CN104723229A - 金刚石线据生产设备及方法 - Google Patents

Abstract

金刚石线据生产设备及方法，属于硬脆性材料切割领域，以解决现有技术生产速度慢且质量差的问题。包括线传输装置、依次连接的放线单元、前处理单元、上砂单元、加厚单元及后处理单元，上砂单元包括第一上砂导电辊、第二上砂导电辊及位于二者间的上砂上位槽，上砂上位槽外侧设有上砂钛栏，上砂上位槽中设有上砂悬浮搅拌叶轮；后处理单元包括后处理上位槽、精密排线收线装置、视觉在线检测装置及处理器，后处理上位槽前端设有机械开刃部件，后处理上位槽中设有离子水高压冲洗喷头及烘干装置，后处理上位槽、视觉在线检测装置与精密排线收线装置相连，视觉在线检测装置、精密排线收线装置又与处理器相连，提高生产速度及质量，适用于生产金刚石线据。

Description

金刚石线据生产设备及方法

技术领域

本发明属于硬脆性材料切割技术领域，具体是一种金刚石线据生产设备及方法。

背景技术

硬脆材料如硅晶体、蓝宝石、硬质合金、石材等在近几年得到高速发展，而切割这些材料的工艺主要有内外圆切割和线锯切割等，由于线锯切割具有效率高、成本低、切缝窄、污染小的优点：因此已基本取代了其他切割方法。其中，金刚石切割又大大优于砂线切割，金刚石线的切割效率是砂线切割的3倍，切缝更小，特别是硅片切割，金刚石线切割的硅片光能转化率高于砂线切割的硅片。

目前市场上金刚石线据的常规生产方法是落砂法和埋砂法，其制作方法是由放线轮放出金属裸线，经过除油、除漆、预镀镍、上砂、镀镍加厚、清洗、烘干、收线等工序，而落砂法和埋砂法的区别在于线在水平移动时砂的位置，落砂法是从线的上方江金刚石微粉均匀地撒在镀液里移动的线上，而埋砂法是将移动的裸线从镀液里金刚石微粉中穿过。埋砂法速度过慢，生产速度大约1.5米/分钟，且金刚石叠砂现象严重；落砂法较前者在金刚石的排列上有所进步，但生产速度依然较慢，大约为3～8米/分钟，而目前日本市场上的类似产品及技术的生产速度已达到12～15米/分钟，因此现有金刚石线据生产设备及方法无法满足市场要求，且生产质量不理想，导致生产成本过高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有金刚石线据生产设备及方法生产速度慢且质量差的缺点，提供一种金刚石线据生产设备及方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：金刚石线据生产设备，包括线传输装置、依次连接的放线单元、前处理单元、上砂单元、加厚单元及后处理单元，所述线传输装置包括若干个用于传输线据的导轮；

所述放线单元包括动力放线装置；

所述前处理单元包括前处理上位槽，前处理上位槽依次包括碱洗部、第一水洗部、酸洗部和第二水洗部，所述第一水洗部与第二水洗部分别设有离子水高压冲洗喷头，第二水洗部末端设有高压吹风机；

所述上砂单元包括第一上砂导电辊第二上砂导电辊及位于二者之间的上砂上位槽，上砂上位槽外侧设有上砂钛栏，上砂上位槽中设有上砂悬浮搅拌叶轮；

所述加厚单元包括第一加厚单元和第二加厚单元，所述第一加厚单元包括第一加厚导电辊、第二加厚导电辊及位于二者之间的第一加厚上位槽，第二加厚单元包括第三加厚导电辊、第四加厚导电辊及位于二者之间第二加厚上位槽，所述第一加厚上位槽及第二加厚上位槽外侧分别设有加厚钛栏；

所述后处理单元包括后处理上位槽、精密排线收线装置、视觉在线检测装置及处理器，后处理上位槽前端设有机械开刃部件，后处理上位槽中设有离子水高压冲洗喷头及烘干装置，后处理上位槽、视觉在线检测装置与精密排线收线装置相连，视觉在线检测装置、精密排线收线装置又与处理器相连。

进一步的，所述处理器还与显示器相连接。

进一步的优选的，所述放线单元、前处理单元、上砂单元、第一加厚单元及第二加厚单元的连接处分别设有气动模拟量控制装置。

优选的，所述视觉在线检测装置与精密排线收线装置之间设有气动模拟量控制装置。

具体的，所述酸洗部和第二水洗部并列设置形成前端末端处理部，碱洗部、第一水洗部及前端末端处理部依次设置。

具体的，所述烘干装置为烤箱。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是：金刚石线据生产方法，，包括以下步骤：

A.放出金属裸线，并对其进行前处理；

B.将电镀液放置在上砂上位槽中，上砂悬浮搅拌叶轮在其中搅拌，利用物理旋流悬浮法使步骤B制得的金属线材通过掺有金刚石微粒的电镀溶液进行上砂镀镍；

C.清洗步骤B得到的上砂镀镍后的金属线材后，对其进行至少两次加厚镀镍制成金刚石线锯，而后对其进行机械开刃；

D.清洗固化后进行烘干，并收线成卷。

具体的，所述步骤A中的前处理依次包括碱洗、第一次离子水冲洗、第二次离子水冲洗、酸洗、第三次离子水冲洗及第四次离子水冲洗。

具体的，步骤C中的清洗依次包括利用离子水冲洗及热水冲洗。

优选的，步骤D中的清洗为利用离子水冲洗两次。

本发明的有益效果是：本设备易于操作，安全性强，极大地提高了上砂效率，能够实现高速电镀，使生产速度提高到50米/分钟，同时，有效解决现有电镀金刚石排列扎堆的现象，提高生产长度的稳定性，节约时间，节省人力，降低生产成本。本发明适用于生产金刚石线据。

附图说明

图1是本发明的设备结构主视图；

图2是本发明的设备结构俯视图；

图3是本发明的前处理上位槽的示意图；

图4是本发明的方法流程图；

其中，1为导轮，2为高压吹风机，3为离子水高压冲洗喷头，4为上砂钛栏，5为烤箱，6为机械开刃部件，7为上砂悬浮搅拌叶轮，8为前处理上位槽，9为上砂上位槽，10为第一加厚上位槽，11为第二加厚上位槽，12为后处理上位槽，13为第一上砂导电辊，14为第二上砂导电辊，15为第一加厚导电辊，16为第二加厚导电辊，17为第三加厚导电辊，18为第四加厚导电辊，19为动力放线装置，20为气动模拟量控制装置，22为精密排线收线装置，23为加厚钛栏，25为视觉在线检测装置，81为碱洗部、82为第一水洗部、83为酸洗部，84为第二水洗部，85为线据。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明的技术方案。

如图1和2所示，本发明的金刚石线据生产设备，其特征在于，包括线传输装置、依次连接的放线单元、前处理单元、上砂单元、加厚单元及后处理单元，所述线传输装置包括若干个用于传输线据的导轮1，线传输装置贯穿于放线单元、前处理单元、上砂单元、加厚单元及后处理单元之中，上述各个单元中皆有导轮1，使得线材能够在整个设备中行进运行，所述线材包括未处理前的金属裸线，也包括上砂镀镍后的金属线材，还包括制备成的金刚石线据。所述放线单元包括动力放线装置19；所述前处理单元包括前处理上位槽8，前处理上位槽8依次包括碱洗部81、第一水洗部82、酸洗部83和第二水洗部84，所述第一水洗部与第二水洗部分别设有离子水高压冲洗喷头3，第二水洗部末端设有高压吹风机2。如图3所示，所述酸洗部和第二水洗部并列设置形成前端末端处理部，碱洗部、第一水洗部及前端末端处理部依次设置。如此设计，可以减少设备体积，使得线据在前处理单元往返复绕。

所述上砂单元包括第一上砂导电辊13、第二上砂导电辊14及位于二者之间的上砂上位槽9，上砂上位槽9外侧设有上砂钛栏4，上砂钛栏4对上砂上位槽9起到保护作用，提高安全性，延长使用寿命；上述上砂导电辊能够根据不同的线径，开同等的槽型使金刚石电镀时在合理的空间工作，达到无叠砂现象；上砂上位槽9中设有上砂悬浮搅拌叶轮7；所述上砂悬浮搅拌叶轮7包括八个叶片，其制作角度为45°，能够有效加强搅拌悬浮力度。利用上砂悬浮搅拌叶轮7在上砂上位槽9中进行搅拌，搅拌均匀后进行电镀，保证电镀均匀性，且利用物理旋流悬浮法，简称旋流悬浮法，利用金刚石的离心力，在镀液里搅拌，在电镀时形成撞击，达到金刚石电镀分布均匀，根据镀槽的电流密度有效范围长度扶住电镀，达到快速上砂。

所述加厚单元包括第一加厚单元和第二加厚单元，所述第一加厚单元包括第一加厚导电辊15、第二加厚导电辊16及位于第一加厚导电辊15、第二加厚导电辊1之间的第一加厚上位槽10，第二加厚单元包括第三加厚导电辊17、第四加厚导电辊18及位于二者之间第二加厚上位槽11，所述第一加厚上位槽10及第二加厚上位槽11外侧分别设有加厚钛栏23；加厚钛栏23对第一加厚上位槽10及第二加厚上位槽11起到保护作用，提高安全性，延长使用寿命。

本发明中前处理单元、上砂单元、加厚单元，采用往返复绕式，延长处理、上砂、低电流加厚电镀的时间，确保电镀镍层的致密度和金刚石的靶磁度，提高生产质量。

所述后处理单元包括后处理上位槽12、精密排线收线装置22、视觉在线检测装置25及处理器，后处理上位槽12前端设有机械开刃部件6，能够有效实现在线机械开刃，使得电镀后的线材直径更准确，切割时平面更平整。后处理上位槽12中设有离子水高压冲洗喷头3及烘干装置，所述烘干装置为烤箱5，后处理上位槽12、视觉在线检测装置25与精密排线收线装置22相连，视觉在线检测装置25、精密排线收线装置22又与处理器相连。利用视觉在线检测装置25可以及时在线监测拍照观看金刚石的颗粒和均匀度。若均匀度或颗粒大小不达标，可以通过处理器或前端放线单元改变放线速度，或是可以在上砂单元进行适当人工控制，以改善生产结果。

为了使得操作人员能够及时获取现场生产情况，所述处理器还与显示器相连接。

为了更好地控制放线速度，及时调整线据传输速度，所述放线单元、前处理单元、上砂单元、第一加厚单元及第二加厚单元的连接处分别设有气动模拟量控制装置20，此外，能够根据不同的线径大小，利用气动模拟量控制装置20进行张力气动调整，使在线各段张力均匀，达到线速稳定、设备生产稳定的目的。同理，在视觉在线检测装置25与精密排线收线装置22之间设有气动模拟量控制装置20。

如图4所示，本发明的金刚石线据生产方法，包括以下步骤：

A.放出金属裸线，所述金属裸线可以采用黄铜钢线，并对其进行碱洗、第一次离子水冲洗、第二次离子水冲洗、酸洗、第三次离子水冲洗及第四次离子水冲洗，以便取出金属裸线上的油污和氧化层，提高其余镀层间的结合力。一般的，可以先用砂纸打磨掉其外层的氧化皮，而后用碱液煮沸30min，出去表面的油污，而后将两次离子水冲洗干净的金属裸线放入到10％的盐酸溶液浸蚀5min，出去其上残留的氧化皮和锈，最后再用两次离子水清洗干净。

B.将电镀液放置在上砂上位槽中，上砂悬浮搅拌叶轮在其中搅拌，利用物理旋流悬浮法利用金刚石的离心力，在镀液里搅拌，在电镀时形成撞击，达到金刚石电镀分布均匀，根据镀槽的电流密度有效范围长度扶住电镀，实现快速上砂镀镍。以复绕式上砂电镀，能够保证上砂颗粒的密度均匀，有效延长线材在反复切割使用的寿命。

C.清洗步骤B得到的上砂镀镍后的金属线材后，对其进行至少两次加厚镀镍制成金刚石线锯，而后对其进行机械开刃，使得电镀后的线材直径更准确，切割时平面更平整。

D.利用离子水对其进行两次冲洗后，进行固化及烘干，并收线成卷。

Claims (10)

1.金刚石线据生产设备，其特征在于，包括线传输装置、依次连接的放线单元、前处理单元、上砂单元、加厚单元及后处理单元，所述线传输装置包括若干个用于传输线据的导轮(1)；

所述放线单元包括动力放线装置(19)；

所述前处理单元包括前处理上位槽(8)，前处理上位槽(8)依次包括碱洗部(81)、第一水洗部(82)、酸洗部(83)和第二水洗部(84)，所述第一水洗部与第二水洗部分别设有离子水高压冲洗喷头(3)，第二水洗部末端设有高压吹风机(2)；

所述上砂单元包括第一上砂导电辊(13)、第二上砂导电辊(14)及位于二者之间的上砂上位槽(9)，上砂上位槽(9)外侧设有上砂钛栏(4)，上砂上位槽(9)中设有上砂悬浮搅拌叶轮(7)；

所述加厚单元包括第一加厚单元和第二加厚单元，所述第一加厚单元包括第一加厚导电辊(15)、第二加厚导电辊(16)及位于二者之间的第一加厚上位槽(10)，第二加厚单元包括第三加厚导电辊(17)、第四加厚导电辊(18)及位于二者之间第二加厚上位槽(11)，所述第一加厚上位槽(10)及第二加厚上位槽(11)外侧分别设有加厚钛栏(23)；

所述后处理单元包括后处理上位槽(12)、精密排线收线装置(22)、视觉在线检测装置(25)及处理器，后处理上位槽(12)前端设有机械开刃部件(6)，后处理上位槽(12)中设有离子水高压冲洗喷头(3)及烘干装置，后处理上位槽(12)、视觉在线检测装置(25)与精密排线收线装置(22)相连，视觉在线检测装置(25)、精密排线收线装置(22)又与处理器相连。

2.如权利要求1所述的金刚石线据生产设备，其特征在于，所述处理器还与显示器相连接。

3.如权利要求1所述的金刚石线据生产设备，其特征在于，所述放线单元、前处理单元、上砂单元、第一加厚单元及第二加厚单元的连接处分别设有气动模拟量控制装置(20)。

4.如权利要求3所述的金刚石线据生产设备，其特征在于，所述视觉在线检测装置(25)与精密排线收线装置(22)之间设有气动模拟量控制装置(20)。

5.如权利要求1所述的金刚石线据生产设备，其特征在于，所述酸洗部和第二水洗部并列设置形成前端末端处理部，碱洗部、第一水洗部及前端末端处理部依次设置。

6.如权利要求1所述的金刚石线据生产设备，其特征在于，所述烘干装置为烤箱(5)。

7.金刚石线据生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.放出金属裸线，并对其进行前处理；

B.将电镀液放置在上砂上位槽中，上砂悬浮搅拌叶轮在其中搅拌，利用物理旋流悬浮法使步骤B制得的金属线材通过掺有金刚石微粒的电镀溶液进行上砂镀镍；

C.清洗步骤B得到的上砂镀镍后的金属线材后，对其进行至少两次加厚镀镍制成金刚石线锯，而后对其进行机械开刃；

D.清洗固化后进行烘干，并收线成卷。

8.如权利要求7所述的金刚石线据生产方法，其特征在于，所述步骤A中的前处理依次包括碱洗、第一次离子水冲洗、第二次离子水冲洗、酸洗、第三次离子水冲洗及第四次离子水冲洗。

9.如权利要求7所述的金刚石线据生产方法，其特征在于，步骤C中的清洗依次包括利用离子水冲洗及热水冲洗。

10.如权利要求7所述的金刚石线据生产方法，其特征在于，步骤D中的清洗为利用离子水冲洗两次。