本發(fā)明涉及一種用于電沉積金剛石線鋸絲制造的生產(chǎn)裝置，屬于固結(jié)磨粒線鋸絲制造技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

固結(jié)磨粒線鋸絲是將金剛石等磨粒通過粘接、電鍍、釬焊等方式固結(jié)在鋸絲基體上制造而成的，可以實(shí)現(xiàn)窄切縫，高切片質(zhì)量，高切割效率以及更少的環(huán)境污染，在晶體鋸切加工領(lǐng)域有著廣闊應(yīng)用前景。

目前固結(jié)磨料線鋸絲的磨料固結(jié)方式主要有樹脂結(jié)合劑粘結(jié)和電鍍兩種制造工藝。但是面對碳化硅、藍(lán)寶石等高硬度的晶體加工時(shí)，現(xiàn)有的固結(jié)磨粒線鋸絲的效率均較低。提高線鋸絲的磨粒把持力和基體強(qiáng)度是解決這一問題的途徑之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有固結(jié)磨料線鋸絲制造技術(shù)存在的不足，提供一種能夠提高線鋸絲的磨粒把持力和基體強(qiáng)度的電沉積金剛石線鋸絲生產(chǎn)系統(tǒng)，生產(chǎn)的線鋸絲可以提高高硬度晶體切片加工的效率和切片質(zhì)量。

本發(fā)明的電沉積金剛石線鋸絲生產(chǎn)系統(tǒng)，采用以下技術(shù)方案：

該系統(tǒng)，包括電沉積單元、工作介質(zhì)控制模塊、可調(diào)脈沖電源以及運(yùn)動控制器；電沉積單元包括工作介質(zhì)槽、放線單元、豎直方向沉積單元、水平方向沉積單元和收線單元，放線單元和收線單元分別設(shè)置于工作介質(zhì)槽的兩側(cè)，豎直方向沉積單元和水平方向沉積單元設(shè)置于工作介質(zhì)槽內(nèi)，工作介質(zhì)槽與工作介質(zhì)控制模塊連接；可調(diào)脈沖電源與豎直方向沉積單元及水平方向沉積單元分別通過電纜連接，運(yùn)動控制器與放線單元、豎直方向沉積單元、水平方向沉積單元和收線單元分別通過電纜連接。

所述工作介質(zhì)槽的兩側(cè)設(shè)置有介質(zhì)出口和介質(zhì)入口，介質(zhì)出口和介質(zhì)入口均與工作介質(zhì)控制模塊相連，實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的循環(huán)。所述介質(zhì)出口位于工作介質(zhì)槽的下部，介質(zhì)入口位于工作介質(zhì)槽的上部，且兩者在工作介質(zhì)槽上呈對角布置。

所述工作介質(zhì)槽內(nèi)在豎直方向沉積單元和水平方向沉積單元的外側(cè)均設(shè)置有導(dǎo)輪，以使線鋸絲浸沒于工作介質(zhì)中。

所述放線單元包括依次設(shè)置的放線輥、導(dǎo)線器和放線導(dǎo)輪，放線輥經(jīng)聯(lián)軸器連接制動器。制動器可對放線輥產(chǎn)生設(shè)定的轉(zhuǎn)動阻力，實(shí)現(xiàn)線鋸絲在放線輥和收線輥間線鋸絲的張緊力控制。

所述收線單元包括依次設(shè)置的收線導(dǎo)輪、排線器和收線輥，收線輥經(jīng)聯(lián)軸器與收線電機(jī)連接。收線輥由收線電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)線鋸絲的運(yùn)動。排線器實(shí)現(xiàn)線鋸絲15在收線輥上沿軸線的均勻排布。

所述豎直方向沉積單元，包括框架、框架移動機(jī)構(gòu)、上電極、下電極和電極轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，框架通過移動副安裝在工作介質(zhì)槽中并與框架移動機(jī)構(gòu)連接，上電極和下電極同軸設(shè)置，線鋸絲位于兩者之間，上電極和下電極分別連接在各自的受電環(huán)上，受電環(huán)安裝在框架上并與電極轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)連接，受電環(huán)通過電刷與可調(diào)脈沖電源連接。所述移動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)和絲杠副，伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲杠副連接，伺服電機(jī)與運(yùn)動控制器電連接。伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠副轉(zhuǎn)動，使框架及其上的器件沿著移動副的方向運(yùn)動。所述電極轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)包括直流調(diào)速電機(jī)和同步帶傳動機(jī)構(gòu)，直流調(diào)速電機(jī)安裝在框架上，直流調(diào)速電機(jī)通過同步帶傳動機(jī)構(gòu)與受電環(huán)的轉(zhuǎn)軸連接。

所述工作介質(zhì)控制模塊，包括過濾網(wǎng)、加熱器、循環(huán)槽、連接管和泵，過濾網(wǎng)設(shè)置在循環(huán)槽的頂部，加熱器設(shè)置在循環(huán)槽的內(nèi)，泵的進(jìn)口與工作介質(zhì)槽的介質(zhì)出口連接，泵的出口與循環(huán)槽連接，循環(huán)槽的底部與工作介質(zhì)槽的介質(zhì)入口連通。所述循環(huán)槽與工作介質(zhì)槽的底部位于同一水平面。

該系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，在放線單元纏繞線鋸絲，并依次穿過豎直方向沉積單元和水平方向沉積單元，連接至收線單元。運(yùn)動控制器控制收線單元轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)線鋸絲按照設(shè)定運(yùn)動規(guī)律運(yùn)行。放線單元在線鋸絲的拉動下轉(zhuǎn)動，同時(shí)給線鋸絲施加張緊力。運(yùn)行運(yùn)動控制器控制豎直方向沉積單元運(yùn)行，電極放電，電極和放電介質(zhì)中的部分元素在高溫下沉積到線鋸絲上下表面，形成磨粒。運(yùn)行運(yùn)動控制器再控制水平方向電沉積模塊運(yùn)行，在線鋸絲的前后表面形成磨粒。

本發(fā)明通過電極沉積實(shí)現(xiàn)線鋸絲的固結(jié)磨，生產(chǎn)效率高，提高了線鋸絲的磨粒把持力和基體強(qiáng)度，可以提高高硬度晶體切片加工的效率和切片質(zhì)量。

附圖說明

圖1是本發(fā)明固結(jié)磨粒線鋸絲生產(chǎn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明中電沉積單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是圖2的俯視圖。

圖4是本發(fā)明中豎直方向電沉積單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明中工作介質(zhì)控制模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是豎直方向電沉積磨粒時(shí)上電極靠近線鋸絲的工作示意圖。

圖7是豎直方向電沉積磨粒時(shí)下電極靠近線鋸絲的工作示意圖。

圖中：1、電沉積單元，2、工作介質(zhì)控制單元，3、可調(diào)脈沖電源，4、運(yùn)動控制器，5、放線單元，6、豎直方向沉積單元，7、水平方向沉積單元，8、收線單元；

11.放線輥，12.導(dǎo)線器，13.導(dǎo)輪，14.介質(zhì)出口，15.線鋸絲，16.工作介質(zhì)槽，17.介質(zhì)入口，18.排線器，19.收線輥，110.制動器，111.聯(lián)軸器，112.收線電機(jī)，113.放線導(dǎo)輪，114.收線導(dǎo)輪；

61.同步帶輪，62.受電環(huán)，63.電刷，64.上電極，65.同步帶，66.框架，67.直流調(diào)速電機(jī)，68.移動副，69.絲杠副，610.伺服電機(jī)電纜，611.伺服電機(jī)，612.電極供電電纜，613.下電極；

21.過濾網(wǎng)，22.加熱器，23.循環(huán)槽，24.連接管，25.泵，26.調(diào)速器，27.溫控器。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明固結(jié)磨粒線鋸絲生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基于電沉積技術(shù)的固結(jié)磨粒線鋸絲的自動生產(chǎn)。其總體結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括：電沉積單元1、工作介質(zhì)控制模塊2、可調(diào)脈沖電源3以及運(yùn)動控制器4四個部分。其中電沉積單元1又包括放線單元5、豎直方向沉積單元6、水平方向沉積單元7和收線單元8四個子部分，放線單元5和收線單元8分別設(shè)置于工作介質(zhì)槽16的兩側(cè)，豎直方向沉積單元6和水平方向沉積單元7設(shè)置于工作介質(zhì)槽16內(nèi)(參見圖2和圖3)，工作介質(zhì)槽16與工作介質(zhì)控制模塊22連接。可調(diào)脈沖電源3與豎直方向沉積單元6、水平方向沉積單元7分別通過電纜連接，為其提供工作電源。運(yùn)動控制器4與電沉積單元1的4個子部分分別通過電纜連接，控制其運(yùn)動?？烧{(diào)脈沖電源3以及運(yùn)動控制器4均為現(xiàn)有成品。

電沉積單元1的結(jié)構(gòu)如圖2和圖3所示，包括工作介質(zhì)槽16、放線單元5、豎直方向沉積單元6、水平方向沉積單元7和收線單元8。工作介質(zhì)槽16中設(shè)置兩個沉積導(dǎo)輪13，工作介質(zhì)槽16的左右外側(cè)分別設(shè)置放線導(dǎo)輪113和收線導(dǎo)輪114。豎直方向沉積單元6和水平方向沉積單元8設(shè)置于工作介質(zhì)槽16內(nèi)，豎直方向沉積單元6和水平方向沉積單元7均與可調(diào)脈沖電源3和運(yùn)動控制器4通過電纜電連接。豎直方向沉積單元6在豎直方向按照控制要求做往復(fù)直線運(yùn)動，水平方向沉積單元7在水平方向按照控制要求做往復(fù)直線運(yùn)動。工作介質(zhì)槽16的兩側(cè)設(shè)置有介質(zhì)出口14和介質(zhì)入口17，介質(zhì)出口14和介質(zhì)入口17均與工作介質(zhì)控制模塊2中的循環(huán)槽23相連(參見圖5)，實(shí)現(xiàn)工作介質(zhì)的循環(huán)。介質(zhì)出口14位于工作介質(zhì)槽16的下方，介質(zhì)入口17位于工作介質(zhì)槽16的上方，且兩者在工作介質(zhì)槽16上呈對角布置。工作介質(zhì)槽16中充入放電工作介質(zhì)，工作介質(zhì)為混有特定組分的液體。在工作介質(zhì)槽16中的兩個導(dǎo)輪之間的線鋸絲15浸沒于工作介質(zhì)中。放線單元5由放線輥11、導(dǎo)線器12和放線導(dǎo)輪113構(gòu)成，放線輥11經(jīng)聯(lián)軸器111連接制動器110，制動器110可對放線輥11產(chǎn)生設(shè)定的轉(zhuǎn)動阻力，實(shí)現(xiàn)線鋸絲15在放線輥11和收線輥19間線鋸絲的張緊力控制。收線單元8由收線導(dǎo)輪114、排線器18、收線輥19和收線電機(jī)112構(gòu)成，收線輥19經(jīng)聯(lián)軸器與收線電機(jī)112連接，收線輥19由收線電機(jī)112經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動下轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)線鋸絲15的運(yùn)動。導(dǎo)線器12、排線器18、制動器110和聯(lián)軸器均為現(xiàn)有成品。

線鋸絲15纏繞在放線輥11上，穿過導(dǎo)線器12，經(jīng)放線導(dǎo)輪113進(jìn)入工作介質(zhì)，依次穿過豎直方向沉積單元6、水平方向沉積單元7和兩個沉積導(dǎo)輪13，經(jīng)收線導(dǎo)輪114和排線器18上的導(dǎo)輪后連接在收線輥19上。排線器18實(shí)現(xiàn)線鋸絲15在收線輥19上沿軸線的均勻排布。

豎直方向沉積單元的結(jié)構(gòu)如圖4所示，包括框架66、上電極64和下電極613?？蚣?6通過移動副68安裝在工作介質(zhì)槽16中并與移動機(jī)構(gòu)連接，框架66在移動機(jī)構(gòu)帶動下可沿移動副68升降移動。移動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)611和絲杠副69，伺服電機(jī)611通過聯(lián)軸器與絲杠副69連接，伺服電機(jī)611經(jīng)伺服電機(jī)電纜610與運(yùn)動控制器4相連，伺服電機(jī)611經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠副69轉(zhuǎn)動，使框架66及其上的器件沿著移動副68的方向運(yùn)動。

上電極64和下電極613在框架66上一上一下同軸設(shè)置，線鋸絲15位于兩者之間。上電極64和下電極613分別與各自對應(yīng)的受電環(huán)62通過導(dǎo)電膠粘接在一起，受電環(huán)62通過一個轉(zhuǎn)軸安裝在框架66上。受電環(huán)62通過電刷63與電極供電電纜612電連接，電刷63在彈簧作用下與受電環(huán)62緊密接觸，電極供電電纜612與可調(diào)脈沖電源3相連。

上電極64和下電極613上的受電環(huán)62分別與一套轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)連接，轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)帶動上電極64和下電極613轉(zhuǎn)動。該轉(zhuǎn)動機(jī)構(gòu)，包括直流調(diào)速電機(jī)67和同步帶傳動機(jī)構(gòu)，直流調(diào)速電機(jī)67安裝在框架66上。直流調(diào)速電機(jī)67通過同步帶傳動機(jī)構(gòu)與受電環(huán)62的轉(zhuǎn)軸連接，直流調(diào)速電機(jī)67和受電環(huán)62的轉(zhuǎn)軸上均安裝有同步帶輪61，兩個同步帶輪61之間連接同步帶65。直流調(diào)速電機(jī)67經(jīng)同步帶輪61和同步帶65驅(qū)動兩個電極64轉(zhuǎn)動。

水平方向電沉積單元7的結(jié)構(gòu)與豎直方向電沉積單元6是相同的，僅是安裝方向不同。

如圖5所示，工作介質(zhì)控制模塊2用于實(shí)現(xiàn)放電介質(zhì)的溫度控制和在工作介質(zhì)槽16中的循環(huán)及過濾，包括過濾網(wǎng)21、加熱器22、循環(huán)槽23、連接管24和泵25。過濾網(wǎng)21設(shè)置在循環(huán)槽23的頂部，加熱器22設(shè)置在循環(huán)槽23的中下部，并由溫控器27控制其加熱溫度。泵25的進(jìn)口與工作介質(zhì)槽16的介質(zhì)出口14連接，泵25的出口通過連接管24與循環(huán)槽23連接。泵由調(diào)速器26控制其轉(zhuǎn)速。泵25將工作介質(zhì)槽7中的工作介質(zhì)通過連接管24送至循環(huán)槽23上方，經(jīng)過濾網(wǎng)21后流進(jìn)循環(huán)槽23。循環(huán)槽23與工作介質(zhì)槽16的底部位于同一水平面。工作介質(zhì)槽16的介質(zhì)入口17與循環(huán)槽23的底部通過連接管連通。

本發(fā)明的工作過程如下所述。

(1)連接脈沖電源。可調(diào)脈沖電源3的負(fù)極連接導(dǎo)輪；可調(diào)脈沖電源3的正極通過電極供電電纜612、電刷63和受電環(huán)62給上電極64和下電極613提供設(shè)定參數(shù)的電脈沖。

(2)繞線。將線鋸絲15纏繞在放線輥11上，繞過放線導(dǎo)輪113、穿過導(dǎo)線器12、豎直和水平兩個方向的沉積單元后完成線鋸絲15基體表面的磨粒沉積，然后經(jīng)導(dǎo)輪繞到收線輥7上。

(3)工作介質(zhì)循環(huán)開啟。將預(yù)先配置好的工作介質(zhì)注入工作介質(zhì)槽16和循環(huán)槽23中。開啟泵25和溫控器27，使工作介質(zhì)循環(huán)加熱并過濾液體中的顆粒物雜質(zhì)。工作介質(zhì)溫度達(dá)到設(shè)定溫度后開始后續(xù)步驟。工作過程中工作介質(zhì)模塊2始終開啟，保證工作介質(zhì)的清潔和溫度穩(wěn)定。

(4)電極旋轉(zhuǎn)開啟。直流調(diào)速電機(jī)67經(jīng)同步帶輪61和同步帶65驅(qū)動上下兩個電極轉(zhuǎn)動按照設(shè)定速度旋轉(zhuǎn)。

(5)線鋸絲運(yùn)動開啟。運(yùn)動控制器4控制收線電機(jī)112轉(zhuǎn)動，驅(qū)動收線輥19轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)線鋸絲15的按照設(shè)定運(yùn)動規(guī)律運(yùn)行。放線輥11在線鋸絲15的拉動下轉(zhuǎn)動，同時(shí)帶動制動器110轉(zhuǎn)動，給線鋸絲15施加張緊力。

(6)電沉積單元1運(yùn)動開啟。運(yùn)行運(yùn)動控制器4使伺服電機(jī)611經(jīng)聯(lián)軸器驅(qū)動絲杠副69轉(zhuǎn)動，使框架66及其上器件沿著移動副68的方向做往復(fù)運(yùn)動。當(dāng)框架66向下運(yùn)動時(shí)上電極64靠近線鋸絲15，下電極613遠(yuǎn)離線鋸絲15，運(yùn)動到一定距離后，上電極64放電，電極和放電介質(zhì)中的部分元素在高溫下沉積到線鋸絲表面，形成磨粒，如圖6所示。反之，當(dāng)框架64向下運(yùn)動時(shí)下電極613靠近線鋸絲15，上電極64遠(yuǎn)離線鋸絲15，運(yùn)動到一定距離后，下電極613放電實(shí)現(xiàn)線鋸絲下表面的磨粒電沉積，如圖7所示。同理，水平方向電沉積模塊7在線鋸絲15的前后表面形成磨粒。