一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公布了一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，包括設有攪拌機的砂缸、對應的設置在砂缸上方的砂漿回流盒、以及對應的設置在砂漿回流盒上方并通過上固定座和下固定座固定的立式鍍槽；還包括用于對鋼絲線進行上砂的電鍍電源組，所述電鍍電源組包括單向或雙向矩形脈沖電源，其正極端接所述進線導電輪上，負極端接所述出線導電輪上；以及直流穩(wěn)流電源，其正極端接所述立式鍍槽的陽極，負極端接所述進線導電輪上。本發(fā)明的設備中采用單向或雙向脈沖和直流穩(wěn)流相疊加的電鍍電源組，使微粉在機械力并借助電場力的作用下實現(xiàn)快速上砂，上砂后的鋼絲線經過立式鍍槽對附著在鋼絲線上的微粉進行加牢，保證上砂的均勻性和上砂密度。
【專利說明】一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備。

【背景技術】
[0002] 電鍍金剛石線鋸是利用電鍍工藝將金剛石微粉結固在高強度的金屬絲線上作為 一種切割的工具。
[0003]目前，電鍍金剛石線鋸應用的領域有：
[0004] 1、太陽能領域：單晶硅、多晶硅的開方與切片；
[0005] 2、LED領域：藍寶石的開方與切片：
[0006] 3、其他領域：硬磁性材料、陶瓷、水晶玻璃、寶石、玉石等貴硬非金屬材料的切割。
[0007] 使用電鍍金剛石線鋸的切割優(yōu)勢是：
[0008] 1、比樹脂結合的金剛石線鋸耐用；
[0009] 2、比砂漿游離切割的效率高，且對環(huán)境污染小。
[0010] 國內電鍍金剛石線鋸的現(xiàn)狀：
[0011] 國內目前單晶硅、多晶硅和藍寶石大多采用不銹鋼線砂漿游離切割；由于切割速 度慢，廢砂漿污染環(huán)境，有逐步被淘汰的趨勢；有一小部分廠家也在采用樹脂結合的金剛石 線鋸，由于其耐用度比電鍍金剛石線鋸差，所以已有很多廠家正在逐步采用電鍍金剛石線 鍋。
[0012] 3、電鍍金剛石切割線雖然有很多優(yōu)點，但在工業(yè)化大規(guī)模生產過程中產品質量或 生產效率難以平衡和控制，目前國內在售或使用的金剛石線鋸電鍍設備，核心的上砂形式 有如下幾種：
[0013] a.埋砂法：將金屬絲線埋入浸泡在瓦特溶液的金剛石微粉中，通過直流電將金剛 石微粉吸附在金屬絲線表面，達到上砂的目的；該方法有靜止埋砂法和勻速運動埋砂法兩 種方式，金剛石微粉在此過程中是處于靜止的，金屬絲線是靜止或直線運動的。
[0014] b.懸浮上砂法：將帶電的金屬絲線通過含金剛石微粉濃度很高、且?guī)в袛嚢璧?電鍍液中，接觸到金剛石微粉而達到上砂目的的方法；該方法按走線形式分水平、垂直、傾 斜式三種；該方法按布線形式分芯線直走和芯線來回纏繞兩種；懸浮上砂法最主要的特點 是：（1)金剛石微粉是通過機械或空氣來攪動而懸浮在電鍍液中的；（2)使用的金剛石微粉 是鍍鎳金剛石微粉；（3)上砂電鍍電源基本上都是采用直流電源。
[0015] 雖然有個別廠家也能生產，生產效率也有突破，然而因為設備的系統(tǒng)設計和結構 設計不合理，不同程度上均存在以下缺點：
[0016] 1、上砂用電鍍電源配置單一，要么僅采用直流電鍍電源，要么僅采用脈沖電鍍電 源，導致鋼絲線在上砂時要么速度慢，要么過快而導致上砂不牢固。
[0017] 僅采用直流電鍍電源的缺點是：上砂量極低，尤其在高速電鍍過程中更加無法上 砂。僅采用脈沖電鍍電源的缺點是：上砂的牢固度非常低，通過換向輪輸送后容易產生大面 積掉砂，而形成鋼絲線單邊上砂的情況，而本領域中還沒有一種能夠實現(xiàn)將直流電鍍和脈 沖電鍍相結合以解決上述上砂問題的技術方案。
[0018] 2、生產效率低。由于金剛石微粉的特性，上砂時一般情況下只能采取低電流和低 電壓進行電鍍，所以后的金剛石與鋼絲的結合力很小，只能延長電鍍時間加牢其結合力，否 則與導電輪或托線輪接觸時，會導致金剛石微粉脫落，使上砂失敗。
[0019] 3、上砂均勻性差。埋砂法容易造成金剛石微粉疊加堆積；懸浮上砂法雖然不會形 成金剛石微粉疊加堆積，但經過導電輪或托線輪時會導致與鋼絲線接觸面的金剛石微粉脫 落而形成一邊多一邊少的問題。
[0020] 4、鍍槽需留存的金剛石微粉量大。如埋砂法就必須要用大量的金剛石微粉將鋼絲 線埋在其中；而懸浮上砂法則要求在整個有效上砂槽的電鍍液中保持有足夠的金剛石微粉 濃度，以增加與鋼絲線接觸的幾率，并保證鋼絲線上的上砂密度。
[0021] 5、上砂均勻度及密度不能實時控制。電鍍金剛石切割線在工業(yè)化使用過程中通常 要求幾萬米至幾十萬米不能斷線，且切割不同的材料要求鋼絲線上的微粉均勻外，還有微 粉的分布密度和粒度等不同的匹配，而對于國內在售或使用中的電鍍金剛石線鋸生產設備 是沒有在線檢查和控制功能的，所以沒有辦法在生產過程中對微粉的分布均勻度和分布密 度實行有效調整和控制。
[0022] 6、鍍液循環(huán)相對較慢，導致鋼絲線周圍的鎳離子在濃度降低過程中不能及時補 充，并且產生的氫氣附著在鋼絲線表面阻礙微粉的吸附，使上砂后的微粉在鋼絲線上的分 布密度不易控制和牢固度不夠，且容易脫落。


【發(fā)明內容】

[0023] 本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術存在的缺陷提供一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂 設備。
[0024] 本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術方案：一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂 設備，包括設有攪拌機的砂缸、對應的設置在砂缸上方的砂漿回流盒、以及對應的設置在砂 漿回流盒上方并通過上固定座和下固定座固定的立式鍍槽；所述砂缸的底部通過上砂泵連 接到上砂座上的射流口；所述立式鍍槽的下端與上砂座密封連接，其上端與溢流腔密封連 接；所述砂漿回流盒的外部設置有進線導電輪，其內部設置有與上砂座下端的進線孔相對 應的進線換向輪；所述溢流腔的上部設置有與該溢流腔的出線孔相對應的出線導電輪；
[0025] 還包括用于對鋼絲線進行上砂的電鍍電源組，所述電鍍電源組包括單向或雙向矩 形脈沖電源，其正極端接所述進線導電輪上，負極端接所述出線導電輪上；以及直流穩(wěn)流電 源，其正極端接所述立式鍍槽的陽極，負極端接所述進線導電輪上。
[0026] 進一步的，還包括設置在上固定座一側的鍍槽搖動機構，其用于帶動所述立式鍍 槽作360度的圓周偏心擺動；所述鍍槽搖動機構的擺動幅度為2-8mm，擺動頻率在50-300 次/分鐘之間。
[0027] 進一步的，所述鍍槽搖動機構包括調速馬達，以及設置在所述立式鍍槽外側的鍍 槽擺動套；其中，靠近所述上砂座位置處的鍍槽擺動套通過帶傳動機構與調速馬達連接，靠 近所述溢流腔位置處的所述鍍槽擺動套通過偏心搖動塊固定在下固定座上。
[0028] 優(yōu)選的，所述帶傳動機構包括依次傳動連接的主動皮帶輪、皮帶和從動皮帶輪。
[0029] 進一步的，還包括用于實時監(jiān)控產品質量的監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置包括電腦主 機，所述電腦主機的輸入端連接有通過高倍顯微放大鏡捕捉產品圖像的超高速相機，其輸 出端連接有實時監(jiān)控器。
[0030] 優(yōu)選的，所述單向或雙向矩形脈沖電源的電壓為0-30V，占空比為20% -80%，頻 率為 20-999HZ。
[0031] 優(yōu)選的，所述直流穩(wěn)流電源的電壓為0-15V，電流為0-5A。
[0032] 進一步的，所述射流口的中心線與所述進線孔的中心線相互垂直。
[0033] 進一步的，所述溢流腔的出線孔處設置有鍍槽水位探針；且所述溢流腔的側面還 連接有可伸入到所述砂缸內的溢流管。
[0034] 進一步的，所述出線導電輪與所述監(jiān)控裝置之間設置有多個用于進行鋼絲線換向 輸出的換向輪。
[0035] 本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明的設備中采用單向或雙向脈沖和直流穩(wěn)流相疊加的電 鍍電源組，并通過上砂泵向上砂座提供一定壓力的含金剛石微粉的砂漿，通過上砂座的射 流口，向鋼絲線徑向噴射含微粉的高濃度砂漿，使微粉在電場力和機械力的共同作用下實 現(xiàn)快速上砂，上砂后的鋼絲線經過立式鍍槽對附著在鋼絲線上的微粉進行加牢，為保證上 砂的均勻性和上砂密度。上砂座上的射流口的中心線與進線孔的中心線需要保持相互垂直 狀態(tài)。為減少電鍍過程中產生的氣體附著在鋼絲線上，從而阻礙鋼絲線在電鍍過程中的離 子交換，影響產品質量，本設備中還設計了一個鍍槽搖動裝置，通過調節(jié)搖動鍍槽的擺幅和 頻率，可以減少或消除附著在鋼絲線上的氣體，加強了鋼絲線與鍍液的離子交換；為實時觀 察上砂的均勻性和上砂密度，方便對各項電鍍工藝參數(shù)進行調整，本設備中還設置了具有 超高速相機及實時監(jiān)視器的監(jiān)控裝置，可對生產過程中的產品質量進行實時監(jiān)視，以利于 對產品品質的調控，并抓拍產品圖片，對產品進行質量分析。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明的整體結構示意圖。
[0037] 圖2為本發(fā)明的電鍍電源組結構示意圖。
[0038] 圖3為本發(fā)明的鍍槽搖動機構結構示意圖。
[0039] 圖4為本發(fā)明的圖3中P-P向全剖視圖。

【具體實施方式】
[0040] 圖1至圖4所示，涉及一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，包括設有攪拌機3 的砂缸2、對應的設置在砂缸2上方的砂漿回流盒4、以及對應的設置在砂漿回流盒4上方 并通過上固定座181和下固定座182固定的立式鍍槽12 ;砂缸2的底部通過上砂泵1連接 到上砂座71上的射流口 711 ;其中，為達到上砂更加牢固的目的，優(yōu)選的方案是，設計時使 射流口 711的中心線與進線孔的中心線相互垂直，這樣就可以使得砂液混合液垂直的噴射 在鋼絲線上，加大了上砂的牢固度。該立式鍍槽12的下端與上砂座71密封連接，其上端與 溢流腔72密封連接；砂漿回流盒4的外部設置有進線導電輪5,其內部設置有與上砂座71 下端的進線孔相對應的進線換向輪20 ;溢流腔72的上部設置有與該溢流腔72的出線孔相 對應的出線導電輪13。優(yōu)選的，上砂座71和溢流腔72內均形成有用于容納砂漿混合液的 U形腔體。
[0041] 本發(fā)明第一個關鍵技術是，金剛石線鋸上砂設備中還包括用于對鋼絲線進行上砂 的電鍍電源組101，該電鍍電源組101包括單向矩形脈沖電源10,其正極端接進線導電輪5 上，負極端接出線導電輪13上；以及直流穩(wěn)流電源11，其正極端接立式鍍槽12的陽極，負 極端接進線導電輪5上。
[0042] 使用時，采用單向或雙向矩形脈沖電源10的電壓為0-30V，占空比為20% -80%， 頻率為20-999HZ，采用的直流穩(wěn)流電源的電壓為0-15V，電流為0-5A，對鋼絲線進行上砂。 工作人員可通過調節(jié)上述工作參數(shù)以達到上砂速度快，上砂均勻度好，上砂牢固的目的。而 具體上砂時的密度及速度可以根據鋼絲線的直徑、微粉顆粒大小及砂漿電化學性能來調 節(jié)。
[0043] 通過調節(jié)單向或雙向矩形脈沖電源10的電流或電壓可以實現(xiàn)對不同線徑的產品 進行生產；通過調節(jié)單向或雙向矩形脈沖電源的占空比可以實現(xiàn)對上砂牢固度及均勻度的 調整；通過調節(jié)單向或雙向矩形脈沖電源10的頻率可以實現(xiàn)對上砂密度的調整。
[0044] 直流穩(wěn)流電源11的作用是在單向或雙向矩形脈沖電源10上砂的同時，可對鋼絲 線上的砂粒進行電鍍加固。其工作原理是：當鋼絲線通過立式鍍槽12時，立式鍍槽12中的 砂電混合液中的金屬鎳離子量會置換到鋼絲線上，這樣可以加牢鋼絲線中的金剛石微粉。 通過調整直流穩(wěn)流電源11的電流和電壓，就可以實時控制加牢層的鍍層厚度。
[0045] 本發(fā)明第二個關鍵技術是，金剛石線鋸上砂設備中還包括設置在上固定座181 - 側的鍍槽搖動機構，其用于帶動立式鍍槽作360度的圓周偏心擺動；該鍍槽搖動機構的擺 動幅度為2-8_，擺動頻率在50-300次/分鐘之間。采用這樣的設置方式不僅可以增加鋼 絲線在電鍍過程中周圍金屬鎳離子的交換和補充，而且可以減少鋼絲線在電鍍過程中產生 氣體附著，使鋼絲線在上砂及加牢過程中的分布密度、均勻度和牢固度的控制更容易得到 保證。
[0046] 優(yōu)選的技術方案是，鍍槽搖動機構包括調速馬達8,以及設置在立式鍍槽12外側 的鍍槽擺動套9。其中，靠近上砂座71位置處的鍍槽擺動套9通過帶傳動機構24與調速馬 達8連接，靠近溢流腔72位置處的鍍槽擺動套9通過偏心搖動塊244固定在下固定座182 上。其中，帶傳動機構24包括依次傳動連接的主動皮帶輪241、皮帶242和從動皮帶輪243。
[0047] 進一步的方案是，本發(fā)明的金剛石線鋸上砂設備中還包括用于實時監(jiān)控產品質量 的監(jiān)控裝置，監(jiān)控裝置包括電腦主機25,電腦主機25的輸入端連接有通過高倍顯微放大鏡 捕捉產品圖像的超高速相機22,其輸出端連接有實時監(jiān)控器23。設置該監(jiān)控裝置的目的是 為實時觀察鋼絲線上砂的均勻性和上砂的密度，以方便對產品生產過程中的質量控制提供 依據。
[0048] 該監(jiān)控裝置的工作原理是：當上砂后的鋼絲線經過超高速相機22的高倍顯微放 大鏡頭時，相機所捕捉到的產品圖像通過電腦主機25能及時地在實時監(jiān)視器23上顯示出 來，并通過電腦主機25的控制，實現(xiàn)對任何時間段的圖像捕捉或輸出功能，對產品生產過 程中的質量控制提供依據。
[0049] 工作時，砂漿儲備在帶有攪砂機3的砂缸2內。上砂時，砂漿通過上砂泵1向上砂 座71輸送砂漿，砂漿充滿上砂座71和與之連通的立式鍍槽12中。在電鍍過程中，砂漿通 過上砂座71的進線孔流入砂漿回收盒4中，再通過砂漿回收盒4的回收管流回砂缸2中， 為了防止砂漿失控溢出，另外可優(yōu)選的在溢流腔72的出線孔處設置有鍍槽水位探針15,且 溢流腔72的側面還連接有溢流管17,該溢流管17的輸出端伸入到砂缸2內。這樣當砂漿 過多時，就可以通過鍍槽水位探針15檢測到，而少部分的砂漿（主要是電鍍液）會從溢出 管17流回到砂缸2中。
[0050] 當鋼絲線6通過進線導電輪5進入到砂漿回收盒4中的換向輪20后，再穿過上砂 座71的進線孔進入上砂座71的U形腔體內，并最終充滿立式鍍槽12進行上砂及加牢，最 后再經過出線導電輪13,達到最終的出線。由于實際加工過程中，溢流腔72的出線孔位置 較高，導致鋼絲線6的輸出后不容易進入下一個工位，所以可以在出線導電輪13與監(jiān)控裝 置之間設置多個換向輪16進行換向輸出設置，這樣就可以使得上砂后的鋼絲線6更容易到 達超高速相機22的監(jiān)視區(qū)域。最后，上砂后的鋼絲線6進入電鍍加牢加固工位段。
[0051] 以上僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則 之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1. 一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于， 包括設有攪拌機的砂缸、對應的設置在砂缸上方的砂漿回流盒、以及對應的設置在砂 漿回流盒上方并通過上固定座和下固定座固定的立式鍍槽；所述砂缸的底部通過上砂泵連 接到上砂座上的射流口；所述立式鍍槽的下端與上砂座密封連接，其上端與溢流腔密封連 接；所述砂漿回流盒的外部設置有進線導電輪，其內部設置有與上砂座下端的進線孔相對 應的進線換向輪；所述溢流腔的上部設置有與該溢流腔的出線孔相對應的出線導電輪； 還包括用于對鋼絲線進行上砂的電鍍電源組，所述電鍍電源組包括單向或雙向矩形脈 沖電源，其正極端接所述進線導電輪上，負極端接所述出線導電輪上；以及直流穩(wěn)流電源， 其正極端接所述立式鍍槽的陽極，負極端接所述進線導電輪上。
2. 如權利要求1所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，還包括 設置在上固定座一側的鍍槽搖動機構，其用于帶動所述立式鍍槽作360度的圓周偏心擺 動；所述鍍槽搖動機構的擺動幅度為2-8mm，擺動頻率在50-300次/分鐘之間。
3. 如權利要求2所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，所述鍍 槽搖動機構包括調速馬達，以及設置在所述立式鍍槽外側的鍍槽擺動套；其中，靠近所述上 砂座位置處的鍍槽擺動套通過帶傳動機構與調速馬達連接，靠近所述溢流腔位置處的所述 鍍槽擺動套通過偏心搖動塊固定在下固定座上。
4. 如權利要求3所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，所述帶 傳動機構包括依次傳動連接的主動皮帶輪、皮帶和從動皮帶輪。
5. 如權利要求1至4任一項所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在 于，還包括用于實時監(jiān)控產品質量的監(jiān)控裝置，所述監(jiān)控裝置包括電腦主機，所述電腦主機 的輸入端連接有通過高倍顯微放大鏡捕捉產品圖像的超高速相機，其輸出端連接有實時監(jiān) 控器。
6. 如權利要求5所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，所述單 向或雙向矩形脈沖電源的電壓為0-30V，占空比為20% -80%，頻率為20-999HZ。
7. 如權利要求6所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，所述直 流穩(wěn)流電源的電壓為0-15V，電流為0-5A。
8. 如權利要求5所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，所述射 流口的中心線與所述進線孔的中心線相互垂直。
9. 如權利要求5所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，所述溢 流腔的出線孔處設置有鍍槽水位探針；且所述溢流腔的側面還連接有可伸入到所述砂缸內 的溢流管。
10. 如權利要求5所述的一種高速復合電鍍金剛石線鋸上砂設備，其特征在于，所述出 線導電輪與所述監(jiān)控裝置之間設置有多個用于進行鋼絲線換向輸出的換向輪。
【文檔編號】C25D7/06GK104152974SQ201410391324
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月11日 優(yōu)先權日:2014年8月11日
【發(fā)明者】陳勝華 申請人:陳勝華