[发明专利]一种完全平面式布线的金刚石线切割机

说明书

技术领域

本发明涉及线切割技术领域，具体是一种金刚石线切割机。

背景技术

在工业生产中，经常需要对晶体硅、陶瓷、蓝宝石等硬度高脆性大的材料进行切割，使用常规方法如激光切割、等离子切割、水切割、砂轮片切割、刀锯片切割等往往成本很高或者根本不适宜切割，而线切割对于硬脆材料则是一种非常适宜的切割工艺，其原理是：通过一根高速运动的丝线带动附着在丝线上的微小颗粒状的切割刃料（如碳化硅、金刚石）对硬脆材料不断进行摩擦，从而达到切割目的。切割刃料相对于丝线的运动状态分为2种：①切割刃料与丝线是分离的，切割刃料喷洒在高速运动的丝线上由其带动；②切割刃料是直接镶嵌在丝线上的，丝线运动则切割刃料随之一起运动。

金刚石线是金刚石切割线的简称，亦称钻石切割线或钻石线，即将微小颗粒状的金刚石直接镶嵌在丝线上。众所周知，金刚石是超硬的，是一种用途很广的切割、磨削材料。相对于切割刃料喷洒在高速运动的丝线上并由丝线带动的方式，金刚石线直接具有了由若干金刚石颗粒形成的微型锯齿，大大增加了丝线的切割能力，具有以下优点：①可大大提高切割速度，这是它最大的优势；②金刚石线切割时只需要水或水基冷却液就可以进行冷却，真正实现了环保生产，而切割刃料喷洒在丝线上的方式则需要使用专门的悬浮液与切割刃料混合，这种悬浮液是一种高污染的液体，对环境有破坏。

金刚石线具有诸多优点，从长远看，金刚石线对于线切割行业而言，是革命性的进步，人们普遍预计它将来能得到非常广泛的应用，但是目前金刚石线切割也还有很多的不足，主要是：①成本高，不仅金刚石线本身成本高，而且由于金刚石线带有锯齿，导轮的损耗也大大增加；②要稳定使用金刚石线，一般需要改造现有机台或者使用金刚石线切割的专门设备，改造或新购设备的成本均很高。

图7、图8所示为常规金刚石线切割机，在此类金刚石线切割机中，金刚石线E从一个储丝筒A1上引出后，经过若干相互穿插布置的走向导轮C、张紧轮B以及切割导轮D（走向导轮、张紧轮、切割导轮的布置顺序没有严格要求，且一种轮子也可以连续布置好多个），最后固定到另一个储丝筒A2上，这样可以在切割导轮的下方形成由若干段平行的金刚石线组成的切割网。当两个储丝筒转动时（一放一收），带动金刚石线高速运动，此时驱动工件F朝着金刚石线运动即可将工件逐渐切断。在切割过程中，金刚石线不仅会对工件进行切割，而且会对走向导轮、切割导轮以及张紧轮进行缓慢切割而导致其磨损。

当前的金刚石线切割机主要存在如下一些问题：

1．为保证金刚石线能稳定保持在各轮子的沟槽中的位置以及不使金刚石线对沟槽产生快速磨损，走向导轮和切割导轮之间需要有严格的相对位置；这个相对位置是：金刚石线在绷紧后要求自然地处于走向导轮和切割导轮沟槽底部的中间位置，而不被沟槽两侧顶到。当金刚石线确定放置于切割导轮上的某一个沟槽后，则完全符合这个要求的走向导轮的位置是只有1处的；因此切割导轮上的沟槽可以有多个，而走向导轮上的沟槽只能有1个，并且将金刚石线换到切割导轮上的其它沟槽后，走向导轮的位置也要调整；同理，张紧轮上的沟槽也只能有1个；由于走向导轮和张紧轮上的沟槽只能有一个，所以走向导轮和张紧轮的更换频率很高，致使物料成本和人工成本很高；

2．如第1点所述，当金刚石线确定放置于切割导轮上的某一个沟槽后，走向导轮理想的位置只有1处，由于零部件加工精度有限以及人工调整的不一致性，金刚石线在绷紧后不会完全处在理想状态，会被导轮沟槽两侧顶到；不仅加速沟槽的磨损，反过来沟槽磨损又会造成金刚石线的不稳定从而影响金刚石线的寿命，最终使得成本增加；

3．切割机体积大且金刚石线要在多个走向导轮和切割导轮之间穿来穿去，造成布线麻烦；

4．在将金刚石线从储丝筒牵引出来并经走向导轮、张紧轮、切割导轮等最终接到另一储丝筒的过程中，金刚石线会绕自身的中心轴旋转一定角度（如同麻花状但幅度没有这么大），即金刚石线被扭转了，这样金刚石线本身就受到一个扭转力了，这个扭转力对金刚石线寿命有很大的不良影响，会使得金刚石线在不断的往复运动过程中容易断线，加之现有的金刚石线切割机在布线过程中，金刚石线要多次改变走向，每两个轮子之间的金刚石线微观上都是有扭转的，经多次改变走向，扭转的幅度累积起来比较大，因此严重影响了金刚石线的寿命；

5．设备体积大，结构复杂，致使设备价格高，动辄几十万甚至上百万，尚待改进。

发明内容