一种树脂结合剂固结磨料线锯丝制作方法和装置制造方法
【专利摘要】一种树脂结合剂固结磨料线锯丝制作方法和装置，该制作方法包括以下步骤：(1)使钢丝表面粘覆上树脂结合剂；(2)使钢丝表面的树脂结合剂均匀覆盖并控制钢丝上树脂层的厚度；(3)将表面覆盖树脂结合剂的钢丝上粘附超硬磨料；(4)将粘附在树脂结合剂表面的超硬磨粒挤压进树脂结合剂中；(5)使树脂结合剂固化从而固结超硬磨料；制作装置包括由下至上设置在同一支座上的树脂桶、第一拉丝模具、超硬磨料微粉箱、第二拉丝模具和加热固化箱。制作的线锯丝表面磨粒具有良好的出刃效果，磨粒出露高度可控，改善锯丝表面容屑效果，防止锯切时出现切屑堵塞，同时也保证了磨粒出露高度的一致性，利于提高切割表面质量。
【专利说明】一种树脂结合剂固结磨料线锯丝制作方法和装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于树脂结合剂固结磨料线锯丝制作的方法和装置，属于固结磨料锯丝制造【技术领域】。
【背景技术】
[0002]目前，固结磨料线锯切割技术在晶体、光学玻璃和陶瓷等脆性材料切割加工中越来越受到关注。作为切割工具的固结磨料线锯丝，其制造方法主要有复合电镀法、树脂结合剂粘结法和钎焊法等。树脂结合剂固结磨料线锯丝制作工艺相对简单、成本低、制造周期短，其耐磨性和耐热性可满足硬度不高的脆性材料(如KDP晶体)的切割加工，其应用前景广阔。
[0003]CN103341918公开的《一种树脂线锯及其制备方法》，主要包括以下技术步骤:1)按体积份计，将30?120份的磨粒，40?160份的光固化树脂，及40?120份的热固化树脂和/或厌氧固化树脂在溶剂中混合均匀得到壳层浆料，所述壳层浆料中所述溶剂的体积含量为10vOl%?30vOl% ;2)将所述壳层浆料均匀地涂覆于芯线表面，溶剂挥发后得到预干燥的树脂线锯；3)将所述预干燥的树脂线锯经过光强为80-180w/cm的紫外光进行光固化，得到光固化树脂线锯；4)对所述光固化树脂线锯进行热固化和/或厌氧固化，得到所述树脂线锯。CN202490977公开的《树脂结合剂固结磨料线锯丝生产系统》，提供了一种树脂结合剂固结磨料线锯丝生产系统，包括由前至后依次排布在一起的放线装置、张紧机构、清洗装置、涂覆装置、干燥装置、布线器和收线装置，其中，涂覆装置包括胶桶和涂覆模具，涂覆模具设置在胶桶上方；胶桶中装有磨料与树脂结合剂的混合液体，当锯丝基体运行穿过胶桶时，混合液体便附着在锯丝基体上，经过涂覆模具控制涂覆厚度后进入干燥筒，在一定温度下使树脂结合剂固化，制作完成的锯丝经布线器布线后缠绕在收线辊上。
[0004]目前树脂结合剂固结磨料线锯丝在制作时，多是采用将磨料与树脂结合剂混合一起，通过刷涂或涂覆模具的方式涂覆到钢丝表面，再经固化。但是这种工艺使得磨粒整体嵌埋在树脂层中，既不能使磨粒具有良好的出刃效果，又使得锯丝表面缺少容屑槽，降低了锯丝的锯切性能，也不利于提高切割表面质量。
【发明内容】
[0005]本发明针对目前树脂结合剂固结磨料线锯丝制作工艺导致的锯丝表面磨粒出刃效果差、容屑不足等问题，提供一种出刃效果好、易容屑的树脂结合剂固结磨料线锯丝的制作方法，同时提供一种实现该方法的制作装置。
[0006]本发明的树脂结合剂固结磨料线锯丝制作方法，包括以下步骤:
[0007](I)将钢丝由树脂结合剂(液态树脂)中通过，使钢丝表面粘覆上树脂结合剂，这里的树脂结合剂中不混有超硬磨料；
[0008](2)使表面粘覆上树脂结合剂的钢丝通过第一拉丝孔，使钢丝表面的树脂结合剂均匀覆盖，由第一拉丝孔的直径控制钢丝上树脂层的厚度；第一拉丝孔的半径根据要固结在钢丝上的超硬磨料的粒度确定，为超硬磨料粒度的3/5-7/10与钢丝半径之和；
[0009](3)将表面覆盖树脂结合剂的钢丝处于均匀分散有超硬磨料的环境中，超硬磨料含量为0.4g/cm3?0.6g/cm3,使超硬磨料随机均勻地粘附在钢丝上的树脂结合剂上；
[0010](4)表面粘附了超硬磨料的钢丝通过第二拉丝孔，将粘附在树脂结合剂表面的超硬磨粒挤压进树脂结合剂中，使钢丝表面均匀布设有一层超硬磨粒；第二拉丝孔的半径等于超硬磨料的粒度与钢丝半径之和；
[0011](5)将带有超硬磨料的钢丝加热，使树脂结合剂固化从而固结超硬磨料，制作完成树脂结合剂固结磨料线锯丝。
[0012]实现上述方法的树脂结合剂固结磨料线锯丝制作装置，采用以下技术方案:
[0013]该装置，包括树脂桶、第一拉丝模具、超硬磨料微粉箱、第二拉丝模具和加热固化箱；树脂桶、第一拉丝模具、超硬磨料微粉箱、第二拉丝模具和加热固化箱由下至上设置在同一支座上，树脂桶的底部与上盖均设有钢丝穿孔，第一拉丝模具上设置有第一拉丝孔，第一拉丝孔的半径为需要固结在钢丝上的超硬磨料粒度的3/5-7/10与钢丝半径之和，第二拉丝模具上设置有第二拉丝孔，第二拉丝孔的半径等于超硬磨料的粒度与钢丝半径之和，超硬磨料微粉箱内部装有吹风装置，超硬磨料微粉箱的顶部和底部均设置钢丝通孔，加热固化箱内部设有加热元件。
[0014]树脂桶、第一拉丝模具中的第一拉丝孔、超硬磨料微粉箱、第二拉丝模具中的第二拉丝孔和加热固化箱的中心线均在一条直线上。
[0015]上述装置在使用时，钢丝以一定速度首先进入树脂桶，树脂桶中盛有液态树脂结合剂，钢丝穿过时树脂结合剂便附在基体表面。随后钢丝经过第一拉丝模具上的第一拉丝孔，使钢丝表面的树脂结合剂均匀覆盖并得到设定厚度。随后钢丝进入超硬磨料微粉箱，箱体内装有超硬磨料微粉，开启箱内部安装的吹风装置，控制风量使磨粒微粉在整个箱体内均匀弥漫，磨粒随机、均匀地粘附在钢丝的树脂结合剂表面。钢丝通过第二个拉丝模具，将粘附在树脂结合剂表面的磨粒挤压进树脂结合剂中，最后钢丝进入加热固化箱进行树脂结合剂的固化，制作完成树脂结合剂固结磨料线锯丝。
[0016]本发明通过先在钢丝表面涂覆树脂结合剂，再将磨料经粘附、压入，固化工艺固结在钢丝表面，使表面磨粒具有良好的出刃效果，磨粒出露高度可控，改善锯丝表面容屑效果，防止锯切时出现切屑堵塞，同时也保证了磨粒出露高度的一致性，利于提高切割表面质量，便于实现线锯丝的连续生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明树脂结合剂固结磨料线锯丝制作装置示意图。
[0018]图2是采用本发明制作的线锯丝的横截面剖面的示意图。
[0019]图中:1、树脂桶，2、第一拉丝模具，3、超硬磨料微粉箱，4、第二拉丝模具，5、加热固化箱，6、钢丝，7、支座，8、线锯丝，9、树脂层，10、超硬磨料。
【具体实施方式】
[0020]本发明的树脂结合剂固结磨料线锯丝的制作装置，如图1所示，包括由下至上安装在在支座7上的树脂桶1、第一拉丝模具2、超硬磨料微粉箱3、第二拉丝模具4和加热固化箱5。树脂桶I安装于最下方，用于盛放树脂结合剂，树脂桶I的底部与上盖均设有钢丝穿孔，以使钢丝6穿进树脂桶I内，粘覆上树脂结合剂后再穿出。第一拉丝模具2在树脂桶I的正上方，第一拉丝模具2上设置有第一拉丝孔，第一拉丝孔的半径为要固结在钢丝上的超硬磨料粒度的3/5-7/10(最佳为2/3)与钢丝6的半径之和。超硬磨料微粉箱3内盛有金刚石磨料微粉，内部安装吹风装置(图中未画出)，使金刚石微粉在整个箱体内均匀飘浮，箱体的顶部和底部均设置钢丝通孔，钢丝6由底部通孔进入粘附超硬磨料，由顶部通孔穿出。超硬磨料微粉箱3内部装有吹风装置。第二拉丝模具4在超硬磨料微粉箱3的正上方，第二拉丝模具4上设置有第二拉丝孔，第二拉丝孔的半径等于超硬磨料的粒度与钢丝6的半径之和。加热固化箱5中设置加热元件和温度控制器，通过此装置对钢丝表面的树脂结合剂进行加热固化。树脂桶1、第一拉丝模具2中的第一拉丝孔、超硬磨料微粉箱3、第二拉丝模具4中的第二拉丝孔和加热固化箱5的中心线均在一条直线上。
[0021]钢丝6—般选用琴钢丝或弹簧钢丝等高强度钢丝，直径为0.1mm-1mm0超硬磨料微粉(如金刚石、碳化硅、立方氮化硼等)的粒径为30μπι--150μπι。树脂可选用酚醛树脂、环氧树脂等热固性树脂，其中可配比各种添加剂。在本实施例中，选择直径为0.3mm的琴钢丝，磨料粒径为50 μ m-60 μ m的金刚石磨料微粉，选用酚醛树脂做结合剂。树脂桶I的底部与上盖的钢丝穿孔直径为0.5mm。超硬磨料微粉箱3顶部和底部钢丝通孔的直径为0.5mm小孔。第一拉丝孔的直径确定为0.38mm。第二拉丝孔的直径确定为0.42mm。
[0022]本发明未涉及部分如树脂结合剂制备与添加剂配方，钢丝的连续放线、前处理清洗、收线、张紧等可采用现有技术加以实现。
[0023]上述装置制作树脂结合剂固结磨料线锯丝的过程，如下所述:
[0024](I)钢丝6以一定速度从整个装置的下方沿树脂桶I底部穿孔进入树脂桶1，将钢丝I由树脂桶I内的液态树脂结合剂中通过，使钢丝6的表面粘覆上树脂结合剂，此时的树脂结合剂中不混有超硬磨料微粉；
[0025](2)使表面粘覆上树脂结合剂的钢丝通过第一拉丝模具2上的第一拉丝孔，使通过拉丝模具的钢丝表面的树脂结合剂均匀覆盖，穿出后钢丝6表面的树脂层厚度控制在40 μ m ；
[0026](3)将表面覆盖树脂结合剂的钢丝进入密封的超硬磨料微粉箱3，箱体内盛有恰当含量的(0.4~0.6g/cm3)超硬磨料微粉，通过箱体内部设置的吹风装置吹散超硬磨料微粉，使磨料微粉均匀弥漫在整个箱体内，钢丝通过微粉箱3时，磨粒随机、均匀地粘附在树脂结合剂上；
[0027](4)表面粘附了超硬磨料的钢丝通过第二拉丝模具4上的第二拉丝孔，将粘附在树脂结合剂表面的磨粒挤压进树脂结合剂中，使钢丝表面均匀布设有一层磨粒，磨料的1/2~2/3的部分压在树脂结合剂中；
[0028](5)最后钢丝进入加热固化箱5进行树脂结合剂的热固化，固化温度为150°C，从而固结超硬磨料，制作完成树脂结合剂固结磨料线锯丝。
[0029] 制作的线锯丝的横截面剖面，如图2所示，线锯丝8的名义直径为0.42mm,固结在树脂层9中的超硬磨料10具备一定的出露高度，且出露高度具有较好的一致性。
【权利要求】
1.一种树脂结合剂固结磨料线锯丝制作方法，其特征是，包括以下步骤: (1)将钢丝由树脂结合剂中通过，使钢丝表面粘覆上树脂结合剂，这里的树脂结合剂中不混有超硬磨料； (2)使表面粘覆上树脂结合剂的钢丝通过第一拉丝孔，使钢丝表面的树脂结合剂均匀覆盖，由第一拉丝孔的直径控制钢丝上树脂层的厚度；第一拉丝孔的半径根据要固结在钢丝上的超硬磨料的粒度确定，为超硬磨料粒度的3/5-7/10与钢丝半径之和； (3)将表面覆盖树脂结合剂的钢丝处于均匀分散有超硬磨料的环境中，超硬磨料含量为0.4g/cm3?0.6g/cm3,使超硬磨料随机均勻地粘附在钢丝上的树脂结合剂上； (4)表面粘附了超硬磨料的钢丝通过第二拉丝孔，将粘附在树脂结合剂表面的超硬磨粒挤压进树脂结合剂中，使钢丝表面均匀布设有一层超硬磨粒；第二拉丝孔的半径等于超硬磨料的粒度与钢丝半径之和； (5)将带有超硬磨料的钢丝加热，使树脂结合剂固化从而固结超硬磨料，制作完成树脂结合剂固结磨料线锯丝。
2.一种树脂结合剂固结磨料线锯丝制作装置，包括树脂桶、第一拉丝模具、超硬磨料微粉箱、第二拉丝模具和加热固化箱；其特征是:树脂桶、第一拉丝模具、超硬磨料微粉箱、第二拉丝模具和加热固化箱由下至上设置在同一支座上，树脂桶的底部与上盖均设有钢丝穿孔，第一拉丝模具上设置有第一拉丝孔，第一拉丝孔的半径为需要固结在钢丝上的超硬磨料粒度的3/5-7/10与钢丝半径之和，第二拉丝模具上设置有第二拉丝孔，第二拉丝孔的半径等于超硬磨料的粒度与钢丝半径之和，超硬磨料微粉箱内部装有吹风装置，超硬磨料微粉箱的顶部和底部均设置钢丝通孔，加热固化箱内部设有加热元件。
3.根据权利要求1所述的树脂结合剂固结磨料线锯丝制作装置，其特征是:所述树脂桶、第一拉丝模具中的第一拉丝孔、超硬磨料微粉箱、第二拉丝模具中的第二拉丝孔和加热固化箱的中心线均在一条直线上。
【文档编号】B23D65/00GK103920928SQ201410177239
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月29日 优先权日:2014年4月29日
【发明者】高玉飞, 葛培琪, 毕文波 申请人:山东大学