表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置製造方法
2023-04-29 22:04:11
表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置製造方法
【專利摘要】一種表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置，包括由前至後依次排布的繞線裝置、熱風吹口、複合電鍍裝置、蒸餾水清洗槽、有機溶劑清洗槽和撤線裝置；繞線裝置包括旋轉輪、放線輪和塗膠座；複合電鍍裝置由預鍍槽、上砂槽和鍍層加厚槽組成，三個槽的底部和上方均設置有導輪，上砂槽內安裝有導管和水泵；蒸餾水清洗槽和有機溶劑清洗槽的底部和上方也均設置有導輪；撤線裝置包括迴轉輪和收線輪。該裝置在鋸絲表面形成磨粒成群螺旋排布和螺旋狀的大容屑與排屑微通道相隔的效果，既具備足夠高度的容屑空間，又可使冷卻潤滑液充分進入切割區域，改善鋸切區潤滑和鋸絲切割性能，保證鋸切質量與效率。
【專利說明】表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用於生產表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲的裝置，屬於固結磨料鋸絲製造【技術領域】。
【背景技術】
[0002]固結磨料線鋸切割技術具有切縫窄，切割效率高、切片質量高和環境友好等特點，因此在半導體晶體和陶瓷等脆性材料切割中越來越受到關注。電鍍金剛石鋸絲通常是選用高強度鋼絲做基體，採用複合電鍍法利用金屬鍍層的沉積對金剛石磨粒的機械包鑲、物理與化學吸附的作用，從而把磨粒固結在鋼絲基體表面而製成，金剛石磨粒外露的鋒利切削刃對工件進行切削去除。相對於樹脂結合劑的固結磨料鋸絲，電鍍固結超硬磨料鋸絲的耐磨性、耐熱性、基體材料特性保持與製造直徑靈活性等綜合特點更能滿足實際中應用的要求，因此被認為是硬脆材料線鋸加工首選的鋸切工具。
[0003]CN101531035公開的《一種電鍍金剛石線鋸的製造方法》，通過複合電鍍沉積鎳在鋼絲的表面固結一層金剛石磨粒，製成電鍍固結磨料線鋸絲。首先金屬線纏繞在放線輪上，金屬線連續運行，依次完成前處理、預鍍、上砂、加厚過程，最後纏繞在收線輪上，完成電鍍過程。其中，預鍍、上砂、加厚在同一電鍍槽中完成。上砂是通過電鍍槽內連續轉動的環形毛帶完成的。電鍍液中的金剛石磨料在攪拌的作用下懸浮於鍍液中，並自然沉積到環形毛帶上。通過環形毛帶的金屬線和環形毛帶的線速度相同，從而保證了金屬線和環形毛帶上的金剛石磨料有一定的相對靜止時間，保證了上砂時間。
[0004]但是，現有的電鍍固結磨料線鋸絲的表面磨粒多為布滿鋸絲的整個表面且隨機分布，鋸切時脫落磨粒與切屑不容易排出，潤滑冷卻液也難充分進入鋸切區，沒有大排屑槽，鋸切時切屑對鋸絲表面和切割工件表面的沾附、堵塞、劃擦作用，提高了鋸切力並降低了切割表面質量，加劇鍍層的磨損而導致鋸絲表面磨粒的脫落增多，易降低鋸絲壽命和鋸切性倉泛。
【發明內容】
[0005]本發明針對現有電鍍固結磨料線鋸絲存在的鋸切加工時脫落磨粒與切屑不容易排出，潤滑冷卻液也難充分進入鋸切區等問題，提供一種連續製備且能夠實現表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲的生產裝置。
[0006]本發明的表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置，採用以下技術方案:
[0007]該裝置，包括由前至後依次排布的繞線裝置、熱風吹口、複合電鍍裝置、蒸餾水清洗槽、有機溶劑清洗槽和撤線裝置；繞線裝置包括旋轉輪、放線輪和塗膠座，旋轉輪通過中心軸安裝在一個支架上，放線輪通過迴轉軸安裝在旋轉輪上，迴轉軸位於軸線在旋轉輪徑向上的長圓孔中，旋轉輪上設置有繞線摩擦塊，繞線摩擦`塊與放線輪的端面接觸，塗膠座固定連接在旋轉輪上，塗膠座的內部設有用於盛放粘合膠的空腔，塗膠座的外端設有槽口，槽口底部設有與空腔連通的出膠口，塗膠座的上方和下方均設置有一個固定在旋轉輪上的繞線導向口 ；複合電鍍裝置由預鍍槽、上砂槽和鍍層加厚槽組成，三個槽的底部和上方均設置有導輪，上砂槽內安裝有導管和水泵，導管通過底部的進液口與水泵連接，上砂槽和鍍層加厚槽之間設有穿孔；蒸餾水清洗槽和有機溶劑清洗槽的底部和上方也均設置有導輪，有機溶劑清洗槽外側底部設置超聲波發生器；撤線裝置包括迴轉輪和收線輪，迴轉輪通過轉軸安裝在一個支座上，收線輪安裝在迴轉輪的端面上，迴轉輪上設有收線導向口和撤線摩擦塊，撤線摩擦塊與收線輪的端面接觸。
[0008]塗膠座的內部空腔中充滿粘合膠，預鍍槽中注有電鍍液,上砂槽中注有混合超硬磨料的電鍍液，導管位於上砂槽內電鍍液的液面以下，鍍層加厚槽中注有不含有超硬磨料的電鍍液，蒸餾水清洗槽中注有蒸餾水，有機溶劑清洗槽中注有使粘合膠溶解的有機溶劑；預處理(表面經酸洗、鹼洗等處理)後的鋼絲由前至後繞過在預鍍槽、上砂槽、鍍層加厚槽、蒸餾水清洗槽和有機溶劑清洗槽中的各個導輪，並穿過上砂槽中的導管，做勻速向前的直線運動，繞線纏繞在繞線裝置的放線輪上，穿過上方繞線導向口、塗膠座的外端槽口以及下方繞線導向口，與鋼絲搭接在一起，旋轉輪繞中心軸順時針旋轉運動，與鋼絲勻速向前的直線運動一起在鋼絲表面合成為繞線的螺旋纏繞，旋轉輪上的摩擦塊與放線輪的端面接觸，通過摩擦阻力對放線輪的轉速進行限制，使繞線始終保持張緊的狀態，以保證繞線牢固地纏繞在鋼絲表面，同時繞線經過塗膠座的外端槽口時由出膠口塗膠，通過粘合膠使繞線粘附在鋼絲表面，通過改變旋轉輪的轉速或鋼絲直線運動的速度來改變繞線的螺距；通過熱風吹口吹出的熱風使纏繞在鋼絲上的繞線上的粘結劑烘乾，保證繞線緊緊粘附在鋼絲表面； [0009]繞線後的鋼絲進入複合電鍍裝置進行複合電鍍沉積，首先通過預鍍槽進行預鍍，在鋼絲表面先鍍一層金屬，使鍍層與基體充分接觸以增強結合力，然後進入上砂槽，通過水泵向穿過上砂槽中導管的鋼絲提供混有超硬磨料的電鍍液，超硬磨料懸浮於電鍍液中，在導管的束縛中增加了在鋼絲表面固結的數量，實現鋼絲表面的上砂，上砂後的鋼絲通過上砂槽與鍍層加厚槽之間的穿孔進入鍍層加厚槽，進行鍍層加厚處理，鍍層進一步沉積，將在上砂槽中固結在鋼絲表面的超硬磨料的露出高度控制在超硬磨料磨粒直徑的1/4-2/5 ;鋼絲表面沒有繞線的部分通過沉積來固結超硬磨料，鋼絲上有繞線的部分因不能直接與電鍍液和超硬磨料接觸而無法沉積上超硬磨料；
[0010]經複合電鍍使表面裸露區域已固結好超硬磨料的鋼絲，經過蒸餾水清洗槽進行清洗，再通過有機溶劑的清洗槽中的有機溶劑進行清洗，使繞線與鋼絲表面的粘合膠溶解；繞線與鋼絲表面的粘合膠溶解後，繞線穿過撤線裝置的收線導向口後連接在收線輪上，迴轉輪作逆時針轉動，使繞線纏繞在收線輪上，撤去鋼絲表面的繞線，製作完成表面磨粒成群螺旋排布的電鍍固結磨料鋸絲。
[0011]本發明通過在鋸絲入槽複合電鍍上砂前在鋸絲表面纏繞繞線材，使這一部分在電鍍中無法上砂，在電鍍固砂完成後撤去繞線，在鋸絲表面形成磨粒成群螺旋排布和螺旋狀的大容屑/排屑微通道相隔的效果，既具備足夠高度的容屑空間，又可使冷卻潤滑液可隨著「螺旋容屑槽」充分進入切割區域，改善鋸切區潤滑情況，改善鋸絲切割性能，保證鋸切質量與效率。結合目前電鍍超硬磨料線鋸磨料複合電鍍沉積的連續製造方法，可實現表面磨粒成群螺旋排布電鍍固結磨料鋸絲的連續生產。【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置的結構示意圖。
[0013]圖2是本發明中繞線裝置的結構示意圖。
[0014]圖3是圖2的左視圖。
[0015]圖4是本發明中撤線裝置的結構示意圖。
[0016]圖5是圖4的左視圖。
[0017]圖中:1、鋼絲，2、繞線裝置，3、繞線，4、熱風吹口，5、導輪，6、蒸餾水清洗槽，7、超聲波發生器，8、有機溶劑清洗槽，9、撤線裝置，10、旋轉輪，11、放線輪，12、繞線導向口，13、塗膠座，14、繞線摩擦塊，15、中心軸，16、預鍍槽，17、上砂槽，18、導管，19、導管底部入液口，20、水泵，21、穿孔，22、鍍層加厚槽，23、迴轉輪，24、收線輪，25、收線導向口，26、轉軸，27、撤
線摩擦塊。
【具體實施方式】
[0018]如圖1所示，本發明的表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置，包括由前至後(圖1中右側為前)依次排布的繞線裝置2、熱風吹口 4、複合電鍍裝置、蒸餾水清洗槽
6、有機溶劑清洗槽8和撤線裝置9。
[0019]繞線裝置2用於在表面經酸洗、鹼洗等處理後的鋼絲I (電鍍鋸絲的基體)上繞制螺旋狀(螺距根據要求設定)的繞線3，繞線3為非導電線。繞線裝置2的結構如圖2和圖3所示，包括旋轉輪10、放線輪11和塗膠座13。旋轉輪10通過中心軸15安裝在一個支架上，旋轉輪10可繞該中心軸15轉動，該中心軸內部設有中心孔，鋼絲I由該中心孔穿過。旋轉輪10作成帶輪形式，由傳動機構(帶`傳動(圖中未畫出))驅動，繞中心軸轉動。旋轉輪10的端面邊緣通過迴轉軸裝有放線輪11，迴轉軸位於軸線在旋轉輪10徑向上的長圓孔中，該迴轉軸可在該長圓孔中沿旋轉輪10的徑向微調，以適應因不斷放線導致放線輪11上的繞線3線圈直徑不斷變小帶來的變化。旋轉輪10上設置有繞線摩擦塊14，繞線摩擦塊14與放線輪11的端面接觸，通過摩擦阻力對放線輪11的轉速進行限制，使繞線3始終保持張緊的狀態，以保證繞線3牢固地纏繞在鋼絲I表面。塗膠座13固定連接在旋轉輪10上，塗膠座13的內部為用於盛放粘合膠的空腔，塗膠座13的外端為一向外開口的槽口，呈「〈」型，槽口底部設有出膠口，與空腔連通，塗膠座13內部空腔中充滿粘合膠，在內部壓力作用下由出膠口溢出膠水，塗抹在繞線3。塗膠座13的上方和下方均設置有一個固定在旋轉輪10上的繞線導向口 12。
[0020]熱風吹口 4設置在繞線裝置2的前側，位於鋼絲的上方，用於對纏繞在鋼絲I上的繞線3上的粘結劑進行烘乾，從而保證繞線3緊緊沾附在鋼絲I表面。
[0021]複合電鍍裝置用於對鋼絲I表面沒有繞線3的部分進行金屬層沉積來固結超硬磨料，鋼絲I上有繞線3的部分因不能直接與電鍍液和超硬磨料接觸而無法沉積上超硬磨料。繞線後的鋼絲I進入複合電鍍裝置進行複合電鍍沉積。如圖1所示，複合電鍍裝置由預鍍槽16、上砂槽17和鍍層加厚槽22組成，三個槽的底部和上方均設置有使鋼絲I進入及穿出各個槽內的導輪5，預鍍槽16單獨設立，與上砂槽17和鍍層加厚槽22不相通，預鍍槽16可採用單獨的電鍍液，在鋼絲表面先鍍一層金屬，使鍍層與鋼絲充分接觸以增強結合力。上砂槽17的底部安裝有導管18，導管18通過底部的進液口 19與水泵20連接，上砂槽17和鍍層加厚槽22之間設有穿孔21。鋼絲I在預鍍槽16中進行表面預鍍後進入上砂槽17，上砂槽17盛有混合超硬磨料的電鍍液。導管18安裝在上砂槽17內電鍍液的液面下，與上砂槽17底面平行，通過水泵20向穿過導管18的鋼絲I提供混有超硬磨料的電鍍液，超硬磨料懸浮於電鍍液中，在導管18的束縛中增加了在鋼絲I表面固結的數量，實現鋼絲I表面的上砂。上砂後的鋼絲I不宜經過導輪，以防止剛固定在鋼絲I表面上的磨料脫落，因此上砂槽17和鍍層加厚槽22中間有穿孔21連通，鋼絲I可直接穿過，經加厚後再繞在鍍層加厚槽22上方的導輪上。鍍層加厚槽22中盛有的電鍍液中不含有超硬磨料，為防止上砂槽17電鍍液中的超硬磨料進入鍍層加厚槽22，在上砂槽17和鍍層加厚槽22之間的穿孔21處設置有三層隔板，鋼絲I從上砂槽17進入鍍層加厚槽22中要經過三面隔板上的通孔，從而儘可能保證上砂槽17電鍍液中的超硬磨料不會進入鍍層加厚槽22中。在鍍層加厚槽22中使鋼絲I上的鍍層進一步沉積，將在上砂工序中固結在鋼絲表面的超硬磨料的露出高度控制在為磨粒直徑的1/4-2/5。預鍍槽16、上砂槽17和鍍層加厚槽22三部分的長度可根據電鍍時間按比例設置。 [0022]蒸餾水清洗槽6和有機溶劑清洗槽8的底部和上方均設置有使鋼絲I進入及導出各個槽內的導輪，以使鋼絲I能夠在各個槽內連續運行。有機溶劑清洗槽8的外側底部設置有超聲波發生器7，以實現超聲波振動清洗。
[0023]撤線裝置9與繞線裝置2的結構類似，只是撤線裝置9不需要塗膠座13，且撤線裝置9上的迴轉輪23的迴轉方向為逆時針(與繞線裝置2的旋轉輪10的轉向相反，轉速相同)。如圖4和圖5所示，撤線裝置9包括迴轉輪23和收線輪24，迴轉輪23通過轉軸26安裝在一個支座上，迴轉輪23可繞該轉軸26轉動，該轉軸26內部設有內孔，鋼絲I由該中心孔穿過。迴轉輪23由傳動機構(帶傳動(圖中未畫出))驅動，繞轉軸26轉動。迴轉輪23的端面邊緣裝有收線輪24，迴轉輪23上設有收線導向口 25，迴轉輪23上還設置有撤線摩擦塊27，撤線摩擦塊27與收線輪24的端面接觸，通過摩擦阻力使繞線3始終保持張緊的狀態。
[0024]所述的鋼絲一般為琴鋼絲或彈簧鋼絲等高強度鋼絲，直徑為0.1-lmm，表面固結的超硬磨料可選擇金剛石、碳化矽、立方氮化硼等，所選擇磨料依據被鋸切加工的工件材料，超硬磨料粒徑為20-100 μ m。所述用於纏繞在鋼絲表面的繞線不能具有導電性，截面形狀可為圓形、正方形或矩形，如為圓形，繞線直徑為0.1-1mm ;如為正方形或矩形,則長與寬應小於1_，尺寸選擇依據製備要求和所使用的鋼絲基體直徑而定。所述的非導電繞線所浸有的膠水或液體樹脂為不能溶於水溶液而可溶入有機溶劑。
[0025]表面經酸洗、鹼洗等處理後的鋼絲I穿過繞線裝置2的中心軸15的中心孔和各個槽的底部及上方的導輪，由撤線裝置9中轉軸26的內孔穿出，做勻速向前的直線運動。繞線3纏繞在放線輪11上，穿過塗膠座13上方的繞線導向口 12、塗膠座13的外端槽以及塗膠座13下方的繞線導向口，與鋼絲I搭接在一起。旋轉輪10繞中心軸15順時針旋轉運動(圖1中由右向左看)，同時穿過中心軸15通孔的鋼絲I做勻速向前的直線運動，這兩個運動在鋼絲I表面合成為繞線3的螺旋纏繞。同時，繞線3經過塗膠座13的外端槽口時由出膠口塗膠，通過粘合膠使繞線3粘附在鋼絲I表面。可通過改變旋轉輪10的轉速或鋼絲I直線運動的速度來改變繞線的螺距。
[0026]經複合電鍍使表面裸露區域已固結好超硬磨料的鋼絲1，經過蒸餾水清洗槽6進行清洗，然後鋼絲I通過盛有有機溶劑(乙醇或丙酮等，能夠溶解粘合劑)的清洗槽8並採用超聲波清洗機7施加超聲波進行清洗，控制鋼絲I的運動速度或改變清洗槽8的長度使粘接劑得到充分溶解。[0027]繞線3與鋼絲I表面的粘合膠溶解後，繞線3穿過轉軸26經收線導向口 25後連接在在收線輪24上，迴轉輪23作逆時針轉動，使繞線3纏繞在收線輪24上，鋼絲I表面繞線3撤去後，經後處理製作完成表面磨粒成群螺旋排布電鍍固結磨料鋸絲。如在裝置前後階段設置鋼絲的連續繞線與撤錢裝置，這樣就實現了連續生產。[0028]本發明未涉及部分如鋼絲的前處理清洗、後處理加熱、鋼絲的連續放線與收錢及超硬磨料的複合電鍍液選用等可採用現有技術加以實現。
【權利要求】
1.一種表面固結磨粒成群螺旋排布的電鍍鋸絲生產裝置，包括由前至後依次排布的繞線裝置、熱風吹口、複合電鍍裝置、蒸餾水清洗槽、有機溶劑清洗槽和撤線裝置；其特徵是:繞線裝置包括旋轉輪、放線輪和塗膠座，旋轉輪通過中心軸安裝在一個支架上，放線輪通過迴轉軸安裝在旋轉輪上，迴轉軸位於軸線在旋轉輪徑向上的長圓孔中，旋轉輪上設置有繞線摩擦塊，繞線摩擦塊與放線輪的端面接觸，塗膠座固定連接在旋轉輪上，塗膠座的內部設有用於盛放粘合膠的空腔，塗膠座的外端設有槽口，槽口底部設有與空腔連通的出膠口，塗膠座的上方和下方均設置有一個固定在旋轉輪上的繞線導向口 ；複合電鍍裝置由預鍍槽、上砂槽和鍍層加厚槽組成，三個槽的底部和上方均設置有導輪，上砂槽內安裝有導管和水泵，導管通過底部的進液口與水泵連接，上砂槽和鍍層加厚槽之間設有穿孔；蒸餾水清洗槽和有機溶劑清洗槽的底部和上方也均設置有導輪，有機溶劑清洗槽外側底部設置超聲波發生器；撤線裝置包括迴轉輪和收線輪，迴轉輪通過轉軸安裝在一個支座上，收線輪安裝在迴轉輪的端面上，迴轉輪上設有收線導向口和撤線摩擦塊，撤線摩擦塊與收線輪的端面接觸； 塗膠座的內部空腔中充滿粘合膠，預鍍槽中注有電鍍液，上砂槽中注有混合超硬磨料的電鍍液，導管位於上砂槽內電鍍液的液面以下，鍍層加厚槽中注有不含有超硬磨料的電鍍液，蒸餾水清洗槽中注有蒸餾水，有機溶劑清洗槽中注有使粘合膠溶解的有機溶劑；預處理後的鋼絲由前至後繞過在預鍍槽、上砂槽、鍍層加厚槽、蒸餾水清洗槽和有機溶劑清洗槽中的各個導輪，並穿過上砂槽中的導管，做勻速向前的直線運動，繞線纏繞在繞線裝置的放線輪上，穿過上方繞線導向口、塗膠座的外端槽口以及下方繞線導向口，與鋼絲搭接在一起，旋轉輪繞中心軸順時針旋轉運動，與鋼絲勻速向前的直線運動一起在鋼絲表面合成為繞線的螺旋纏繞，旋轉輪上的摩擦塊與放線輪的端面接觸，通過摩擦阻力對放線輪的轉速進行限制，使繞線始終保持張緊的狀態，以保證繞線牢固地纏繞在鋼絲表面，同時繞線經過塗膠座的外端槽口時由出膠口塗膠，通過粘合膠使繞線粘附在鋼絲表面，通過改變旋轉輪的轉速或鋼絲直線運動的速 度來改變繞線的螺距；通過熱風吹口吹出的熱風使纏繞在鋼絲上的繞線上的粘結劑烘乾，保證繞線緊緊粘附在鋼絲表面； 繞線後的鋼絲進入複合電鍍裝置進行複合電鍍沉積，首先通過預鍍槽進行預鍍，在鋼絲表面先鍍一層金屬，使鍍層與基體充分接觸以增強結合力，然後進入上砂槽，通過水泵向穿過上砂槽中導管的鋼絲提供混有超硬磨料的電鍍液，超硬磨料懸浮於電鍍液中，在導管的束縛中增加了在鋼絲表面固結的數量，實現鋼絲表面的上砂，上砂後的鋼絲通過上砂槽與鍍層加厚槽之間的穿孔進入鍍層加厚槽，進行鍍層加厚處理，鍍層進一步沉積，將在上砂槽中固結在鋼絲表面的超硬磨料的露出高度控制在超硬磨料磨粒直徑的1/4-2/5 ;鋼絲表面沒有繞線的部分通過沉積來固結超硬磨料，鋼絲上有繞線的部分因不能直接與電鍍液和超硬磨料接觸而無法沉積上超硬磨料； 經複合電鍍使表面裸露區域已固結好超硬磨料的鋼絲，經過蒸餾水清洗槽進行清洗，再通過有機溶劑的清洗槽中的有機溶劑進行清洗，使繞線與鋼絲表面的粘合膠溶解；繞線與鋼絲表面的粘合膠溶解後，繞線穿過撤線裝置的收線導向口後連接在收線輪上，迴轉輪作逆時針轉動，使繞線纏繞在收線輪上，撤去鋼絲表面的繞線，製作完成表面磨粒成群螺旋排布的電鍍固結磨料鋸絲。
【文檔編號】C25D15/00GK103643273SQ201310688274
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月13日 優先權日:2013年12月13日
【發明者】高玉飛, 葛培琪, 畢文波 申請人:山東大學