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CN102205563A - 一种螺旋式波形切割金属丝及其制作方法和设备 - Google Patents

一种螺旋式波形切割金属丝及其制作方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种螺旋式波形切割金属丝及其制作方法和设备,所述金属丝为周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转形成螺旋式波形金属丝,金属丝的波峰和波谷沿轴向中心线分布,金属丝的螺旋直径和波高相等。本发明的螺旋式波形切割金属丝能够通过其立体的结构提供在切割硬质材料过程中更好的携带砂浆磨料的能力,并且磨料不容易从切割丝上剥落,从而大幅提高硅料,宝石等切割分片工艺过程的生产速度和效率,同时也能有效提高分片后的材料的表面质量。

Description

一种螺旋式波形切割金属丝及其制作方法和设备
技术领域
本发明涉及的是一种切割金属丝、制作方法和设备,尤其涉及的是一种螺旋式波形切割金属丝及其制作方法和设备。
背景技术
电子和太阳能领域中的单晶硅、多晶硅、LED领域的宝石等硬质材料的分割切片工艺中,目前使用最多的就是利用直线型的金属单丝,在一定张力作用下,单向或往复运动的方式来切割分片。金属单丝运动时,通过砂浆输运和喷射系统,在金属单丝与硅棒等被切割物接触之前,将含有硬度极高的磨料颗粒的砂浆喷射金属单丝上,被金属单丝带入切割口,通过极高硬度的磨料颗粒与硅棒,宝石等被切割物体的不断研磨过程中,实现对硅棒和宝石等物的切割分片。因此,金属单丝携带含有极高硬度磨料颗粒的砂浆能力就至关重要,是能否高效,高质量地切割分片硅料,宝石等物体的重要保证。
而直线型的金属单丝一般只能通过光滑表面在高速运动时机械地带入砂浆,并且在切割过程中,砂浆中的磨料容易从切割丝上剥落,影响切割速度和切片质量,从而导致在分割硅料,宝石等硬质材料时容易导致金属单丝断裂,硅料,宝石等切片表面有线痕缺陷等质量或工艺问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供了一种螺旋式波形切割金属丝及其制作方法和设备,通过将金属丝加工成波形后在旋转成螺旋式,从而使得金属丝能够携带更多研磨砂浆,提高切割能力。
本发明是通过以下技术方案实现的,本发明的金属丝为周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转成螺旋状。
所述金属丝的波峰和波谷沿轴向中心线均匀分布,金属丝的螺旋直径和波高相等。
所述金属丝的直径为0.05mm~0.5mm,金属丝的波长为2mm~20mm,螺旋直径为金属丝直径的1.05~5倍。
一种螺旋式波形切割金属丝的制作方法,包括以下步骤,
(1)将直线形的金属丝制成周期性波形;
(2)保持金属丝的螺旋直径和波高相等,将周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转制成螺旋式金属丝。
所述步骤(1)是通过变形齿轮挤压将金属丝由直线形加工为周期性波形。
所述步骤(2)中,金属丝的螺距和旋转角度成反比。
一种螺旋式波形切割金属丝的制作设备,包括放线盘、变形齿轮、第一扭转限制轮、第二扭转限制轮、飞轮环、轴头、支架和收线盘;其中:轴头固定在飞轮环的两端,轴头固定在支架上,飞轮环的两端分别设有第一扭转限制轮和第二扭转限制轮,变形齿轮位于放线盘和第一扭转限制轮之间,收线盘位于第二扭转限制轮之后,收线盘上设有牵引动力件。
为了使得收线牵引力的顺利传递,所述收线盘和第二扭转限制轮之间设有过线轮。
为了便于收线和放线,所述放线盘和收线盘是工字轮。
本发明的工作原理是:将原来直线金属丝加工成弯曲和螺旋的部分,使金属丝形成空间立体的螺旋式结构,在立体空间中形成多处凹陷区域,这些凹陷处可以高效携裹和夹带住砂浆磨料,从而提高切割速度和效率。
有益效果:本发明相比现有技术具有以下优点,本发明的螺旋式波形切割金属丝能够通过其立体的结构提供在切割硬质材料过程中更好的携带砂浆磨料的能力,并且磨料不容易从切割丝上剥落,从而大幅提高硅料,宝石等切割分片工艺过程的生产速度和效率,同时也能有效提高分片后的材料的表面质量。磨料在磨切硬质材料时的速度相对于金属切割丝的速度有所降低,从而使得金属切割丝本身的磨损降低。
附图说明
图1是本发明金属丝扭转之前在x-y面内的波形图;
图2是图1的波形金属丝旋转120度后y-z面的示意图;
图3是图1的波形金属丝旋转90度后y-z面的示意图;
图4是图1的波形金属丝旋转60度后y-z面的示意图;
图5是图1的波形金属丝旋转45度后y-z面的示意图;
图6是制作本发明金属丝的设备结构示意图。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图6所示,本实施例的金属丝制作设备包括放线盘1、变形齿轮2、第一扭转限制轮3、第二扭转限制轮4、飞轮环5、轴头6、支架7、电机8、收线盘9、牵引动力件;其中:轴头6固定在飞轮环5的两端,轴头6固定在支架7上,轴头6由电机8驱动,收线盘9和放线盘1设置于支架7上,飞轮环5的两端分别设有第一扭转限制轮3和第二扭转限制轮4,变形齿轮2位于放线盘1和第一扭转限制轮3之间,收线盘9位于第二扭转限制轮4之后,收线盘9上设有牵引动力件,收线盘9和第二扭转限制轮4之间设有过线轮10,本实施例中放线盘1和收线盘9选用工字轮。
一种螺旋式波形切割金属丝的制作方法,包括以下步骤,
(1)使用变形齿轮咬合将直线形的金属丝制成周期性波形;
(2)保持金属丝的螺旋直径和波高相等,将周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转制成螺旋式金属丝,金属丝的螺距和旋转的角度成反比。
具体操作如下:直径为d=0.12mm的直线金属丝首先绕线收于放线盘1上,金属丝放线出来,穿入一对变形齿轮2,经过变形齿轮2的咬合变形后,金属丝形成如图1所示的周期性波形,其具有波长W1=5.0mm和波高A1=0.14mm=螺旋直径D,波长和波高可以通过变形齿轮2的咬合程度来调节;将弯曲后的金属丝,穿过第一扭转限制轮3和进入飞轮环5。在电机8的牵引下,飞轮环5沿轴头6的轴线旋转,在第一扭转限制轮3的限制作用下,波形金属丝沿其轴线旋转变形,形成第一次的扭转;通过飞轮环5的导引,经过第一次旋转变形的金属丝进入第二扭转限制轮4再一次变形,这样经过两次变形后的弯曲金属丝,其上的不同波峰和波谷就沿金属丝的轴线方向均匀分布,从而具备了空间的立体的螺旋结构,最后收线于收线盘9上。金属丝只要是能用于线切割的金属丝即可。
如图2所示为一个半波长周期的y-z面的示意图,其中在每半个波长周期内旋转120度。制得的金属丝为周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转成螺旋状,金属丝的波峰和波谷沿轴向中心线对称分布。
金属丝旋转的角度通过单位长度上加上多少扭转来决定,本实施收线盘9上牵引动力件的牵引速度是60m/min,飞轮环5的旋转速度是8000转/min,在每毫米单位长度的金属丝上加0.133个扭转,制得金属丝的螺距为7.5mm。
实施例2
本实施例中,金属丝直径为d=0.05mm,形成的周期性波形为波长W1=15mm,波高A1=0.4mm=螺旋直径D。
如图3所示为两个波长周期的y-z面的示意图,其中在每半个波长周期内旋转90度。制得的金属丝为周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转成螺旋状,金属丝的波峰和波谷沿轴向中心线对称分布。
金属丝旋转的角度通过单位长度上加上多少扭转来决定,本实施收线盘9上牵引动力件的牵引速度是60m/min,飞轮环5的旋转速度是2000转/min,在每毫米单位长度的金属丝上加上0.033个扭转,制得金属丝的螺距为30mm。
其他实施条件和实施例1相同。
实施例3
本实施例中,金属丝直径为d=0.5mm,形成的周期性波形为波长W1=20mm,波高A1=0.315mm=螺旋直径D。
如图4所示为三个波长周期的y-z面的示意图,其中在每半个波长周期内旋转60度。制得的金属丝为周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转成螺旋状,金属丝的波峰和波谷沿轴向中心线对称分布。
金属丝旋转的角度通过单位长度上加上多少扭转来决定,本实施收线盘9上牵引动力件的牵引速度是60m/min,飞轮环5的旋转速度为1000转/min,在每毫米单位长度的金属丝上加上0.017个扭转,制得金属丝的螺距为60mm。
其他实施条件和实施例1相同。
实施例4
本实施例中,金属丝直径为d=0.2mm,形成的周期性波形为波长W1=10mm,波高A1=0.8mm=螺旋直径D。
如图5所示为四个波长周期的y-z面的示意图,其中在每半个波长周期内旋转45度。制得的金属丝为周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转成螺旋状,金属丝的波峰和波谷沿轴向中心线对称分布。
金属丝旋转的角度通过单位长度上加上多少扭转来决定,本实施收线盘9上牵引动力件的牵引速度是60m/min,飞轮环5的旋转速度为1500转/min,在每毫米单位长度的金属丝上加上0.025个扭转,制得金属丝的螺距为40mm。
其他实施条件和实施例1相同。

Claims (10)

1.一种螺旋式波形切割金属丝,其特征在于,所述金属丝为周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转成螺旋状。
2.根据权利要求1所述的螺旋式切割金属丝,其特征在于:所述金属丝的波峰和波谷沿轴向中心线对称分布。
3.根据权利要求1所述的螺旋式切割金属丝,其特征在于:所述金属丝的螺旋直径和波高相等。
4.根据权利要求1所述的螺旋式切割金属丝,其特征在于:所述金属丝的直径为0.05mm~0.5mm,金属丝的波长为2mm~20mm,螺旋直径为金属丝直径的1.05~5倍。
5.一种螺旋式波形切割金属丝的制作方法,其特征在于:包括以下步骤,
(1)将直线形的金属丝制成周期性波形;
(2)保持金属丝的螺旋直径和波高相等,将周期性波形金属丝沿轴向中心线旋转制成螺旋式金属丝。
6.根据权利要求5所述的一种螺旋式波形切割金属丝的制作方法,其特征在于,所述步骤(1)是通过变形齿轮挤压将金属丝由直线形加工为周期性波形。
7.根据权利要求5所述的一种螺旋式波形切割金属丝的制作方法,其特征在于,所述步骤(2)中,金属丝的螺距和旋转的角度成反比。
8.一种螺旋式波形切割金属丝的制作设备,其特征在于,包括放线盘(1)、变形齿轮(2)、第一扭转限制轮(3)、第二扭转限制轮(4)、飞轮环(5)、轴头(6)、支架(7)和收线盘(9);其中:轴头(6)固定在飞轮环(5)的两端,轴头(6)固定在支架(7)上,飞轮环(5)的两端分别设有第一扭转限制轮(3)和第二扭转限制轮(4),变形齿轮(2)位于放线盘(1)和第一扭转限制轮(3)之间,收线盘(9)位于第二扭转限制轮(4)之后,收线盘(9)上设有牵引动力件。
9.根据权利要求8所述的螺旋式波形切割金属丝的制作设备,其特征在于,所述收线盘(9)和第二扭转限制轮(4)之间设有过线轮(10)。
10.根据权利要求8所述的螺旋式波形切割金属丝的制作设备,其特征在于,所述放线盘(1)和收线盘(9)是工字轮。
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