CN103406593A - 带螺旋槽锯丝的电解加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带螺旋槽锯丝的电解加工方法，所述的方法包括如下步骤：（1）制作缠绕线：通过亚固结磨料锯丝冷绕设备将矩形截面的绝缘线螺旋缠绕在待加工的钢丝线表面，所述的绝缘线在钢丝线表面不重叠；（2）电解加工：将上述缠绕有绝缘线的钢丝线放入盛有电解液的电解加工槽中，并且穿过不锈钢管，以不锈钢管为阴极，钢丝线为阳极，并通过设置在电解加工槽两侧的导轮实现连续走丝，通过控制走丝速度调节加工时间，在其表面腐蚀出便于在切割时将磨粒带入槽口的螺旋凹槽；（3）后处理：去除上述钢丝线表面的绝缘线，并且用丙酮对其进行清洗。本发明待加工的螺旋槽螺距、凹槽深度和宽度可控，制作工艺简便，可以实现锯丝的连续生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种带螺旋槽锯丝的电解加工方法。
背景技术
在游离磨料线锯切割过程中，磨粒随着磨液进入切割区域，并且通过滚压的方式去除工件材料。为了提高切割效率，姚春燕、彭伟等人提出了亚固结磨料线锯，即在光滑锯丝表面开槽。当磨浆进入到亚固结磨料锯丝表面时，可以通过凹槽携带更多的磨粒进入切割区域，并且磨粒在微细凹槽几何镶嵌的作用下，形成瞬时固结状态，提高切割效率。目前可以在微细钢丝表面进行加工的技术主要有微细激光加工、微细电火花加工、微细切（磨）削加工、微细电解加工、微细超声加工、等离子体加工等，但是这些微细加工成型技术在线锯制作领域应用难度大。制作带凹槽锯丝的另一种方法是在一根钢丝外侧缠绕另外一根钢丝，形成带螺旋凹槽的锯丝，但是这种方法增大了锯丝的直径，在切割过程中，切缝增大，材料浪费严重。
针对以上问题，国内学者彭伟、姚春燕等提出了一种新型线锯，即在锯丝基体（切割钢丝）表面涂覆有一层软性材料层，材料层表面均匀开有规则或不规则槽口，以供切割时磨粒的嵌入与暂时固定，如图1所示，从而延长锯丝使用寿命，提高切割质量，但是该线锯表面软性层材料容易磨损失效。
石川宪一等采用两根直径为0.1mm的琴钢丝绞捻成的绞合线作为芯线，芯线直径0.2mm，并在其表面电镀金刚石磨粒制成了新型绞合锯丝，如图2所示。在切割过程中，提高了容屑排屑和润滑作用，并且使得切削效率比传统线锯大了一倍，但是该锯丝加工的切片表面粗糙度及切削崩边情况却没有明显的改善。
发明内容
为了克服现有线锯制作方法中存在的上述缺点，本发明提供一种带螺旋槽锯丝的电解加工方法。
本发明采用的技术方案是：
带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
（1）、制作缠绕线：
通过亚固结磨料锯丝冷绕设备将矩形截面的绝缘线螺旋缠绕在待加工的钢丝线表面，所述的绝缘线在钢丝线表面不重叠；
（2）、电解加工：
将上述缠绕有绝缘线的钢丝线放入盛有电解液的电解加工槽中，并且穿过不锈钢管，以不锈钢管为阴极，钢丝线为阳极，并通过设置在电解加工槽两侧的导轮实现连续走丝，通过控制走丝速度调节加工时间，在其表面腐蚀出便于在切割时将磨粒带入槽口的螺旋凹槽；所述的的电解液为盐酸电解液，所述的电解液的浓度为0.5%-10%，加工电源为直流电源，加工电压为5-20V；
在锯丝切割过程中，为了使磨粒更好的嵌在凹槽中，取螺旋凹槽的槽宽c大小与磨粒粒径d相同，槽深h为0.5d；螺旋宽度e取0.5d-5d，螺距p=c+e；
锯丝表面电解加工深度h与加工时间t的关系为：
t=0.6h，走丝速度v=L÷t，
其中，
L为不锈钢管的长度，单位为mm；
t为电解加工的时间，单位为s；
h为加工深度，单位为μm；
（3）、后处理：
去除上述钢丝线表面的绝缘线，并且用丙酮对成型的带螺旋槽的锯丝进行清洗。
进一步，所述的钢丝线为镀铜钢丝线。
进一步，所述的镀铜钢丝线的直径D为0.08mm～0.50mm，所述的磨粒粒径d为8-75um.
进一步，所述的不锈钢管的内径为10mm，长L为120mm。
进一步，所述的步骤a中的缠绕线的制作方法如下：待缠绕的绝缘线事先卷绕在绕线机构上，通过由同步带轮带动的绕线机构进行旋转缠绕，镀铜钢丝线进给动作与绝缘线缠绕动作协同进行；缠绕成型后的线锯经由第二张紧辘头绕到收线轮上。
进一步，所述的镀铜钢丝线的放线采用主动牵引的方式，即由亚固结磨料锯丝冷绕设备两端的伺服电机带动放线轮与收线轮同时转动，牵引放线轮放线。
进一步，所述的放线轮与收线轮的速度由控制面板控制，镀铜钢丝线的进给由用作张力控制的第一张紧辘头来调节。
本发明通过微细电解加工技术，在镀铜钢丝线表面腐蚀出螺旋槽，形成螺旋槽锯丝。微细电解加工技术是利用金属在电解液中发生电化学阳极溶解的原理对材料进行腐蚀的减材技术，加工材料不受强度、硬度等机械性能的影响，加工时电极不与工件接触，加工的工件不存在加工应力和变形，故可以完成薄壁等环境下的高精度、微小尺寸零件的加工，理论上可达微米甚至纳米级的加工精度。
本发明的有益效果体现在：
（1）待加工的螺旋槽螺距、凹槽深度和宽度可以控制；
（2）制作工艺简便，可以实现锯丝的连续生产。
附图说明
图1是现有技术中表面涂覆软性材料层的线锯的结构示意图。
图2是现有技术中绞合线电镀金刚石锯丝的结构示意图。
图3是本发明采用的亚固结磨料锯丝冷绕设备原理示意图。
图4是本发明缠绕线纵向视图。
图5是本发明电解加工带螺旋槽锯丝原理图。
图6是本发明带螺旋槽锯丝结构示意图。
具体实施方式
实施例1
参考图3至图6，带螺旋槽锯丝的电解加工方法，所述的方法包括如下步骤：
（1）、制作缠绕线：
通过亚固结磨料锯丝冷绕设备将矩形截面的绝缘线8螺旋缠绕在待加工的钢丝线4表面，所述的绝缘线8在钢丝线4表面不重叠；
（2）、电解加工：
将上述缠绕有绝缘线的钢丝线11放入盛有电解液13的电解加工槽中，并且穿过不锈钢管14，以不锈钢管14为阴极，钢丝线为阳极，并通过设置在电解加工槽两侧的导轮12实现连续走丝，通过控制走丝速度调节加工时间，在其表面腐蚀出便于在切割时将磨粒带入槽口的螺旋凹槽；所述的的电解液为盐酸电解液，所述的电解液的浓度为0.5%-10%，加工电源为直流电源，加工电压为5-20V；
在锯丝切割过程中，为了使磨粒更好的嵌在凹槽中，取螺旋凹槽的槽宽c大小与磨粒粒径d相同，槽深h为0.5d；螺旋宽度e取0.5d-5d，螺距p=c+e；
锯丝表面电解加工深度h与加工时间t的关系为：
t=0.6h，走丝速度v=L÷t，
其中，
L为不锈钢管的长度，单位为mm；
t为电解加工的时间，单位为s；
h为加工深度，单位为μm；
（3）、后处理：
去除上述钢丝线15表面的绝缘线，并且用丙酮对成型的带螺旋槽的锯丝进行清洗。
进一步，所述的钢丝线为镀铜钢丝线。
进一步，所述的不锈钢管的内径为10mm，长L为120mm。
进一步，所述的步骤a中的缠绕线的制作方法如下：待缠绕的绝缘线事先卷绕在绕线机构7上，通过由同步带轮6带动的绕线机构7进行旋转缠绕，镀铜钢丝线4进给动作与绝缘线8缠绕动作协同进行；缠绕成型后的线锯经由第二张紧辘头5绕到收线轮10上。
进一步，所述的镀铜钢丝线的放线采用主动牵引的方式，即由亚固结磨料锯丝冷绕设备两端的伺服电机3带动放线轮1与收线轮10同时转动，牵引放线轮1放线。
进一步，所述的放线轮1与收线轮10的速度由控制面板9控制，镀铜钢丝线的进给由用作张力控制的第一张紧辘头2来调节。
取钢丝线直径D为0.08mm，磨粒粒径d选取8μm，螺旋宽度e选取16μm，则槽宽c=d=8μm；螺距p=c+e=24μm；槽深h=d/2=4μm；加工时间t=0.6h=2.4s；走丝速度v=L/t=120÷2.4=50mm/s。
实施例2
取钢丝线直径D为0.16mm，磨粒粒径d取25μm，螺旋宽度e选取50μm，则槽宽c=d=25μm；螺距p=c+e=75μm；槽深h=d/2=12.5μm；加工时间t=0.6h=7.5s；走丝速度v=L/t=120÷7.5=16mm/s。
其余实施方式与上述实施例1相同。
实施例3
取钢丝线直径D为0.50mm，磨粒粒径d取75μm，螺旋宽度e选取150μm，则槽宽c=d=75μm；螺距p=c+e=225μm；槽深h=d/2=37.5μm；加工时间t=0.6h=22.5s；走丝速度v=L/t=120÷22.5=5.33mm/s。
其余实施方式与上述实施例1相同。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (7)
1.带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的方法包括如下步骤：
（1）、制作缠绕线：
通过亚固结磨料锯丝冷绕设备将矩形截面的绝缘线螺旋缠绕在待加工的钢丝线表面，所述的绝缘线在钢丝线表面不重叠；
（2）、电解加工：
将上述缠绕有绝缘线的钢丝线放入盛有电解液的电解加工槽中，并且穿过不锈钢管，以不锈钢管为阴极，钢丝线为阳极，并通过设置在电解加工槽两侧的导轮实现连续走丝，通过控制走丝速度调节加工时间，在其表面腐蚀出便于在切割时将磨粒带入槽口的螺旋凹槽；所述的的电解液为盐酸电解液，所述的电解液的浓度为0.5%-10%，加工电源为直流电源，加工电压为5-20V；
取螺旋凹槽的槽宽c大小与磨粒粒径d相同，槽深h为0.5d；螺旋宽度e取0.5d-5d，螺距p=c+e；
锯丝表面电解加工深度h与加工时间t的关系为：
t=0.6h，走丝速度v=L÷t，
其中，
L为不锈钢管的长度，单位为mm；
t为电解加工的时间，单位为s；
h为加工深度，单位为μm；
（3）、后处理：
去除上述钢丝线表面的绝缘线，并且用丙酮对成型的带螺旋槽的锯丝进行清洗。
2.如权利要求1所述的带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的钢丝线为镀铜钢丝线。
3.如权利要求2所述的带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的镀铜钢丝线的直径D为0.08mm～0.50mm，所述的磨粒粒径d为8-75um。
4.如权利要求3所述的带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的不锈钢管的内径为10mm，长L为120mm。
5.如权利要求4所述的带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的步骤a中的缠绕线的制作方法如下：待缠绕的绝缘线事先卷绕在绕线机构上，通过由同步带轮带动的绕线机构进行旋转缠绕，镀铜钢丝线进给动作与绝缘线缠绕动作协同进行；缠绕成型后的线锯经由第二张紧辘头绕到收线轮上。
6.如权利要求5所述的带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的镀铜钢丝线的放线采用主动牵引的方式，即由亚固结磨料锯丝冷绕设备两端的伺服电机带动放线轮与收线轮同时转动，牵引放线轮放线。
7.如权利要求6所述的带螺旋槽锯丝的电解加工方法，其特征在于：所述的放线轮与收线轮的速度由控制面板控制，镀铜钢丝线的进给由用作张力控制的第一张紧辘头来调节。
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