CN102205560A - 一种切割线振动的超声锯切机床 - Google Patents

Abstract

一种切割线振动的超声锯切机床包括床身、导轨、X向滑台、Y向滑台、工作台、下导丝架、导丝轮、上导丝架、立柱、丝杠和手轮、超声振动系统(振动头、变幅杆、换能器)驱动机构、丝筒驱动电机、储丝筒、光电开关、储丝筒滑台、底座、气缸、支撑架、切割线、水冷却循环系统、超声波电源和控制柜。床身是超声波线切割锯的主要支承部件与X、Y移动工作台相连接，工件支承架固定在有防护罩的X、Y移动工作台上，工件安装在工件支承架上，从而使工件在水平面内移动，具有效率高、精度好、成本低、切缝窄、节约材料、噪音小，环保，特别适合切割宝石、陶瓷等贵重硬脆材料，也适合切割一般硬脆材料。

Description

一种切割线振动的超声锯切机床

背景技术

石材、玻璃、陶瓷、硅片等硬脆材料具有优良、稳定的物理和电化学性能(如耐磨损性、抗腐蚀性、电绝缘性等)，在工程及其它领域得到广泛应用。但是由于硬脆材料硬度高、脆性大，因而加工难度较大。锯切是硬脆材料机械加工的第一道工序，锯切加工成本约占加工总成本的50％以上。这严重影响了脆硬材料在各个领域的应用。从而我们期待着一种可靠性高，效率高，精度高的加工方法解决这一工程问题。

随着应用的发展，为扩大其应用范围和提高加工效率，人们将金刚石作为磨料以一定方式固定到金属线上作为固定金刚石线，从而也就产生了金刚石线锯。它的主要技术是将高硬度、高耐磨的金刚石磨粒通过电镀工艺固着于钢丝基体上，制成一种线型锯切工具。这种固结金刚石锯丝将对锯丝的损耗降到了很低的限度，并且可以很好的控制锯切表面的粗糙度和面形精度，同时也大大改善了作业环境。与其它金刚石锯切工具相比，金刚石线锯的突出特点为采用线型锯丝，因此可对硬脆材料进行曲线切割，且锯缝尺寸小。金刚石线锯除可加工石材、玻璃等普通硬脆材料外，尤其适合切割加工宝石、玛瑙、水晶、陶瓷等贵重硬脆材料。随着数字控制技术的飞速发展，金刚石线锯的发展现今也已经数控化。采用数控化的金刚石线锯具有操作简单、容易控制、加工精度高等优点。并且形成单线、多线、环形等多种多样的形式。传统金刚石线锯的运动方式多为往复式，由于机械惯性作用，锯切速度较低，难以充分发挥金刚石磨粒的优越性能。为解决上述问题，本设计设计了一种新型线振动的超声锯切机床，最高线速度达到15m/s。这大大提高了切削效率，并且充分发挥出了金刚石磨粒的优越性能，实现了高速锯切。

发明内容

为提高材料的切割加工效率和改善其表面质量，本发明一种切割线振动的超声锯切机床。

采用的技术方案是：

一种切割线振动的超声锯切机床，包括床身、导轨、X向滑台、Y向滑台、工作台、下导丝架、导丝轮、上导丝架、立柱、丝杠和手轮、超声振动驱动机构、丝筒驱动电机、储丝筒、储丝筒滑台、底座、导丝轮。

床身的底部安装有4个调整脚轮，床身分别与导轨、立柱、丝筒底座通过定位销和螺栓连接；导轨与X向滑台配合并通过电机、丝杠和丝母副驱动X向滑台作直线移动，X向滑台上装有导轨，与Y向滑台配合并通过电机、丝杠和丝母副驱动Y向滑台作直线移动，工作台固定在Y向滑台上，工件固定在工作台上，上导丝架和下导丝架分别固定在床身的立柱上，缠绕在储丝筒上的切割线一端固定在导丝筒上，另一端经过下导丝架上的导丝轮和上导丝架上的导丝轮，再经过振动头和导丝轮，再绕过导丝筒后固定在丝筒上。超声振动系统包括换能器、变幅杆、振动头、气缸，换能器、变幅杆、振动头均固定在支撑架上，支撑架与气缸通过螺栓连接固定，固定储丝筒和丝筒驱动电机固定储丝筒滑台上，丝筒底座固定在床身上。在丝筒底座上装设有光电开关。

本发明具有效率高、精度好、成本低、切缝窄、节约材料、噪音小，环保，特别适合切割宝石、陶瓷等贵重硬脆材料，也适合切割一般硬脆材料。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明超声震动驱动结构图。

具体实施方式

该锯包括床身2、导轨3、X向滑台4、Y向滑台5、工作台6、下导丝架7、导丝轮8、上导丝架9、立柱10、丝杠和手轮11、超声振动驱动机构12、丝筒驱动电机13、储丝筒14、光电开关15、储丝筒滑台16、底座17、电控柜18、导丝轮19、气缸20、振动头21、变幅杆22、换能器23、支撑架24、切割线25及辅助的水冷却循环系统、防护罩等组成。

床身2是的底部安装有4个调整脚轮1床身2分别与导轨3、立柱10、丝筒底座17通过定位销和螺栓连接；导轨3与X向滑台4配合并通过电机、丝杠和丝母副驱动X向滑台作直线移动，X向滑台4上装有导轨，与Y向滑台5配合并通过电机、丝杠和丝母副驱动Y向滑台5作直线移动，工作台6固定在Y向滑台5上，工件固定在工作台6上，从而在机床上可在X，Y方向移动。丝架结构的上导丝架9和下导丝架7分别固定在床身2上的立柱10上，缠绕在储丝筒上的切割线25一端固定在导丝筒上，另一端经过下导丝架7上的导丝轮19和上导丝架10上的导丝轮，再经过振动头21和导丝轮，再绕过导丝筒后固定在丝筒上。超声振动系统包括换能器24、变幅杆23、振动头21，换能器24、变幅杆23、振动头21均固定在支撑架24上，支撑架24则与气缸20通过螺栓连接固定，这样通过气缸的压力可以调整振动头对切割线的作用效果，同时也可以调整切割线的张力，使切割达到最佳的状态。该丝架系统是保证切割线在切割中的位置精度。切割线25的运动是通过储丝筒14的转动实现的。为保证切割线在切割中的位置精度除切割线所绕过的导丝轮要保证处于一个平面内外，由于切割线有固定的直径尺寸，因此，经过饶丝筒与上、下导丝轮所在的位置也必须处于该平面，这样就要求储丝筒14转动一周，其横向移动大于切割线直径。储丝筒14和电机11固定储丝筒滑台16上，储丝筒14在电机11的驱动下转动，通过齿轮、齿形带和丝杠、丝母带动储丝筒滑台16在丝筒底座17上移动，丝筒底座17固定在床身2上。固定在丝筒底座17上的光电开关15则是控制储丝筒在作横向移动时左右极限位置的传感器。

加工工件时将待加工的工件安装在工件支承架上并调整好位置，启动总电源检查电源、水冷却循环系统是否正常，启动超声波电源预热后，再启动工作电源，开始按编制好的程序工作。启动储丝筒上的电机使储丝筒转动，使切割线在导丝轮内运动。这时线锯有两个运动，一个是由超声波发生器发出的交变电流信号给固定在支撑架24上的换能器23后转变为机械振动又通过变幅杆22把振幅进一步放大传递给振动头，使线锯以纵波的形式产生振动；另一个是切割线在导丝轮内的运动。工作台的平面移动与线锯的垂直方向的切割运动完成对工件的加工。

Claims (1)

1.一种切割线振动的超声锯切机床，包括床身、导轨、X向滑台、Y向滑台、工作台、下导丝架、导丝轮、上导丝架、立柱、丝杠和手轮、超声振动系统振动头、变幅杆、换能器驱动机构、丝筒驱动电机、储丝筒、光电开关、储丝筒滑台、底座、气缸、支撑架、切割线、水冷却循环系统、超声波电源和控制柜；其特征在于床身是超声波线切割锯的主要支承部件与X、Y移动工作台相连接，工件支承架固定在有防护罩的X、Y移动工作台上，工件安装在工件支承架上，从而使工件在水平面内移动，形成各种曲线轨迹；超声波振动系统换能器、变幅杆、振动头的换能器固定在上导丝架上的支撑板上，该支撑板与气缸的活塞连接控制支撑板的位置，进而确定振动头与切割线的接触压力，同时保证振动在切割线中的传递，将缠绕在储丝筒上的切割线一端固定在导丝筒上，另一端经过下导丝架上的导丝轮和上导丝架上的导丝轮，再经过振动头绕过导丝筒后固定在丝筒上；床身上的导轨与X向滑台配合，并通过电机带动丝杠、丝母的配合使滑台在X向移动，滑台在Y向移动也是如此；工作台固定在Y向滑台上；立柱固定在床身上，要求与与导轨面垂直。下导丝架固定在立柱上，上导丝架则与立柱配合，并在首轮和丝杠的驱动下上、下移动，调整其位置；储丝筒的电机驱动储丝筒转动的同时，通过齿轮、齿形带和丝杠、丝母带动储丝筒滑台移动，其移动的位置由固定在滑座上的光电开关控制；该超声锯切机床是使切割线以超声波形式高频振动和周期的往复运动，改变了以往线锯金刚石磨粒的加工状态，磨粒在加工中与工件之间间歇接触和分开，使平均切削力小、切削温度低、冷却充分，充分地发挥金刚石线锯的性能。

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