在金属丝11上并进行初压，得到表面初步嵌入超硬磨料的金属丝13。

步骤二，使用滚压装置30中的第一道次的奇数道次滚压机构31、第二道次的偶数道次滚压机构32以及第三道次的奇数道次滚压机构31依次将表面初步嵌入超硬磨料的金属丝13进行连续三个道次的滚压，且下个道次的滚压方向为上个道次的滚压方向的飞边方向，得到直径均匀的超硬磨料线据14。

步骤三，使用强化涂层装置40对直径均匀的超硬磨料线锯14的表面进行涂覆金属镍强化层，得到超硬磨料线据100。

步骤四，将超硬磨料线据100绕过导向轮61，使用收线装置50缠绕超硬磨料线据100进行收集。

实施例作用与效果

根据本实施例的超硬磨料线锯的制造方法以及制造设备，由于采用了涂覆初压装置，提高了超硬磨料嵌入率；由于采用设有多组成形孔的滚压轮，可以同时生产多根直径均匀、高精度、高机械强度的超硬磨料线锯，简化了超硬磨料线锯的生产装置，降低了超硬磨料线锯的生产线占地面积，同时提高了超硬磨料线锯的生产效率；采用滚压装置多道次的滚压，能精确控制超硬磨料嵌入金属丝的深度，同时控制超硬磨料线锯的直径大小均匀；由于采用了强化涂层装置，可以强化超硬磨料线锯的耐磨强度和使用寿命；由于采用了导向轮，使得金属丝在被滚压过程中受力更均匀，同时提高生产速度。

总之，本实施例提供的超硬磨料线锯的制造方法工序合理，能提高生产效率，减少生产成本，同时又能提高生产质量。制造设备结构紧凑，工作稳定可靠，可以形成自动化生产线，制备任意长度的、直径一致的、抗拉强度高的连续超硬磨料线锯。