一種異構型金屬絲及其制作裝置和制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種異構型金屬絲，該金屬絲包括多個扭曲部，所有扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化。本發(fā)明的有益效果是，異構型金屬絲通過扭曲形成立體多維結構，增強了磨料攜帶能力；扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化，從而解決了平面變形金屬絲的切割良率波動問題；同時金屬絲的結構因為異構，以及異構過程中產(chǎn)生的形變強化，結構保持能力大大提升，維持從切割起始端到切割尾端良品率一致性的能力得到長足提升。
【專利說明】一種異構型金屬絲及其制作裝置和制備方法【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種異構型金屬絲，尤其是涉及用于多線切割晶體硅、碳化硅、藍寶石、水晶等硬質(zhì)材料的金屬絲，以及其制作裝置和制備方法。
【背景技術】
[0002]多線切割是以金屬絲作為載體，由金屬絲在高速運動中攜帶超硬磨料，通過磨料對高硬材料(如晶體硅，碳化硅，藍寶石，水晶等)進行滾挖研磨以實現(xiàn)切割。該方式以切割效率高、切割鋸縫小、材料損失少、切割精度高、表面質(zhì)量好等優(yōu)點成為當前的主要生產(chǎn)方式。其中，金屬絲作為攜帶磨料的載體，在切割過程中的穩(wěn)定性以及攜帶磨料的能力，對于切割效率及產(chǎn)品質(zhì)量均起到極其重要的作用。
[0003]目前廣泛使用的金屬絲是表面光滑的圓形結構，其突出優(yōu)點在于金屬絲能夠在環(huán)繞其切割進給的方向均勻攜帶磨料，從而帶來穩(wěn)定的切割表面質(zhì)量。通常情況下，可以通過增加金屬絲的直徑增加金屬絲的表面積，從而增強金屬絲攜帶磨料的能力以提高切割效率，代價是由此會引起鋸縫的寬度增加，從而帶來切割過程中材料損失的增加。切割效率的提升亦可通過加大磨料的平均粒徑以及棱角尖銳度等方式實現(xiàn)。
[0004]幾乎在多線切割誕生的同時，追求提高金屬絲(“鋸線”)的磨料攜帶能力的努力即已開始并且一直持續(xù)至今，典型地可分為三類:
[0005]第一類是試圖制造粗糙金屬絲，通過增加金屬絲表面的粗糙度增加金屬絲的磨料攜帶能力。例如JP2007 196312提出了通過向金屬絲表面噴射電解液的方式，造成金屬絲表面產(chǎn)生凹凸；W09/12670則提出了微凹腔金屬絲，軟表面金屬絲，以及橫截面沿長度方向變化的金屬絲等概念；KR2001 002689則描述了一種圓鋸線，通過壓刻的方式在該圓鋸線上形成凹腔。此類嘗試迄 今尚未在多線切割領域獲得成功的工業(yè)化實施與應用，核心原因在于磨料本身具備強大的磨損能力，經(jīng)過上述處理的金屬絲表面，在進入切割進程中不久即會被磨光，使得經(jīng)過表面處理的金屬絲與常規(guī)圓形表面光滑金屬絲不再有任何區(qū)別。
[0006]第二類嘗試是以對金屬絲進行螺旋處理為基礎。例如，JP2007 044841提出了一種基本為圓形的鋸線，具有圍繞鋸線的長度方向成螺旋形延伸的扁平面，CN102380915A基本為上述概念的自然延展；US2860862則提出對預先做成扁平形狀的鋸線施加兩次螺旋形變形:首先用短的捻距繞扁平鋸線的自身軸線加捻，然后用更長的捻距以螺旋型對鋸線加捻。FR750081也描述了采用圓形或多邊形橫截面的螺旋形鋸線。CN102205563A以及CN102765141A基本上均為前述思路的自然延展。JP4057666則描述了一種金屬鋸線，同樣是采用加捻的方式將直鋼絲先行變成螺旋型，之后再通過拉模進行拉伸。迄今為止，上述努力在多線切割領域同樣未見成功的工業(yè)化實施與應用，核心原因在于，金屬絲的螺旋化無可避免地需要對金屬絲進行加捻，從而給金屬絲帶來很高的扭轉內(nèi)應力，且金屬絲越長，扭轉內(nèi)應力越高，從而導致成品金屬絲產(chǎn)生強烈的自我打卷傾向，無法實際應用于多線切割，突出表現(xiàn)在很難完成均勻的長距離卷繞收線，在切割線網(wǎng)上無法或很難布線，即使勉強用于短距離切割，也會因為金屬絲自身攜帶的高扭轉內(nèi)應力造成線網(wǎng)無規(guī)律抖動，導致無法接受的切割效果(突出體現(xiàn)為表面線痕與TTV不良)。
[0007]第三類嘗試，是通過對金屬絲在一個或多個平面內(nèi)進行彎曲的方式，制造所謂的“結構金屬絲”。例如JP2004 276207在描述了一種具有螺旋形的變形單線或絞線之外，還描述了上述單線或絞線被引導通過一對嵌齒輪，從而在單一平面內(nèi)形成‘Z’字形的雙皺褶。在Z字形皺褶中，鋸線先在第一方向上彎曲，然后在第二方向上進行第二次彎曲且與第一方向相反(反向彎曲)，然后再通過絞線并捻將較短長度的Z字形皺褶被疊加到長波螺旋形上。該種嘗試的明顯缺陷，在于絞線結構會導致鋸線的實用包絡外徑顯著加大，帶來難以接受的鋸縫加寬和相應額外材料損失。
[0008]第三類嘗試中取得了一定應用成功的，是安塞爾米塔爾公司通過中國專利CN100475398C公開的一種單絲型金屬鋸線，其在兩個或兩個以上的平面內(nèi)對金屬絲進行了彎曲，從而在一定程度增強了金屬絲攜帶磨料的能力在一些特定應用環(huán)境下能夠取得良好效果。其缺陷在于，該鋸線的彎曲以一個平面為主導，其他平面的彎曲在切割過程中會被逐漸轉向到該主導平面，最終形成基本上僅在一個平面內(nèi)變形的鋸線，從而導致切割良率波動，同時由于該鋸線的結構保持能力有限，在切割路徑較長的情況下，切割線到達切割尾端時彎曲結構已經(jīng)基本或大部消失，導致切割尾端的良率較切割起始端的良率大幅下降。為嘗試解決上述缺陷，貝卡爾特公司通過CN102528940A提出了一種相當于第二類(“螺旋金屬絲”)與第三類(“結構金屬絲”)思路混合的產(chǎn)品概念，基本做法是在單一平面上利用嵌咬的齒輪(或其他變形裝置)對金屬絲制成彎曲，通過對金屬絲進行加捻(環(huán)繞金屬絲的軸線旋轉變形裝置所在平面，或保持變形裝置所在平面不動但同步旋轉收、放線軸)，形成螺旋形金屬絲，之后再對金屬絲進行退捻(與加捻方向反向旋轉變形裝置所在平面，或保持變形裝置所在平面不動但反向同步旋轉收、放線軸)以部分或全部釋放掉由于加捻帶給金屬絲的扭轉內(nèi)應力。實施中發(fā)現(xiàn)，因為必須的退捻，導致制成的金屬絲無論在環(huán)繞軸線的各向均勻性上，還是在結構保持能力方面，均未較CN100475398C提供的方法產(chǎn)生提高。CN102962901A 及 CN102310489A 則均為在 CN100475398C 與 CN102528940A 概念上的自然延展，未見獨立技術貢獻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術問題是:提高金屬絲在切割過程中攜帶磨料的能力，同時解決平面彎曲的金屬絲因為在環(huán)繞使用進給方向攜帶磨料能力各向不均勻而導致切割良率波動，以及因為結構保持能力不強而導致切割尾部良率大幅下滑的問題。
[0010]本發(fā)明提供了一種異構型金屬絲及其制作裝置和制備方法，異構型金屬絲通過扭曲形成立體多維結構，增強了磨料攜帶能力；扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化，從而解決了平面變形金屬絲的切割良率波動問題；同時金屬絲的結構因為異構，以及異構過程中產(chǎn)生的形變強化，結構保持能力大大提升，維持從切割起始端到切割尾端良品率一致性的能力得到長足提升。
[0011]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種異構型金屬絲，a)該金屬絲包括多個扭曲部，所有扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化；b)以任一平行于上述管道軸線的平面為軸向投影面，在軸向投影面上任一單個扭曲部的金屬絲軸線的投影與管道軸線的投影的兩交點為扭曲部的端點，扭曲部的金屬絲軸線的投影的頂點與扭曲部的上述兩端點組成三角形，或者扭曲部的金屬絲軸線的投影的底點與扭曲部的所述兩端點組成三角形，扭曲部兩端點之間的連線為三角形的底邊，則所述三角形為非等腰三角形；C)以垂直于管道軸線且經(jīng)過扭曲部的頂點或底點的平面為扭曲部的法向面，并以法向面將扭曲部分為兩段金屬絲。則扭曲部的兩段金屬絲的軸線，以端點為界，在法向面上的投影彼此不完全重合，但具備至少一個法向面交點，且上述法向面交點中至少一個與管道軸線在法向面上的投影點不重合，所述法向面交點不包括扭曲部的金屬絲軸線的頂點或底點的法向面投影。
[0012]本發(fā)明涉及的異構型金屬絲，應用對象為高硬材料的精密切割，因此采用的金屬絲的自身直徑在0.08mm - 0.80mm之間。
[0013]為了確保磨料攜帶能力得到合理增強，該金屬絲相鄰的扭曲部的頂點和底點之間的軸向距離不大于虛擬管道內(nèi)徑的500倍。
[0014]為確保異構型金屬絲具備良好的結構保持能力，虛擬管道的內(nèi)徑為金屬絲自身直徑的 1.01-1.50 倍。
[0015]進一步，作為優(yōu)選，虛擬管道的內(nèi)徑為金屬絲自身直徑的1.03-1.30倍。
[0016]為提高異構型金屬絲的耐磨性，所述的金屬絲的表面涂覆有以樹脂材料為主體的涂層。由于金屬絲的異構特性，涂層與金屬絲的結合牢度較直金屬絲有長足提高。
[0017]為進一步提高異構型金屬絲的耐磨性，所述的涂層的樹脂材料中加入無機填料，所述的無機填料包括金剛石、碳化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化鎢、石墨中的一種或幾種。同樣由于金屬絲的異構特性，無機填料的脫落風險較直金屬絲情況顯著降低。
[0018]本發(fā)明涉及的異構型金屬絲，同樣可以作為固定磨料切割線的優(yōu)化母線。此種情況下，所述的金屬絲的表面復合有固定切割磨料，固定切割磨料包括金剛石、碳化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅或碳化鎢中的一種或幾種硬質(zhì)材料。固定切割磨料的平均顆粒直徑在5 μ m-100 μ m之間。
[0019]一種制作上述的異構型金屬絲的制作裝置，該裝置至少包括過線輪、對金屬絲在一個平面或多個平面內(nèi)實施變形的預變形機構、在預變形金屬絲的前進方向和環(huán)繞前進的方向同步對預變形金屬絲實施塑性變形的異構成型機構、為拉動金屬絲通過異構成型機構提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動輪，收線恒張力系統(tǒng)和收線裝置。
[0020]為進一步提高對預變形金屬絲在異構成型機構中的扭轉效果，異構型金屬絲的制作裝置還包括位于異構成型機構之前的纏繞輪，且纏繞輪與拉拔驅(qū)動輪的軸線之間存在夾角。
[0021]進一步，具體地，所述的異構成型機構為筒狀拉拔模具，所述的筒狀拉拔模具至少包括錐形入口和筒狀的定徑帶，錐形入口的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶的內(nèi)徑與錐形入口的最小內(nèi)徑一致。
[0022]為進一步提高對預變形金屬絲在異構成型機構中的扭轉效果，異構型金屬絲的制作裝置還包括驅(qū)動異構成型機構圍繞定徑帶軸線自轉的驅(qū)動裝置。
[0023]制作所述的異構型金屬絲的制備方法，至少包括以下步驟:a)預變形:將直金屬絲經(jīng)過過線輪，再進入預變形機構進行至少一次金屬絲的預變形加工，加工出在一個平面或多個平面內(nèi)變形的金屬絲；
[0024]b)異構成型:拉拔驅(qū)動輪拉動金屬絲通過異構成型機構，過程中由于金屬絲本身積累的扭曲內(nèi)應力，或通過纏繞輪與拉拔驅(qū)動輪配合額外施加的對金屬絲的扭轉力，或通過異構成型機構圍繞定徑帶軸線的自轉，預變形金屬絲在前進方向和環(huán)繞前進的方向同步遭遇塑性變形，形成異構型金屬絲；
[0025]c)收線:異構型金屬絲再依次通過收線恒張力系統(tǒng)、收線裝置進行纏繞收線。
[0026]上述異構型金屬絲通過扭曲形成立體多維結構，增強了磨料攜帶能力；扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化，從而解決了平面變形金屬絲的切割良率波動問題；同時金屬絲的結構因為異構，以及異構過程中產(chǎn)生的形變強化，結構保持能力大大提升，維持從切割起始端到切割尾端良品率一致性的能力得到長足提升。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0028]圖1是預變形前的金屬絲的結構示意圖。
[0029]圖1a是圖1中金屬絲軸線X軸向視圖。
[0030]圖1b是圖1中金屬絲軸線Y軸向視圖。
[0031]圖1c是圖1中金屬絲軸線Z軸向視圖，圖中黑圓點表示金屬絲自身軸線。
[0032]圖2是本發(fā)明的實施例1-3中的預變形后的金屬絲的立體結構示意圖。
[0033]圖2a是圖2中金屬絲軸線X軸向視圖。
[0034]圖2b是圖2中金屬絲軸線Y軸向視圖。
[0035]圖2c是圖2中金屬絲軸線Z軸向視圖，圖中中間的直線為金屬絲自身軸線投影形成的。
[0036]圖3是本發(fā)明的實施例1-2的異構型金屬絲的立體結構示意圖。
[0037]圖3a是圖3中金屬絲軸線X軸向視圖。
[0038]圖3b是圖3中金屬絲軸線Y軸向視圖。
[0039]圖3c是圖3中金屬絲軸線Z軸向視圖，圖中中心類似麻花的線性為金屬絲自身軸線投影形成的。
[0040]圖4是本發(fā)明的異構成型后的金屬絲帶有軸向投影面和法向面的結構示意圖。
[0041]圖5是本發(fā)明的實施例1中的異構型金屬絲的制作裝置的結構示意圖。
[0042]圖6是本發(fā)明的實施例2中的異構型金屬絲的制作裝置的結構示意圖。
[0043]圖6a是本發(fā)明的實施例2步驟d)異構型金屬絲經(jīng)過涂覆裝置的示意圖。
[0044]圖7是本發(fā)明的實施例3中異構型金屬絲的制作裝置的結構示意圖。
[0045]圖7a是本發(fā)明的實施例3步驟d)異構型金屬絲經(jīng)過復合裝置的示意圖。
[0046]圖8是本發(fā)明異構型金屬絲的制作裝置中拉拔筒狀模具的結構示意圖。
[0047]圖9是本發(fā)明實施例3最終制備得到的異構型金屬絲立體結構示意圖。
[0048]圖10是用于制作二個平面內(nèi)的預變形金屬絲的異構型金屬絲的制作裝置的結構示意圖。
[0049]圖中:1、金屬絲，11、扭曲部，13、變形部，2、過線輪，3、預變形機構，4、異構成型機構，41、錐形入口，42、定徑帶，5、收線恒張力系統(tǒng)，6、收線裝置，71、纏繞輪，72、拉拔驅(qū)動輪，
8、驅(qū)動裝置，9、涂覆裝置，10、復合裝置，1、軸向投影面，I1、法向面，d、金屬絲自身直徑，r、金屬絲自身半徑，D1、預變形后金屬絲外包絡輪廓直徑，D2、異構成型后金屬絲外包絡輪廓直徑。
【具體實施方式】
[0050]現(xiàn)在結合附圖對本發(fā)明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結構，因此其僅顯示與本發(fā)明有關的構成。
[0051]實施例1
[0052]如圖3、4所示的本發(fā)明的異構型金屬絲的第一個具體實施例:a)該金屬絲I包括多個扭曲部，所有扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致，或因金屬絲較長，模具逐漸磨損而導致逐漸均勻變大；b)以任一平行于上述管道軸線的平面為軸向投影面I，在軸向投影面I上任一單個扭曲部11的金屬絲軸線的投影與管道軸線的投影的兩交點為扭曲部11的端點，扭曲部11的金屬絲軸線的投影的頂點與扭曲部11的上述兩端點組成三角形，或者扭曲部11的金屬絲軸線的投影的底點與扭曲部11的所述兩端點組成三角形，扭曲部11兩端點之間的連線為三角形的底邊，則所述三角形為非等腰三角形；C)以垂直于管道軸線且經(jīng)過扭曲部11的頂點或底點的平面為扭曲部11的法向面II，并以法向面將扭曲部11分為兩段金屬絲，則扭曲部11的兩段金屬絲的軸線以端點為界在法向面II上的投影彼此不完全重合，且除扭曲部11的金屬絲軸線的頂點或底點的法向面II投影外，還具有一個法向面交點，且該法向面交點與管道軸線在法向面II上的投影點不重合。
[0053]金屬絲的自身直徑為0.08mm，該金屬絲相鄰的扭曲部11的頂點和底點之間的軸向距離為虛擬管道內(nèi)徑的500倍，虛擬管道的內(nèi)徑為金屬絲I自身直徑的1.01倍。
[0054]如圖5所示的制作本實施例的異構型金屬絲的制作裝置，該裝置包括若干個轉動軸線之間存在夾角，且不斷轉換金屬絲前進方向的過線輪2、對金屬絲在一個平面內(nèi)實施變形的預變形機構3、在預變形金屬絲的前進方向和環(huán)繞前進的方向同步對預變形金屬絲實施塑性變形的異構成型機構4、為拉動金屬絲通過異構成型機構提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動輪72，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6。
[0055]如圖8所示的異構成型機構4為筒狀拉拔模具，筒狀拉拔模具包括錐形入口 41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口 41的最小內(nèi)徑一致。
[0056]制作本實施例的異構型金屬絲的制備方法，包括以下步驟:
[0057]a)預變形:如圖1所示的直金屬絲依次經(jīng)過若干個轉動軸線之間存在夾角，且不斷轉換金屬絲前進方向的過線輪2，再進入預變形機構3進行一次金屬絲的預變形加工，力口工出在一個平面內(nèi)變形的金屬絲，該變形部13如圖2所示呈對稱均勻的波浪形，此時金屬絲外包絡直徑Dl為金屬絲自身直徑d的1.3倍；
[0058]b)異構成型:拉拔驅(qū)動輪72拉動金屬絲通過異構成型機構4，由于在預變形前金屬絲經(jīng)過若干個過線輪2而積累的扭曲內(nèi)應力，預變形金屬絲在前進方向和環(huán)繞前進的方向同步遭遇塑性變形，使得預變形金屬絲的波浪形變形部13發(fā)生扭曲，形成如圖3所示的帶有扭曲部11的異構型金屬絲1，此時金屬絲外包絡直徑D2為金屬絲自身直徑d的1.01倍;
[0059]c)收線:異構型金屬絲I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進行纏繞收線。
[0060]實施例2
[0061]如圖3、4所示的本發(fā)明的異構型金屬絲的第二個實施例:a)該金屬絲I包括多個扭曲部,所有扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或因金屬絲較長模具逐漸磨損而導致逐漸均勻變大；b)以任一平行于上述管道軸線的平面為軸向投影面I，在軸向投影面I上任一單個扭曲部11的金屬絲軸線的投影與管道軸線的投影的兩交點為扭曲部11的端點，扭曲部11的金屬絲軸線的投影的頂點與扭曲部11的上述兩端點組成三角形，或者扭曲部11的金屬絲軸線的投影的底點與扭曲部11的所述兩端點組成三角形，扭曲部11兩端點之間的連線為三角形的底邊，則所述三角形為非等腰三角形；C)以垂直于管道軸線且經(jīng)過扭曲部11的頂點或底點的平面為扭曲部11的法向面II，并以法向面II將扭曲部11分為兩段金屬絲，則扭曲部11的兩段金屬絲的軸線，以端點為界，在法向面II上的投影彼此不完全重合，且除扭曲部11的金屬絲軸線的頂點或底點的法向面II投影外，還具有一個法向面交點，且該法向面交點與管道軸線在法向面II上的投影點不重合。
[0062]金屬絲的自身直徑為0.8mm，該金屬絲相鄰的扭曲部11的頂點和底點之間的軸向距離為虛擬管道內(nèi)徑的400倍，虛擬管道的內(nèi)徑為金屬絲I自身直徑的1.50倍，金屬絲I的表面涂覆有以樹脂材料為主體的涂層，涂層的樹脂材料中加入無機填料，無機填料為金剛石，也可以為金剛石、碳化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化鎢、石墨中的一種或幾種。
[0063]如圖6所示的制作本實施例的異構型金屬絲的制作裝置，該裝置包括過線輪2、對金屬絲在一個平面內(nèi)實施變形的預變形機構3、纏繞輪71、在預變形金屬絲的前進方向和環(huán)繞前進的方向同步對預變形金屬絲實施塑性變形的異構成型機構4、為拉動金屬絲通過異構成型機構提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動輪72，且纏繞輪71與拉拔驅(qū)動輪72的軸線之間存在夾角，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6。
[0064]如圖8所示，異構成型機構4為筒狀拉拔模具，所述的筒狀拉拔模具包括錐形入口41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口 41的最小內(nèi)徑一致。
[0065]制作本實施例的異構型金屬絲的制備方法，包括以下步驟:
[0066]a)預變形:將如圖1所示的直金屬絲經(jīng)過過線輪2，再進入預變形機構3進行一次金屬絲的預變形加工，加工出在一個平面內(nèi)變形的金屬絲，該變形部13如圖2所示呈對稱均勻的波浪形，此時金屬絲外包絡直徑Dl為金屬絲自身直徑d的1.7倍；
[0067]b)異構成型:預成形后的金屬絲在纏繞輪71上纏繞一圈，之后進入異構成型機構4，拉拔驅(qū)動輪72拉動金屬絲通過異構成型機構4，通過纏繞輪與拉拔驅(qū)動輪配合額外施加的對金屬絲的扭轉力，預變形金屬絲在前進方向和環(huán)繞前進的方向同步遭遇塑性變形，使得預變形金屬絲的變形部13發(fā)生扭曲，形成如圖3所示帶有扭曲部11的異構型金屬絲1，此時金屬絲外包絡直徑D2為金屬絲自身直徑d的1.50倍；[0068]c)收線:異構型金屬絲I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進行纏繞收線。
[0069]d)將異構型金屬絲I作為母線，在其表面涂覆以樹脂材料為主體的涂層，涂層的樹脂材料中加入無機填料，無機填料為金剛石。
[0070]如圖6a所示，為上述實施例步驟d)異構型金屬絲I經(jīng)過涂覆裝置9的示意圖。
[0071]實施例3
[0072]如圖7所示的本發(fā)明的異構型金屬絲的第三個具體實施例:a)該金屬絲I包括多個扭曲部,所有扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化；b)以任一平行于上述管道軸線的平面為軸向投影面，在軸向投影面上任一單個扭曲部11的金屬絲軸線的投影與管道軸線的投影的兩交點為扭曲部11的端點，扭曲部11的金屬絲軸線的投影的頂點與扭曲部11的上述兩端點組成三角形，或者扭曲部11的金屬絲軸線的投影的底點與扭曲部11的所述兩端點組成三角形，扭曲部11兩端點之間的連線為三角形的底邊，則所述三角形為非等腰三角形；C)以垂直于管道軸線且經(jīng)過扭曲部11的頂點或底點的平面為扭曲部11的法向面II，并以法向面II將扭曲部11分為兩段金屬絲，則扭曲部11的兩段金屬絲的軸線，以端點為界，在法向面II上的投影彼此不完全重合，且除扭曲部11的金屬絲軸線的頂點或底點的法向面II投影外，還具有一個法向面交點，且該法向面交點與管道軸線在法向面II上的投影點不重合。
[0073]金屬絲的自身直徑為0.11mm，該金屬絲相鄰的扭曲部11的頂點和底點之間的軸向距離為虛擬管道內(nèi)徑的200倍，虛擬管道的內(nèi)徑為金屬絲I自身直徑的1.15倍，金屬絲I的表面復合有固定切割磨料，固定切割磨料為金剛石，也可以是金剛石、碳化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅或碳化鎢中的一種或幾種硬質(zhì)材料。固定切割磨料的平均顆粒直徑在
10μ m-15 μ m 。
[0074]如圖9所示制作本實施例的異構型金屬絲的制作裝置，該裝置包括過線輪2、對金屬絲在一個平面內(nèi)實施變形的預變形機構3、在預變形金屬絲的前進方向和環(huán)繞前進的方向同步對預變形金屬絲實施塑性變形的異構成型機構4、為拉動金屬絲通過異構成型機構提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動輪72，收線恒張力系統(tǒng)5和收線裝置6，還包括驅(qū)動異構成型機構圍繞定徑帶軸線自轉的驅(qū)動裝置8。
[0075]如圖8所示，異構成型機構4為筒狀拉拔模具，所述的筒狀拉拔模具至少包括錐形入口 41和筒狀的定徑帶42，錐形入口 41的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶42的內(nèi)徑與錐形入口 41的最小內(nèi)徑一致。
[0076]制作本實施例的異構型金屬絲的制備方法，包括以下步驟:
[0077]a)預變形:將如圖1所示的直金屬絲經(jīng)過過線輪2，再進入預變形機構3進行一次金屬絲的預變形加工，加工出在一個平面內(nèi)變形的金屬絲，該變形部13如圖2所示呈對稱均勻的波浪形，此時金屬絲外包絡直徑Dl為金屬絲自身直徑d的1.45倍；
[0078]b)異構成型:拉拔驅(qū)動輪72拉動金屬絲通過異構成型機構4，驅(qū)動裝置8驅(qū)動異構成型機構4自轉，通過異構成型機構4圍繞定徑帶軸線的自轉，預變形金屬絲在前進方向和環(huán)繞前進的方向同步遭遇塑性變形，使得預變形金屬絲的變形部13發(fā)生扭曲，形成如圖3所示的帶有扭曲部11的異構型金屬絲I，此時金屬絲外包絡直徑D2為金屬絲自身直徑d的1.15倍;；
[0079]c)收線:異構型金屬絲I再依次通過收線恒張力系統(tǒng)5、收線裝置6進行纏繞收線。
[0080]d)將異構型金屬絲I作為母線，在其表面復合固定切割磨料，形成如圖7所示的表面復合有固定切割磨料的異構金屬絲。固定切割磨料為金剛石，也可以為金剛石、碳化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅或碳化鎢中的一種或幾種硬質(zhì)材料，固定切割磨料的平均顆粒直徑在10 μ m-15 μ m之間。固定切割磨料的平均顆粒直徑根據(jù)具體切割要求而定，一般而言，要求切割速度高時，選取較大粒徑，對切割面平整度要求較高時，選取較小的粒徑。
[0081]如圖7a所示，為上述實施例步驟d)異構型金屬絲I經(jīng)過復合裝置10的示意圖。
[0082]上述各實施例中，對金屬絲進行預變形時，不僅僅可制作成如上述各實施例所述的變形部13為對稱均勻的波浪形，還可以制作成矩形、梯形或不規(guī)則彎折，或者不對稱的彎曲，這些形狀的預變形金屬絲，經(jīng)過異構成型后，都能形成符合如下特征的異構型金屬絲La)該金屬絲I包括多個扭曲部，所有扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化；b)以任一平行于上述管道軸線的平面為軸向投影面，在軸向投影面上任一單個扭曲部11的金屬絲軸線的投影與管道軸線的投影的兩交點為扭曲部11的端點，扭曲部11的金屬絲軸線的投影的頂點與扭曲部11的上述兩端點組成三角形，或者扭曲部11的金屬絲軸線的投影的底點與扭曲部11的所述兩端點組成三角形，扭曲部11兩端點之間的連線為三角形的底邊，則所述三角形為非等腰三角形；c)以垂直于管道軸線且經(jīng)過扭曲部11的頂點或底點的平面為扭曲部11的法向面，并以法向面將扭曲部11分為兩段金屬絲，則扭曲部11的兩段金屬絲的軸線以端點為界在法向面上的投影彼此不完全重合但具備至少一個法向面交點，且上述法向面交點中至少一個與管道軸線在法向面上的投影點不重合，所述法向面交點不包括扭曲部11的金屬絲軸線的頂點或底點的法向面投影。采用如圖10所示的異構型金屬絲的制作裝置，可以對金屬絲進行二個平面的預變形，之后再進行異構成型，形成異構型金屬絲，其也能制成符合前述特征的異構型金屬絲。同理，在圖10所示的異構型金屬絲的制作裝置，再在另一方向增加一對預成形機構，則可以對金屬絲進行三個平面的預變形，以此類推。對金屬絲進行二個平面或二個平面以上的預變形后，制成的異構型金屬絲，在使用過程中，在環(huán)繞使用進給方向攜帶磨料能力更加均勻，更有利于提高良率。
[0083]以上述依據(jù)本發(fā)明的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關工作人員完全可以在不偏離本項發(fā)明技術思想的范圍內(nèi)，進行多樣的變更以及修改。本項發(fā)明的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
【權利要求】
1.一種異構型金屬絲，其特征在于:a)該金屬絲(I)包括多個扭曲部，所有扭曲部的頂點或底點及鄰近頂點或底點部分的金屬絲外廓與一圓形或近似圓形的虛擬管道內(nèi)表面接觸，且該虛擬管道的內(nèi)徑前后一致或均勻變化；b)以任一平行于上述管道軸線的平面為軸向投影面，在軸向投影面上任一單個扭曲部(11)的金屬絲軸線的投影與管道軸線的投影的兩交點為扭曲部(11)的端點，扭曲部(11)的金屬絲軸線的投影的頂點與扭曲部(11)的上述兩端點組成三角形，或者扭曲部(11)的金屬絲軸線的投影的底點與扭曲部(11)的所述兩端點組成三角形，扭曲部(11)兩端點之間的連線為三角形的底邊，則所述三角形為非等腰三角形；c)以垂直于管道軸線且經(jīng)過扭曲部(11)的頂點或底點的平面為扭曲部(11)的法向面，并以法向面將扭曲部(11)分為兩段金屬絲，則扭曲部(11)的兩段金屬絲的軸線以端點為界在法向面上的投影彼此不完全重合但具備至少一個法向面交點，且上述法向面交點中至少一個與管道軸線在法向面上的投影點不重合，所述法向面交點不包括扭曲部(11)的金屬絲軸線的頂點或底點的法向面投影。
2.如權利要求1所述的異構型金屬絲，其特征在于:所述的金屬絲的自身直徑在0.08mm - 0.80mm 之間。
3.如權利要求1所述的異構型金屬絲，其特征在于:所述的該金屬絲相鄰的扭曲部(11)的頂點和底點之間的軸向距離不大于虛擬管道內(nèi)徑的500倍。
4.如權利要求1所述的異構型金屬絲，其特征在于，虛擬管道的內(nèi)徑為金屬絲(I)自身直徑的1.0l-L 50倍。
5.如權利要求4所述的異構型金屬絲，其特征在于，虛擬管道的內(nèi)徑為金屬絲(I)自身直徑的1.03-1.30倍。
6.如權利要求1-5任一項所述的異構型金屬絲，其特征在于:所述的金屬絲(I)的表面涂覆有以樹脂材料為主體的涂層。`
7.如權利要求6所述的異構型金屬絲，其特征在于:所述的涂層的樹脂材料中加入無機填料，所述的無機填料包括金剛石、碳化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅、碳化鎢、石墨中的一種或幾種。
8.如權利要求1-5任一項所述的異構型金屬絲，其特征在于:所述的金屬絲(I)的表面復合有固定切割磨料，固定切割磨料包括金剛石、碳化硅、氮化硼、氧化鋁、氧化鋯、氮化硅或碳化鎢中的一種或幾種硬質(zhì)材料。固定切割磨料的平均顆粒直徑在5 μ m-100 μ m之間。
9.一種制作如權利要求1-5任一項所述的異構型金屬絲的制作裝置，特征在于:該裝置至少包括過線輪(2)、對金屬絲在一個平面或多個平面內(nèi)實施變形的預變形機構(3)、在預變形金屬絲的前進方向和環(huán)繞前進的方向同步對預變形金屬絲實施塑性變形的異構成型機構(4)、為拉動金屬絲通過異構成型機構提供足夠拉拔張力的拉拔驅(qū)動輪(72)、收線恒張力系統(tǒng)(5)和收線裝置(6)。
10.如權利要求9所述的異構型金屬絲的制作裝置，特征在于:還包括位于異構成型機構(4)之前的纏繞輪(71)，且纏繞輪(71)與拉拔驅(qū)動輪(72)的軸線之間存在夾角。
11.如權利要求9所述的異構型金屬絲的制作裝置，其特征在于:所述的異構成型機構(4)為筒狀拉拔模具，所述的筒狀拉拔模具至少包括錐形入口(41)和筒狀的定徑帶(42)，錐形入口(41)的內(nèi)徑由外至內(nèi)逐漸縮小，定徑帶(42)的內(nèi)徑與錐形入口(41)的最小內(nèi)徑一致。
12.如權利要求11所述的異構型金屬絲的制作裝置，特征在于:還包括驅(qū)動異構成型機構圍繞定徑帶軸線自轉的驅(qū)動裝置(8)。
13.一種制作如權利要求1-5任一項所述的異構型金屬絲的制備方法，其特征在于，至少包括以下步驟: a)預變形:將直金屬絲經(jīng)過過線輪(2)，再進入預變形機構(3)進行至少一次金屬絲的預變形加工，加工出在一個平面或多個平面內(nèi)變形的金屬絲； b)異構成型:拉拔驅(qū)動輪(72)拉動預變形后的金屬絲通過異構成型機構(4)，過程中由于金屬絲本身積累的扭曲內(nèi)應力，或通過纏繞輪與拉拔驅(qū)動輪配合額外施加的對金屬絲的扭轉力，或通過異構成型機構(4)圍繞定徑帶軸線的自轉對金屬絲施加扭轉力，預變形金屬絲在前進方向和環(huán)繞前進的方向同步遭遇塑性變形，形成異構型金屬絲； c)收線:異構型金屬絲(I)再依次通過收線恒張力系統(tǒng)(5)、收線裝置(6)進行纏繞收線。
【文檔編號】B23D61/18GK103785901SQ201310408026
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權日:2013年9月9日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:凡登（常州）新型金屬材料技術有限公司