一种异构型金属丝及其制作装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种异构型金属丝，该金属丝包括多个扭曲部，所有扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化。本实用新型的有益效果是，异构型金属丝通过扭曲形成立体多维结构，增强了磨料携带能力；扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化，从而解决了平面变形金属丝的切割良率波动问题；同时金属丝的结构因为异构，以及异构过程中产生的形变强化，结构保持能力大大提升，维持从切割起始端到切割尾端良品率一致性的能力得到长足提升。
【专利说明】一种异构型金属丝及其制作装置【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种异构型金属丝，尤其是涉及用于多线切割晶体硅、碳化硅、蓝宝石、水晶等硬质材料的金属丝，以及其制作装置。
【背景技术】
[0002]多线切割是以金属丝作为载体，由金属丝在高速运动中携带超硬磨料，通过磨料对高硬材料(如晶体硅，碳化硅，蓝宝石，水晶等)进行滚挖研磨以实现切割。该方式以切割效率高、切割锯缝小、材料损失少、切割精度高、表面质量好等优点成为当前的主要生产方式。其中，金属丝作为携带磨料的载体，在切割过程中的稳定性以及携带磨料的能力，对于切割效率及产品质量均起到极其重要的作用。
[0003]目前广泛使用的金属丝是表面光滑的圆形结构，其突出优点在于金属丝能够在环绕其切割进给的方向均匀携带磨料，从而带来稳定的切割表面质量。通常情况下，可以通过增加金属丝的直径增加金属丝的表面积，从而增强金属丝携带磨料的能力以提高切割效率，代价是由此会引起锯缝的宽度增加，从而带来切割过程中材料损失的增加。切割效率的提升亦可通过加大磨料的平均粒径以及棱角尖锐度等方式实现。
[0004]几乎在多线切割诞生的同时，追求提高金属丝(“锯线”)的磨料携带能力的努力即已开始并且一直持续至今，典型地可分为三类:
[0005]第一类是试图制造粗糙金属丝，通过增加金属丝表面的粗糙度增加金属丝的磨料携带能力。例如JP2007196312提出了通过向金属丝表面喷射电解液的方式，造成金属丝表面产生凹凸；W09/12670则提出了微凹腔金属丝，软表面金属丝，以及横截面沿长度方向变化的金属丝等概念；KR2001002689则描述了一种圆锯线，通过压刻的方式在该圆锯线上形成凹腔。此类尝试迄今尚未在多线切割领域获得成功的工业化实施与应用，核心原因在于磨料本身具备强大的磨损能力，经过上述处理的金属丝表面，在进入切割进程中不久即会被磨光，使得经过表面处理的金属丝与常规圆形表面光滑金属丝不再有任何区别。
[0006]第二类尝试是以对金属丝进行螺旋处理为基础。例如，JP2007044841提出了一种基本为圆形的锯线，具有围绕锯线的长度方向成螺旋形延伸的扁平面，CN102380915A基本为上述概念的自然延展；US2860862则提出对预先做成扁平形状的锯线施加两次螺旋形变形:首先用短的捻距绕扁平锯线的自身轴线加捻，然后用更长的捻距以螺旋型对锯线加捻。FR750081也描述了采用圆形或多边形横截面的螺旋形锯线。CN102205563A以及CN102765141A基本上均为前述思路的自然延展。JP4057666则描述了一种金属锯线，同样是采用加捻的方式将直钢丝先行变成螺旋型，之后再通过拉模进行拉伸。迄今为止，上述努力在多线切割领域同样未见成功的工业化实施与应用，核心原因在于，金属丝的螺旋化无可避免地需要对金属丝进行加捻，从而给金属丝带来很高的扭转内应力，且金属丝越长，扭转内应力越高，从而导致成品金属丝产生强烈的自我打卷倾向，无法实际应用于多线切割，突出表现在很难完成均匀的长距离卷绕收线，在切割线网上无法或很难布线，即使勉强用于短距离切割，也会因为金属丝自身携带的高扭转内应力造成线网无规律抖动，导致无法接受的切割效果(突出体现为表面线痕与TTV不良)。
[0007]第三类尝试，是通过对金属丝在一个或多个平面内进行弯曲的方式，制造所谓的“结构金属丝”。例如JP2004276207在描述了一种具有螺旋形的变形单线或绞线之外，还描述了上述单线或绞线被引导通过一对嵌齿轮，从而在单一平面内形成‘V字形的双皱褶。在Z字形皱褶中，锯线先在第一方向上弯曲，然后在第二方向上进行第二次弯曲且与第一方向相反(反向弯曲)，然后再通过绞线并捻将较短长度的Z字形皱褶被叠加到长波螺旋形上。该种尝试的明显缺陷，在于绞线结构会导致锯线的实用包络外径显著加大，带来难以接受的锯缝加宽和相应额外材料损失。
[0008]第三类尝试中取得了一定应用成功的，是安塞尔米塔尔公司通过中国专利CN100475398C公开的一种单丝型金属锯线，其在两个或两个以上的平面内对金属丝进行了弯曲，从而在一定程度增强了金属丝携带磨料的能力在一些特定应用环境下能够取得良好效果。其缺陷在于，该锯线的弯曲以一个平面为主导，其他平面的弯曲在切割过程中会被逐渐转向到该主导平面，最终形成基本上仅在一个平面内变形的锯线，从而导致切割良率波动，同时由于该锯线的结构保持能力有限，在切割路径较长的情况下，切割线到达切割尾端时弯曲结构已经基本或大部消失，导致切割尾端的良率较切割起始端的良率大幅下降。为尝试解决上述缺陷，贝卡尔特公司通过CN102528940A提出了一种相当于第二类(“螺旋金属丝”)与第三类(“结构金属丝”)思路混合的产品概念，基本做法是在单一平面上利用嵌咬的齿轮(或其他变形装置)对金属丝制成弯曲，通过对金属丝进行加捻(环绕金属丝的轴线旋转变形装置所在平面，或保持变形装置所在平面不动但同步旋转收、放线轴)，形成螺旋形金属丝，之后再对金属丝进行退捻(与加捻方向反向旋转变形装置所在平面，或保持变形装置所在平面不动但反向同步旋转收、放线轴)以部分或全部释放掉由于加捻带给金属丝的扭转内应力。实施中发现，因为必须的退捻，导致制成的金属丝无论在环绕轴线的各向均匀性上，还是在结构保持能力方面，均未较CN100475398C提供的方法产生提高。CN102962901A 及 CN102310489A 则均为在 CN100475398C 与 CN102528940A 概念上的自然延展，未见独立技术贡献。
实用新型内容
[0009]本实用新型要解决的技术问题是:提高金属丝在切割过程中携带磨料的能力，同时解决平面弯曲的金属丝因为在环绕使用进给方向携带磨料能力各向不均匀而导致切割良率波动，以及因为结构保持能力不强而导致切割尾部良率大幅下滑的问题。
[0010]本实用新型提供了一种异构型金属丝及其制作装置，异构型金属丝通过扭曲形成立体多维结构，增强了磨料携带能力；扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化，从而解决了平面变形金属丝的切割良率波动问题；同时金属丝的结构因为异构，以及异构过程中产生的形变强化，结构保持能力大大提升，维持从切割起始端到切割尾端良品率一致性的能力得到长足提升。
[0011]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种异构型金属丝，a)该金属丝包括多个扭曲部，所有扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化；b)以任一平行于上述管道轴线的平面为轴向投影面，在轴向投影面上任一单个扭曲部的金属丝轴线的投影与管道轴线的投影的两交点为扭曲部的端点，扭曲部的金属丝轴线的投影的顶点与扭曲部的上述两端点组成三角形，或者扭曲部的金属丝轴线的投影的底点与扭曲部的所述两端点组成三角形，扭曲部两端点之间的连线为三角形的底边，则所述三角形为非等腰三角形；C)以垂直于管道轴线且经过扭曲部的顶点或底点的平面为扭曲部的法向面，并以法向面将扭曲部分为两段金属丝。则扭曲部的两段金属丝的轴线，以端点为界，在法向面上的投影彼此不完全重合，但具备至少一个法向面交点，且上述法向面交点中至少一个与管道轴线在法向面上的投影点不重合，所述法向面交点不包括扭曲部的金属丝轴线的顶点或底点的法向面投影。
[0012]本实用新型涉及的异构型金属丝，应用对象为高硬材料的精密切割，因此采用的金属丝的自身直径在0.08mm - 0.80mm之间。
[0013]为了确保磨料携带能力得到合理增强，该金属丝相邻的扭曲部的顶点和底点之间的轴向距离不大于虚拟管道内径的500倍。
[0014]为确保异构型金属丝具备良好的结构保持能力，虚拟管道的内径为金属丝自身直径的 1.01-1.50 倍。
[0015]进一步，作为优选，虚拟管道的内径为金属丝自身直径的1.03-1.30倍。
[0016]为提高异构型金属丝的耐磨性，所述的金属丝的表面涂覆有以树脂材料为主体的涂层。由于金属丝的异构特性，涂层与金属丝的结合牢度较直金属丝有长足提高。
[0017]为进一步提高异构型金属丝的耐磨性，所述的涂层的树脂材料中加入无机填料，所述的无机填料包括金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化钨、石墨中的一种或几种。同样由于金属丝的异构特性，无机填料的脱落风险较直金属丝情况显著降低。
[0018]本实用新型涉及的异构型金属丝，同样可以作为固定磨料切割线的优化母线。此种情况下，所述的金属丝的表面复合有固定切割磨料，固定切割磨料包括金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅或碳化钨中的一种或几种硬质材料。固定切割磨料的平均颗粒直径在5 μ m-100 μ m之间。
[0019]一种制作上述的异构型金属丝的制作装置，该装置至少包括过线轮、对金属丝在一个平面或多个平面内实施变形的预变形机构、在预变形金属丝的前进方向和环绕前进的方向同步对预变形金属丝实施塑性变形的异构成型机构、为拉动金属丝通过异构成型机构提供足够拉拔张力的拉拔驱动轮，收线恒张力系统和收线装置。
[0020]为进一步提高对预变形金属丝在异构成型机构中的扭转效果，异构型金属丝的制作装置还包括位于异构成型机构之前的缠绕轮，且缠绕轮与拉拔驱动轮的轴线之间存在夹角。
[0021]进一步，具体地，所述的异构成型机构为筒状拉拔模具，所述的筒状拉拔模具至少包括锥形入口和筒状的定径带，锥形入口的内径由外至内逐渐缩小，定径带的内径与锥形入口的最小内径一致。
[0022]为进一步提高对预变形金属丝在异构成型机构中的扭转效果，异构型金属丝的制作装置还包括驱动异构成型机构围绕定径带轴线自转的驱动装置。
[0023]制作所述的异构型金属丝的制备方法，至少包括以下步骤:a)预变形:将直金属丝经过过线轮，再进入预变形机构进行至少一次金属丝的预变形加工，加工出在一个平面或多个平面内变形的金属丝；
[0024]b)异构成型:拉拔驱动轮拉动金属丝通过异构成型机构，过程中由于金属丝本身积累的扭曲内应力，或通过缠绕轮与拉拔驱动轮配合额外施加的对金属丝的扭转力，或通过异构成型机构围绕定径带轴线的自转，预变形金属丝在前进方向和环绕前进的方向同步遭遇塑性变形，形成异构型金属丝；
[0025]c)收线:异构型金属丝再依次通过收线恒张力系统、收线装置进行缠绕收线。
[0026]上述异构型金属丝通过扭曲形成立体多维结构，增强了磨料携带能力；扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化，从而解决了平面变形金属丝的切割良率波动问题；同时金属丝的结构因为异构，以及异构过程中产生的形变强化，结构保持能力大大提升，维持从切割起始端到切割尾端良品率一致性的能力得到长足提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0028]图1是预变形前的金属丝的结构示意图。
[0029]图1a是图1中金属丝轴线X轴向视图。
[0030]图1b是图1中金属丝轴线Y轴向视图。
[0031]图1c是图1中金属丝轴线Z轴向视图，图中黑圆点表示金属丝自身轴线。
[0032]图2是本实用新型的实施例1-3中的预变形后的金属丝的立体结构示意图。
[0033]图2a是图2中金属丝轴线X轴向视图。
[0034]图2b是图2中金属丝轴线Y轴向视图。
[0035]图2c是图2中金属丝轴线Z轴向视图，图中中间的直线为金属丝自身轴线投影形成的。
[0036]图3是本实用新型的实施例1-2的异构型金属丝的立体结构示意图。
[0037]图3a是图3中金属丝轴线X轴向视图。
[0038]图3b是图3中金属丝轴线Y轴向视图。
[0039]图3c是图3中金属丝轴线Z轴向视图，图中中心类似麻花的线性为金属丝自身轴线投影形成的。
[0040]图4是本实用新型的异构成型后的金属丝带有轴向投影面和法向面的结构示意图。
[0041]图5是本实用新型的实施例1中的异构型金属丝的制作装置的结构示意图。
[0042]图6是本实用新型的实施例2中的异构型金属丝的制作装置的结构示意图。
[0043]图6a是本实用新型的实施例2步骤d)异构型金属丝经过涂覆装置的示意图。
[0044]图7是本实用新型的实施例3中异构型金属丝的制作装置的结构示意图。
[0045]图7a是本实用新型的实施例3步骤d)异构型金属丝经过复合装置的示意图。
[0046]图8是本实用新型异构型金属丝的制作装置中拉拔筒状模具的结构示意图。
[0047]图9是本实用新型实施例3最终制备得到的异构型金属丝立体结构示意图。
[0048]图10是用于制作二个平面内的预变形金属丝的异构型金属丝的制作装置的结构示意图。[0049]图中:1、金属丝，11、扭曲部，13、变形部，2、过线轮，3、预变形机构，4、异构成型机构，41、锥形入口，42、定径带，5、收线恒张力系统，6、收线装置，71、缠绕轮，72、拉拔驱动轮，
8、驱动装置，9、涂覆装置，10、复合装置，1、轴向投影面，I1、法向面，d、金属丝自身直径，r、金属丝自身半径，D1、预变形后金属丝外包络轮廓直径，D2、异构成型后金属丝外包络轮廓直径。
【具体实施方式】
[0050]现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
[0051]实施例1
[0052]如图3、4所示的本实用新型的异构型金属丝的第一个具体实施例:a)该金属丝I包括多个扭曲部，所有扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致，或因金属丝较长，模具逐渐磨损而导致逐渐均匀变大；b)以任一平行于上述管道轴线的平面为轴向投影面I，在轴向投影面I上任一单个扭曲部11的金属丝轴线的投影与管道轴线的投影的两交点为扭曲部11的端点，扭曲部11的金属丝轴线的投影的顶点与扭曲部11的上述两端点组成三角形，或者扭曲部11的金属丝轴线的投影的底点与扭曲部11的所述两端点组成三角形，扭曲部11两端点之间的连线为三角形的底边，则所述三角形为非等腰三角形；C)以垂直于管道轴线且经过扭曲部11的顶点或底点的平面为扭曲部11的法向面II，并以法向面将扭曲部11分为两段金属丝，则扭曲部11的两段金属丝的轴线以端点为界在法向面II上的投影彼此不完全重合，且除扭曲部11的金属丝轴线的顶点或底点的法向面II投影外，还具有一个法向面交点，且该法向面交点与管道轴线在法向面II上的投影点不重合。
[0053]金属丝的自身直径为0.08mm，该金属丝相邻的扭曲部11的顶点和底点之间的轴向距离为虚拟管道内径的500倍，虚拟管道的内径为金属丝I自身直径的1.01倍。
[0054]如图5所示的制作本实施例的异构型金属丝的制作装置，该装置包括若干个转动轴线之间存在夹角，且不断转换金属丝前进方向的过线轮2、对金属丝在一个平面内实施变形的预变形机构3、在预变形金属丝的前进方向和环绕前进的方向同步对预变形金属丝实施塑性变形的异构成型机构4、为拉动金属丝通过异构成型机构提供足够拉拔张力的拉拔驱动轮72，收线恒张力系统5和收线装置6。
[0055]如图8所示的异构成型机构4为筒状拉拔模具，筒状拉拔模具包括锥形入口 41和筒状的定径带42，锥形入口 41的内径由外至内逐渐缩小，定径带42的内径与锥形入口 41的最小内径一致。
[0056]制作本实施例的异构型金属丝的制备方法，包括以下步骤:
[0057]a)预变形:如图1所示的直金属丝依次经过若干个转动轴线之间存在夹角，且不断转换金属丝前进方向的过线轮2，再进入预变形机构3进行一次金属丝的预变形加工，力口工出在一个平面内变形的金属丝，该变形部13如图2所示呈对称均匀的波浪形，此时金属丝外包络直径Dl为金属丝自身直径d的1.3倍；
[0058]b)异构成型:拉拔驱动轮72拉动金属丝通过异构成型机构4，由于在预变形前金属丝经过若干个过线轮2而积累的扭曲内应力，预变形金属丝在前进方向和环绕前进的方向同步遭遇塑性变形，使得预变形金属丝的波浪形变形部13发生扭曲，形成如图3所示的带有扭曲部11的异构型金属丝1，此时金属丝外包络直径D2为金属丝自身直径d的1.01倍;
[0059]c)收线:异构型金属丝I再依次通过收线恒张力系统5、收线装置6进行缠绕收线。
[0060]实施例2
[0061]如图3、4所示的本实用新型的异构型金属丝的第二个实施例:a)该金属丝I包括多个扭曲部，所有扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或因金属丝较长模具逐渐磨损而导致逐渐均匀变大；b)以任一平行于上述管道轴线的平面为轴向投影面I，在轴向投影面I上任一单个扭曲部11的金属丝轴线的投影与管道轴线的投影的两交点为扭曲部11的端点，扭曲部11的金属丝轴线的投影的顶点与扭曲部11的上述两端点组成三角形，或者扭曲部11的金属丝轴线的投影的底点与扭曲部11的所述两端点组成三角形，扭曲部11两端点之间的连线为三角形的底边，则所述三角形为非等腰三角形；c)以垂直于管道轴线且经过扭曲部11的顶点或底点的平面为扭曲部11的法向面II，并以法向面II将扭曲部11分为两段金属丝，则扭曲部11的两段金属丝的轴线，以端点为界，在法向面II上的投影彼此不完全重合，且除扭曲部11的金属丝轴线的顶点或底点的法向面II投影外，还具有一个法向面交点，且该法向面交点与管道轴线在法向面II上的投影点不重合。
[0062]金属丝的自身直径为0.8mm，该金属丝相邻的扭曲部11的顶点和底点之间的轴向距离为虚拟管道内径的400倍，虚拟管道的内径为金属丝I自身直径的1.50倍，金属丝I的表面涂覆有以树脂材料为主体的涂层，涂层的树脂材料中加入无机填料，无机填料为金刚石，也可以为金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化钨、石墨中的一种或几种。
[0063]如图6所示的制作本实施例的异构型金属丝的制作装置，该装置包括过线轮2、对金属丝在一个平面内实施变形的预变形机构3、缠绕轮71、在预变形金属丝的前进方向和环绕前进的方向同步对预变形金属丝实施塑性变形的异构成型机构4、为拉动金属丝通过异构成型机构提供足够拉拔张力的拉拔驱动轮72，且缠绕轮71与拉拔驱动轮72的轴线之间存在夹角，收线恒张力系统5和收线装置6。
[0064]如图8所示，异构成型机构4为筒状拉拔模具，所述的筒状拉拔模具包括锥形入口41和筒状的定径带42，锥形入口 41的内径由外至内逐渐缩小，定径带42的内径与锥形入口 41的最小内径一致。
[0065]制作本实施例的异构型金属丝的制备方法，包括以下步骤:
[0066]a)预变形:将如图1所示的直金属丝经过过线轮2，再进入预变形机构3进行一次金属丝的预变形加工，加工出在一个平面内变形的金属丝，该变形部13如图2所示呈对称均匀的波浪形，此时金属丝外包络直径Dl为金属丝自身直径d的1.7倍；
[0067]b)异构成型:预成形后的金属丝在缠绕轮71上缠绕一圈，之后进入异构成型机构4，拉拔驱动轮72拉动金属丝通过异构成型机构4，通过缠绕轮与拉拔驱动轮配合额外施加的对金属丝的扭转力，预变形金属丝在前进方向和环绕前进的方向同步遭遇塑性变形，使得预变形金属丝的变形部13发生扭曲，形成如图3所示带有扭曲部11的异构型金属丝1，此时金属丝外包络直径D2为金属丝自身直径d的1.50倍；
[0068]c)收线:异构型金属丝I再依次通过收线恒张力系统5、收线装置6进行缠绕收线。
[0069]d)将异构型金属丝I作为母线，在其表面涂覆以树脂材料为主体的涂层，涂层的树脂材料中加入无机填料，无机填料为金刚石。
[0070]如图6a所示，为上述实施例步骤d)异构型金属丝I经过涂覆装置9的示意图。
[0071]实施例3
[0072]如图7所示的本实用新型的异构型金属丝的第三个具体实施例:a)该金属丝I包括多个扭曲部，所有扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化；b)以任一平行于上述管道轴线的平面为轴向投影面，在轴向投影面上任一单个扭曲部11的金属丝轴线的投影与管道轴线的投影的两交点为扭曲部11的端点，扭曲部11的金属丝轴线的投影的顶点与扭曲部11的上述两端点组成三角形，或者扭曲部11的金属丝轴线的投影的底点与扭曲部11的所述两端点组成三角形，扭曲部11两端点之间的连线为三角形的底边，则所述三角形为非等腰三角形；c)以垂直于管道轴线且经过扭曲部11的顶点或底点的平面为扭曲部11的法向面II，并以法向面II将扭曲部11分为两段金属丝，则扭曲部11的两段金属丝的轴线，以端点为界，在法向面II上的投影彼此不完全重合，且除扭曲部11的金属丝轴线的顶点或底点的法向面II投影外，还具有一个法向面交点，且该法向面交点与管道轴线在法向面II上的投影点不重合。
[0073]金属丝的自身直径为0.11mm，该金属丝相邻的扭曲部11的顶点和底点之间的轴向距离为虚拟管道内径的200倍，虚拟管道的内径为金属丝I自身直径的1.15倍，金属丝I的表面复合有固定切割磨料，固定切割磨料为金刚石，也可以是金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅或碳化钨中的一种或几种硬质材料。固定切割磨料的平均颗粒直径在10 μ m-15 μ m 。
[0074]如图9所示制作本实施例的异构型金属丝的制作装置，该装置包括过线轮2、对金属丝在一个平面内实施变形的预变形机构3、在预变形金属丝的前进方向和环绕前进的方向同步对预变形金属丝实施塑性变形的异构成型机构4、为拉动金属丝通过异构成型机构提供足够拉拔张力的拉拔驱动轮72，收线恒张力系统5和收线装置6，还包括驱动异构成型机构围绕定径带轴线自转的驱动装置8。
[0075]如图8所示，异构成型机构4为筒状拉拔模具，所述的筒状拉拔模具至少包括锥形入口 41和筒状的定径带42，锥形入口 41的内径由外至内逐渐缩小，定径带42的内径与锥形入口 41的最小内径一致。
[0076]制作本实施例的异构型金属丝的制备方法，包括以下步骤:
[0077]a)预变形:将如图1所示的直金属丝经过过线轮2，再进入预变形机构3进行一次金属丝的预变形加工，加工出在一个平面内变形的金属丝，该变形部13如图2所示呈对称均匀的波浪形，此时金属丝外包络直径Dl为金属丝自身直径d的1.45倍；
[0078]b)异构成型:拉拔驱动轮72拉动金属丝通过异构成型机构4，驱动装置8驱动异构成型机构4自转，通过异构成型机构4围绕定径带轴线的自转，预变形金属丝在前进方向和环绕前进的方向同步遭遇塑性变形，使得预变形金属丝的变形部13发生扭曲，形成如图3所示的带有扭曲部11的异构型金属丝I，此时金属丝外包络直径D2为金属丝自身直径d的1.15倍;；
[0079]c)收线:异构型金属丝I再依次通过收线恒张力系统5、收线装置6进行缠绕收线。
[0080]d)将异构型金属丝I作为母线，在其表面复合固定切割磨料，形成如图7所示的表面复合有固定切割磨料的异构金属丝。固定切割磨料为金刚石，也可以为金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅或碳化钨中的一种或几种硬质材料，固定切割磨料的平均颗粒直径在10 μ m-15 μ m之间。固定切割磨料的平均颗粒直径根据具体切割要求而定，一般而言，要求切割速度高时，选取较大粒径，对切割面平整度要求较高时，选取较小的粒径。
[0081]如图7a所示，为上述实施例步骤d)异构型金属丝I经过复合装置10的示意图。
[0082]上述各实施例中，对金属丝进行预变形时，不仅仅可制作成如上述各实施例所述的变形部13为对称均匀的波浪形，还可以制作成矩形、梯形或不规则弯折，或者不对称的弯曲，这些形状的预变形金属丝，经过异构成型后，都能形成符合如下特征的异构型金属丝La)该金属丝I包括多个扭曲部，所有扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化；b)以任一平行于上述管道轴线的平面为轴向投影面，在轴向投影面上任一单个扭曲部11的金属丝轴线的投影与管道轴线的投影的两交点为扭曲部11的端点，扭曲部11的金属丝轴线的投影的顶点与扭曲部11的上述两端点组成三角形，或者扭曲部11的金属丝轴线的投影的底点与扭曲部11的所述两端点组成三角形，扭曲部11两端点之间的连线为三角形的底边，则所述三角形为非等腰三角形；c)以垂直于管道轴线且经过扭曲部11的顶点或底点的平面为扭曲部11的法向面，并以法向面将扭曲部11分为两段金属丝，则扭曲部11的两段金属丝的轴线以端点为界在法向面上的投影彼此不完全重合但具备至少一个法向面交点，且上述法向面交点中至少一个与管道轴线在法向面上的投影点不重合，所述法向面交点不包括扭曲部11的金属丝轴线的顶点或底点的法向面投影。采用如图10所示的异构型金属丝的制作装置，可以对金属丝进行二个平面的预变形，之后再进行异构成型，形成异构型金属丝，其也能制成符合前述特征的异构型金属丝。同理，在图10所示的异构型金属丝的制作装置，再在另一方向增加一对预成形机构，则可以对金属丝进行三个平面的预变形，以此类推。对金属丝进行二个平面或二个平面以上的预变形后，制成的异构型金属丝，在使用过程中，在环绕使用进给方向携带磨料能力更加均匀，更有利于提高良率。
[0083]以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
【权利要求】
1.一种异构型金属丝，其特征在于:a)该金属丝(I)包括多个扭曲部，所有扭曲部的顶点或底点及邻近顶点或底点部分的金属丝外廓与一圆形或近似圆形的虚拟管道内表面接触，且该虚拟管道的内径前后一致或均匀变化；b)以任一平行于上述管道轴线的平面为轴向投影面，在轴向投影面上任一单个扭曲部(11)的金属丝轴线的投影与管道轴线的投影的两交点为扭曲部(11)的端点，扭曲部(11)的金属丝轴线的投影的顶点与扭曲部(11)的上述两端点组成三角形，或者扭曲部(11)的金属丝轴线的投影的底点与扭曲部(11)的所述两端点组成三角形，扭曲部(11)两端点之间的连线为三角形的底边，则所述三角形为非等腰三角形；c)以垂直于管道轴线且经过扭曲部(11)的顶点或底点的平面为扭曲部(11)的法向面，并以法向面将扭曲部(11)分为两段金属丝，则扭曲部(11)的两段金属丝的轴线以端点为界在法向面上的投影彼此不完全重合但具备至少一个法向面交点，且上述法向面交点中至少一个与管道轴线在法向面上的投影点不重合，所述法向面交点不包括扭曲部(11)的金属丝轴线的顶点或底点的法向面投影。
2.如权利要求1所述的异构型金属丝，其特征在于:所述的金属丝的自身直径在0.08mm - 0.80mm 之间。
3.如权利要求1所述的异构型金属丝，其特征在于:所述的该金属丝相邻的扭曲部(11)的顶点和底点之间的轴向距离不大于虚拟管道内径的500倍。
4.如权利要求1所述的异构型金属丝，其特征在于，虚拟管道的内径为金属丝(I)自身直径的1.0l-L 50倍。
5.如权利要求4所述的异构`型金属丝，其特征在于，虚拟管道的内径为金属丝(I)自身直径的1.03-1.30倍。
6.如权利要求1-5任一项所述的异构型金属丝，其特征在于:所述的金属丝(I)的表面涂覆有以树脂材料为主体的涂层。
7.如权利要求6所述的异构型金属丝，其特征在于:所述的涂层的树脂材料中加入无机填料，所述的无机填料包括金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅、碳化钨、石墨中的一种或几种。
8.如权利要求1-5任一项所述的异构型金属丝，其特征在于:所述的金属丝(I)的表面复合有固定切割磨料，固定切割磨料包括金刚石、碳化硅、氮化硼、氧化铝、氧化锆、氮化硅或碳化钨中的一种或几种硬质材料，固定切割磨料的平均颗粒直径在5 μ m-100 μ m之间。
9.一种制作如权利要求1-5任一项所述的异构型金属丝的制作装置，特征在于:该装置至少包括过线轮(2)、对金属丝在一个平面或多个平面内实施变形的预变形机构(3)、在预变形金属丝的前进方向和环绕前进的方向同步对预变形金属丝实施塑性变形的异构成型机构(4)、为拉动金属丝通过异构成型机构提供足够拉拔张力的拉拔驱动轮(72)、收线恒张力系统(5)和收线装置(6)。
10.如权利要求9所述的异构型金属丝的制作装置，特征在于:还包括位于异构成型机构(4)之前的缠绕轮(71)，且缠绕轮(71)与拉拔驱动轮(72)的轴线之间存在夹角。
11.如权利要求9所述的异构型金属丝的制作装置，其特征在于:所述的异构成型机构(4)为筒状拉拔模具，所述的筒状拉拔模具至少包括锥形入口(41)和筒状的定径带(42)，锥形入口(41)的内径由外至内逐渐缩小，定径带(42)的内径与锥形入口(41)的最小内径一致。
12.如权利要求11所述的异构型金属丝的制作装置，特征在于:还包括驱动异构成型机构围绕定径带轴线自转的驱动装置(8)。
【文档编号】B28D1/08GK203471061SQ201320557830
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年9月9日 优先权日:2013年9月9日
【发明者】不公告发明人 申请人:凡登（常州）新型金属材料技术有限公司