超硬磨料线锯、其制造方法以及其制造设备技术

本发明专利技术公开一种超硬磨料线锯、其制造方法以及其制造设备，超硬磨料线锯的制造方法包括：1)金属丝经过超硬磨料涂覆装置，使得金属丝表面粘有超硬磨料；2)将表面粘有超硬磨料的金属丝穿过滚动的滚压装置，所述滚压装置包括至少1组滚压轮，每组滚压轮包括至少2个滚压轮，滚压轮的轮面均开设有环形槽，各滚压轮的环形槽横截面共同组成一个完整的用于线锯成形的成形孔，对表面粘有超硬磨料层的金属丝进行至少为1个道次的滚压，使得超硬磨料被滚压进入金属丝表面，形成直径均匀的超硬磨料线锯。本发明专利技术采用通过滚压装置的成形孔将超硬磨料滚压进入金属丝，可快速生产直径均匀、高精度超硬磨料线锯。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及脆硬材料加工装置，具体涉及用于精密切割脆硬材料的超硬磨料线锯、其制造方法以及其制造设备。
技术介绍
硅晶体，蓝宝石，陶瓷等脆硬材料因其硬度高、脆性大，切割过程中容易产生崩碎损坏，造成材料的损伤，降低成品率。目前用来切割硅晶体等脆硬材料的方法主要是游离磨料线锯切割、带锯切割和金刚石线锯切割。游离磨料切割的原理是利用钢丝快速运动将含磨料的液体带入工件切缝，产生切削作用，是钢丝、磨料、工件三者之间的磨削，磨液由磨料和矿物油按一定的比例混合而成，常用的磨料是碳化硅。游离磨料线锯切割因其切缝窄，切片量大，切片成本低而被广泛运用；但游离磨料线锯切割的切割效率低；切割时产生的废浆液处理难度大，造成对环境的污染；使用成本高、钢丝和排线轮同时磨损，使用寿命较短。 金刚石带锯是以电镀金刚石磨料或镶焊金刚石烧结块为主的环形锯条，其切割效率高，刀具材料消耗少，但其切割精度低，切割表面不平整，切缝宽。金刚石线锯切割的机理是两体的摩擦磨损，磨粒的耕梨作用，是金刚石与工件两者间的相互磨削作用。金刚石线锯切割因其切割效率大大提高，同时不会产生副产品，不会对环境造成影响，且其切割精度高、切缝窄得到大力发展。金刚石线锯中金刚石磨料的固结方式主要有挤压或冲压方式、金属结合固结(电镀)、树脂结合剂固结和滚压嵌入式。挤压或冲压方式是通过两维以上的冲压压头模，将金刚石颗粒部分挤压、冲压进钢丝线的表面， 这种方法可以制备很长的连续金刚石线锯，其生产成本低，但通过机械作用将超硬磨料冲压嵌入到钢丝基体中，超硬磨料有的被完全冲压进入钢丝基体，有的被部分冲压进入钢丝基体，大大降低了钢丝的强度，且造成制备出来的金刚石线锯直径不均匀。电镀金刚石线锯是通过金属电化学方法，将一种或数种不溶性的固体颗粒，均匀的交杂到金属镀层中，电镀金刚石线锯表面颗粒高低无法精确控制，切割过程对硅片表面有损伤，影响硅片的加工质量。树脂结合剂固结采用紫外固化的方式固化树脂粘接剂，生产速度得到很大的提高，但树脂的热稳定性较弱，对金刚石的把持力较电镀金刚石线锯弱。滚压嵌入式是直接将超硬磨料通过机械作用滚压嵌入到钢丝基体中，美国专利4485757提出一种用滚压嵌入方式制备连续金刚石线锯的工艺，其是粘有磨料的平面压板往复移动滚压金属丝，和金属丝的自转， 使磨料被压入金属丝中，然后涂覆涂层。该工艺制备的金刚石线锯的金刚石涂层直径均匀； 但由于在滚压过程中，平面压板对金属丝压力不均匀，使得金属丝上的磨料受力不均匀，其不能控制磨料压入金属丝的深度，制成的线锯厚度及线径不均匀；且由于在滚压的过程中， 金属丝体的自转，使其很难生产出大于120米长的金刚石线锯。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种高强度、直径均匀的连续超硬磨料线锯， 还提供了制造该超硬磨料线锯的方法，及其制造设备。为解决上述技术问题，本专利技术设计的超硬磨料线锯的制造方法，包括以下步骤，I)金属丝经过超硬磨料涂覆装置，使得金属丝表面粘有超硬磨料；2)将表面粘有超硬磨料的金属丝穿过滚动的滚压装置，所述滚压装置包括至少I 组滚压轮，每组滚压轮包括至少2个滚压轮，滚压轮的轮面均开设有环形槽，各滚压轮的环形槽横截面共同组成一个完整的用于线锯成形的成形孔，对表面粘有超硬磨料层的金属丝进行至少为I个道次的滚压，使得超硬磨料被滚压进入金属丝表面，形成直径均匀的超硬磨料线锯。当然在超硬磨料粘附在金属丝之前，可以在金属丝表面涂覆一层金属涂覆层，该金属涂层为金、银、镍、锌、铅、铜、锡、钛、钽、铬、锆或这些金属以任意比例组成的合金。并且在超硬磨料线锯成形后，可以在超硬磨料线锯表面上涂覆一层强化涂层。该强化涂层可利用电镀或化学镀的方法在滚压后的超硬磨料线锯表面镀上一层I 10 μ m的镍或铜的金属涂层或环氧树脂胶，以强化超硬磨料层的把持力，进一步提高超硬磨料线锯的耐磨强度和使用寿命。为了使成形后的超硬磨料线锯的直径更加均匀，对表面粘有超硬磨料层的金属丝进行的滚压，可以至少为2个道次的滚压，且下个道次的滚压方向与上个道次滚压方向错开一个角度，错开的角度最好是使得下个道次的滚压方向为上个道次的飞边方向。在对金属丝进行2个道次滚压时，可以是将表面粘有超硬磨料层的金属丝穿过设有I组滚压轮的滚压装置进行2个道次的滚压；在进行第2个道次的滚压时，滚压装置的空间位置比较上个道次转动180° /N角度，N为每组滚压轮的个数，以使下个道次的滚压方向与上个道次滚压方向错开一个角度，这样可以使得下个道次的滚压方向可以更准确对准为上个道次的飞边方向，成形的超硬磨料线锯更均匀。还可以是将对表面粘有超硬磨料层的金属丝穿过设有2 组滚压轮的滚压装置进行2个道次的滚压，最好为第2个道次的滚压方向调整为第I个道次的飞边方向；所述的2组滚压轮之间旋转180° /N角度。，即后一组滚压轮的空间位置与前一组滚压轮的空间位置相比，绕金属丝转动180° /N角度，N为每组滚压轮的个数，也即绕金属丝转动同组中相邻滚压轮夹角的1/2。上述方案所述的超硬磨料为B6O,或B6O的聚晶，或以任意比例的金刚石、立方氮化硼、B6O的混合料，或金刚石聚晶、立方氮化硼聚晶、B6O聚晶，或以任意比例的金刚石聚晶、 立方氮化硼聚晶、B6O聚晶的混合料。所述的超硬磨料也可以为金刚石或立方氮化硼。上述方案所述超硬磨料可以为单颗粒厚度的形式存在，其粒度可以为5 500 μ m0上述方案所述超硬磨料被压入金属丝的深度可以为超硬磨料的粒度的1/2 2/3。本专利技术同时还设计了生产超硬磨料线锯的制造设备，上述制造设备包括滚压金属丝使其成形的滚压装置、将超硬磨料涂覆在金属丝上的超硬磨料涂覆装置、带动滚压装置滚动的动力装置、供金属丝缠绕在其上且带动金属丝移动的导轮和将成形后的超硬磨料线锯收集的收放线装置；所述滚压装置包括至少I组滚压轮，每组滚压轮包括至少2个滚压轮，滚压轮的轮面均开设有环形槽，每组滚压轮中的各滚压轮的转轴均在同一平面内，且各滚压轮的环形槽横截面共同组成一个完整的用于线锯成形的成形孔。还可以包括将成形后的超硬磨料涂覆强化涂层的强化涂层装置，该强化涂层设在滚压装置和收放线装置之间。5所述滚压装置可以至少有2组滚压轮，且后一组滚压轮的空间位置与前一组滚压轮的空间位置相比，绕金属丝转动一个角度。为了使成形后的超硬磨料线锯直径更均匀，后一组滚压轮的空间位置与前一组滚压轮的空间位置相比，绕金属丝转动180° /N角度，N为每组滚压轮的个数。所述每组滚压轮包括的滚压轮个数越多，金属丝受到的压力越均匀，在兼顾设计难度和质量下，所述每组滚压轮包括的滚压轮个数为2 4。当所述每组滚压轮包括2个滚压轮时，2个滚压轮的轮面相切、环形槽相对、每个滚压轮的环形槽横截面均为成形孔的 1/2周长，2个滚压轮的环形槽横截面共同组成一个完整的用于线锯成形的成形孔，当成形孔为圆形时，每个滚压轮的环形槽横截面为1/2圆周长，此时可以用于圆形金属丝的滚压。 当所述每组滚压轮包括3个滚压轮时，相邻滚压轮相交成120°，每个滚压轮的环形槽横截面均为成形孔的1/3周长，3个滚压轮的环形槽横截面共同组成一个完整的用于线锯成形的成形孔，当成形孔为圆形时，每个滚压轮的环形槽横截面为1/3圆周长，相邻滚压轮的轮面紧密相贴且可相对滚动，此时可以用于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王进保，陈超，吕智，谢志刚，莫时雄，肖乐银，程煜，
申请(专利权)人：中国有色桂林矿产地质研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：