一種切割線振動的超聲鋸切工具機的製作方法
2023-05-29 17:13:31 2
專利名稱：一種切割線振動的超聲鋸切工具機的製作方法
一種切割線振動的超聲鋸切工具機
背景技術：
石材、玻璃、陶瓷、矽片等硬脆材料具有優良、穩定的物理和電化學性能(如耐磨損性、抗腐蝕性、電絕緣性等)，在工程及其它領域得到廣泛應用。但是由於硬脆材料硬度高、脆性大，因而加工難度較大。鋸切是硬脆材料機械加工的第一道工序，鋸切加工成本約佔加工總成本的50%以上。這嚴重影響了脆硬材料在各個領域的應用。從而我們期待著一種可靠性高，效率高，精度高的加工方法解決這一工程問題。隨著應用的發展，為擴大其應用範圍和提高加工效率，人們將金剛石作為磨料以一定方式固定到金屬線上作為固定金剛石線，從而也就產生了金剛石線鋸。它的主要技術是將高硬度、高耐磨的金剛石磨粒通過電鍍工藝固著於鋼絲基體上，製成一種線型鋸切工具。這種固結金剛石鋸絲將對鋸絲的損耗降到了很低的限度，並且可以很好的控制鋸切表面的粗糙度和面形精度，同時也大大改善了作業環境。與其它金剛石鋸切工具相比，金剛石線鋸的突出特點為採用線型鋸絲，因此可對硬脆材料進行曲線切割，且鋸縫尺寸小。金剛石線鋸除可加工石材、玻璃等普通硬脆材料外，尤其適合切割加工寶石、瑪瑙、水晶、陶瓷等貴重硬脆材料。隨著數字控制技術的飛速發展，金剛石線鋸的發展現今也已經數控化。採用數控化的金剛石線鋸具有操作簡單、容易控制、加工精度高等優點。並且形成單線、多線、環形等多種多樣的形式。傳統金剛石線鋸的運動方式多為往復式，由於機械慣性作用，鋸切速度較低，難以充分發揮金剛石磨粒的優越性能。為解決上述問題，本設計設計了一種新型線振動的超聲鋸切工具機，最高線速度達到15m/s。這大大提高了切削效率，並且充分發揮出了金剛石磨粒的優越性能，實現了高速鋸切。
發明內容
為提高材料的切割加工效率和改善其表面質量，本發明一種切割線振動的超聲鋸切工具機。採用的技術方案是一種切割線振動的超聲鋸切工具機，包括床身、導軌、X向滑臺、Y向滑臺、工作檯、下導絲架、導絲輪、上導絲架、立柱、絲槓和手輪、超聲振動驅動機構、絲筒驅動電機、儲絲筒、 儲絲筒滑臺、底座、導絲輪。床身的底部安裝有4個調整腳輪，床身分別與導軌、立柱、絲筒底座通過定位銷和螺栓連接；導軌與X向滑臺配合併通過電機、絲槓和絲母副驅動X向滑臺作直線移動，X向滑臺上裝有導軌，與Y向滑臺配合併通過電機、絲槓和絲母副驅動Y向滑臺作直線移動，工作檯固定在Y向滑臺上，工件固定在工作檯上，上導絲架和下導絲架分別固定在床身的立柱上，纏繞在儲絲筒上的切割線一端固定在導絲筒上，另一端經過下導絲架上的導絲輪和上導絲架上的導絲輪，再經過振動頭和導絲輪，再繞過導絲筒後固定在絲筒上。超聲振動系統包括換能器、變幅杆、振動頭、氣缸，換能器、變幅杆、振動頭均固定在支撐架上，支撐架與氣缸通過螺栓連接固定，固定儲絲筒和絲筒驅動電機固定儲絲筒滑臺上，絲筒底座固定在床身上。在絲筒底座上裝設有光電開關。
3
本發明具有效率高、精度好、成本低、切縫窄、節約材料、噪音小，環保，特別適合切割寶石、陶瓷等貴重硬脆材料，也適合切割一般硬脆材料。
圖1是本發明的結構示意圖。圖2是本發明超聲震動驅動結構圖。
具體實施例方式該鋸包括床身2、導軌3、X向滑臺4、Y向滑臺5、工作檯6、下導絲架7、導絲輪8、 上導絲架9、立柱10、絲槓和手輪11、超聲振動驅動機構12、絲筒驅動電機13、儲絲筒14、光電開關15、儲絲筒滑臺16、底座17、電控櫃18、導絲輪19、氣缸20、振動頭21、變幅杆22、換能器23、支撐架M、切割線25及輔助的水冷卻循環系統、防護罩等組成。床身2是的底部安裝有4個調整腳輪1床身2分別與導軌3、立柱10、絲筒底座17 通過定位銷和螺栓連接；導軌3與X向滑臺4配合併通過電機、絲槓和絲母副驅動X向滑臺作直線移動，X向滑臺4上裝有導軌，與Y向滑臺5配合併通過電機、絲槓和絲母副驅動Y向滑臺5作直線移動，工作檯6固定在Y向滑臺5上，工件固定在工作檯6上，從而在工具機上可在X，Y方向移動。絲架結構的上導絲架9和下導絲架7分別固定在床身2上的立柱10 上，纏繞在儲絲筒上的切割線25 —端固定在導絲筒上，另一端經過下導絲架7上的導絲輪 19和上導絲架10上的導絲輪，再經過振動頭21和導絲輪，再繞過導絲筒後固定在絲筒上。 超聲振動系統包括換能器M、變幅杆23、振動頭21，換能器M、變幅杆23、振動頭21均固定在支撐架M上，支撐架M則與氣缸20通過螺栓連接固定，這樣通過氣缸的壓力可以調整振動頭對切割線的作用效果，同時也可以調整切割線的張力，使切割達到最佳的狀態。該絲架系統是保證切割線在切割中的位置精度。切割線25的運動是通過儲絲筒14的轉動實現的。為保證切割線在切割中的位置精度除切割線所繞過的導絲輪要保證處於一個平面內外，由於切割線有固定的直徑尺寸，因此，經過饒絲筒與上、下導絲輪所在的位置也必須處於該平面，這樣就要求儲絲筒14轉動一周，其橫向移動大於切割線直徑。儲絲筒14和電機 11固定儲絲筒滑臺16上，儲絲筒14在電機11的驅動下轉動，通過齒輪、齒形帶和絲槓、絲母帶動儲絲筒滑臺16在絲筒底座17上移動，絲筒底座17固定在床身2上。固定在絲筒底座17上的光電開關15則是控制儲絲筒在作橫向移動時左右極限位置的傳感器。加工工件時將待加工的工件安裝在工件支承架上並調整好位置，啟動總電源檢查電源、水冷卻循環系統是否正常，啟動超聲波電源預熱後，再啟動工作電源，開始按編制好的程序工作。啟動儲絲筒上的電機使儲絲筒轉動，使切割線在導絲輪內運動。這時線鋸有兩個運動，一個是由超聲波發生器發出的交變電流信號給固定在支撐架M上的換能器23 後轉變為機械振動又通過變幅杆22把振幅進一步放大傳遞給振動頭，使線鋸以縱波的形式產生振動；另一個是切割線在導絲輪內的運動。工作檯的平面移動與線鋸的垂直方向的切割運動完成對工件的加工。
權利要求
1. 一種切割線振動的超聲鋸切工具機，包括床身、導軌、X向滑臺、Y向滑臺、工作檯、下導絲架、導絲輪、上導絲架、立柱、絲槓和手輪、超聲振動系統振動頭、變幅杆、換能器驅動機構、絲筒驅動電機、儲絲筒、光電開關、儲絲筒滑臺、底座、氣缸、支撐架、切割線、水冷卻循環系統、超聲波電源和控制櫃；其特徵在於床身是超聲波線切割鋸的主要支承部件與X、Y移動工作檯相連接，工件支承架固定在有防護罩的X、Y移動工作檯上，工件安裝在工件支承架上，從而使工件在水平面內移動，形成各種曲線軌跡；超聲波振動系統換能器、變幅杆、振動頭的換能器固定在上導絲架上的支撐板上，該支撐板與氣缸的活塞連接控制支撐板的位置，進而確定振動頭與切割線的接觸壓力，同時保證振動在切割線中的傳遞，將纏繞在儲絲筒上的切割線一端固定在導絲筒上，另一端經過下導絲架上的導絲輪和上導絲架上的導絲輪，再經過振動頭繞過導絲筒後固定在絲筒上；床身上的導軌與X向滑臺配合，並通過電機帶動絲槓、絲母的配合使滑臺在X向移動，滑臺在Y向移動也是如此；工作檯固定在Y向滑臺上；立柱固定在床身上，要求與與導軌面垂直。下導絲架固定在立柱上，上導絲架則與立柱配合，並在首輪和絲槓的驅動下上、下移動，調整其位置；儲絲筒的電機驅動儲絲筒轉動的同時，通過齒輪、齒形帶和絲槓、絲母帶動儲絲筒滑臺移動，其移動的位置由固定在滑座上的光電開關控制；該超聲鋸切工具機是使切割線以超聲波形式高頻振動和周期的往復運動，改變了以往線鋸金剛石磨粒的加工狀態，磨粒在加工中與工件之間間歇接觸和分開，使平均切削力小、切削溫度低、冷卻充分，充分地發揮金剛石線鋸的性能。
全文摘要
一種切割線振動的超聲鋸切工具機包括床身、導軌、X向滑臺、Y向滑臺、工作檯、下導絲架、導絲輪、上導絲架、立柱、絲槓和手輪、超聲振動系統(振動頭、變幅杆、換能器)驅動機構、絲筒驅動電機、儲絲筒、光電開關、儲絲筒滑臺、底座、氣缸、支撐架、切割線、水冷卻循環系統、超聲波電源和控制櫃。床身是超聲波線切割鋸的主要支承部件與X、Y移動工作檯相連接，工件支承架固定在有防護罩的X、Y移動工作檯上，工件安裝在工件支承架上，從而使工件在水平面內移動，具有效率高、精度好、成本低、切縫窄、節約材料、噪音小，環保，特別適合切割寶石、陶瓷等貴重硬脆材料，也適合切割一般硬脆材料。
文檔編號B28D1/02GK102205560SQ20101056521
公開日2011年10月5日 申請日期2010年11月30日 優先權日2010年11月30日
發明者張遼遠 申請人:瀋陽理工大學