CN107520892B - 一种手动金刚砂线切割机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种手动金刚砂线切割机，包括：床身、齿轮传动装置、曲柄滑块导杆机构、收放线装置、固定托料和浮动压料装置、运丝机构、固定工作台。整机工作过程为：电机带动主动齿轮转动，让分别与该主动齿轮上、下啮合的两个几何尺寸相同的工作齿轮旋转，在工作齿轮上分别安装有相位相差180度且偏心距相等的曲柄轴，通过滚动轴承和滑块导杆连接，将工作齿轮的旋转运动转化为上、下滑块导杆的直线往复运动，同时滑块导杆上有收放线装置，用于固定、更换和改变金刚砂线的工作段，浮动压料和固定托料装置压着非金属板材，使安装在上、下滑块导杆的金刚砂线瞬时前进运动距离和速度与瞬时后退运动距离和速度相等，完成对非金属工件的往复切割。

Description

一种手动金刚砂线切割机

技术领域

本发明是针对非金属板材特别是复合材料板材切割的一种新型手动金刚砂线切割机，属于非金属板材特别是复合材料板材的加工领域。

背景技术

现今非金属板材特别是复合材料板材切割机在市场上非常少见，而将非金属板材切割成各种形状的切割机更是少之又少，目前大部分都是用手动无齿锯切割，这种切割方式效率低，加工误差大，切割的稳定性差，且质量比较低；申请号为CN201610804880.7一种复合材料板材金刚砂线切割机，其运丝机构比较复杂，加工调试困难，不经济，工作时，在切口处容易形成堆丝和砂线张力过大，会导致经常断丝。

发明内容

为此，本专利申请设计了一种复合材料板材手动金刚砂线切割机，用于切割非金属板材特别是复合材料板材；该发明不同于以往卷丝筒运丝机构的切割机，本发明采用曲柄滑块导杆机构带动金刚砂线作往复运动来切割工件，收、放线装置的收、放线的瞬时速度同步一致，相位相差180度，消除了切口处堆丝和拉断金刚砂线的问题，具有加工效率高，结构简单，生产成本低，工作稳定。

本申请采用的技术方案如下：

一种手动金刚砂线切割机，包括床身、曲柄滑块导杆机构、收放线装置、固定托料与浮动压料装置和固定工作台；

在所述的床身上安装有一个电机，所述电机驱动主动齿轮旋转，所述的主动齿轮与两个结构尺寸相等的工作齿轮啮合，所述的两个工作齿轮上安装有相位相差180度且偏心距相等的两个曲柄轴，两个曲柄轴分别通过滚动轴承各自连接一个上滑块导杆和下滑块导杆上；所述上滑块导杆和下滑块导杆上均有收放线装置，用于固定金刚砂线、更换金刚砂线和改变金刚砂线的工作段；所述的固定托料装置安装在固定工作台上，所述的浮动压料装置安装在机身上；固定托料装置和浮动压料装置用于压住非金属板材，以减小切割过程中非金属板材的振动；被切割板材的上料、下料和进给运动可由人工操作完成；

所述的金刚砂线的一端固定在下滑块导杆收放线装置上，金刚砂线的另一端穿过安装在床身下部的导丝轮机构，穿过固定托料中心的孔和其上的金刚砂线定位装置，对非金属板材进行加工，接着穿过浮动压料装置上的金刚砂线定位装置和空心气缸中心孔，然后再穿过在床身上部的导丝轮机构，最后固定在上滑块导杆收放线装置上；

在所述的固定工作台中心有圆孔，用来安装下部固定托料装置的，安装时要和安装在床身上部的浮动压料装置对中，调整安装在固定托料装置的金刚砂线定位装置和安装在浮动压料装置的金刚砂线定位装置的走丝孔对中，所述的走丝孔是由两个相同的定位导轮形成，在安装后的该段金刚砂线的中心线垂直于工作台。

所述的导丝轮机构的导轮两端都有轴承配合，确保导轮转动的稳定性，导轮的金刚砂线槽的大小与金刚砂线的直径相等，保证金刚砂线切割非金属板材时不发生偏移，由于金刚砂线定位装置的设置，减小了金刚砂线的横向和纵向振动，确保切割精度。

监控的小型摄像头安装在浮动压料装置的下部，可以在切割的过程中看清事先设定的切割轨迹线加工工件。

在固定托料装置的上部和浮动压料装置底部安装有真空吸嘴，该真空吸嘴连接真空气动回路，把切割过程所产生的微小颗粒和粉尘吸走排出，提高操作工人的劳动环境。

进一步的，所述的主动齿轮和工作齿轮通过滚动轴承固定在床身上，两个工作齿轮以过主动齿轮轴心线的水平面为基准对称安装。

进一步的，上、下滑块导杆的工作槽通过滚动轴承分别安装在两个曲柄轴上，使得上滑块导杆的前进运动距离和瞬时速度与下滑块导杆的后退运动距离和瞬时速度相等，使金刚砂线循环往复切割工件时，工作长度始终保持不变。

进一步的，所述的滑块导杆的一端通过燕尾导槽与床身连接，滑块导杆的另一端通过工作槽与安装在曲柄轴上的滚动轴承连接，使用中要消除该工作槽与滚动轴承之间的连接间隙，要消除该滑块导杆与燕尾导槽之间的连接间隙，使得滑块导杆改变运动方向时，金刚砂线不产生振动或反向运动间隙。

进一步的，所述的金刚砂线通过收放线装置连接在滑块导杆上，随滑块导杆一起运动；所述的收放线装置包括固定线装置和收放线装置；

所述的固定金刚砂线装置由一个安装在滑块导杆上的带有防松装置的六角螺栓和一个内六角圆柱头螺钉构成，带有防松装置的六角螺栓在径向开有圆形通孔，其直径大于金刚砂线直径0.1～0.5mm，并且在圆形通孔至带有防松装置六角形螺钉头部中心间加工轴向内螺纹孔，刚好使内六角圆柱头螺钉旋入，将金刚砂线穿过圆形通孔并用拧紧的内六角圆柱头螺钉压紧，通过旋转带有防松装置的六角螺栓，张紧金刚砂线，并使金刚砂线在工作过程中不发生相对移动；

所述的收放线装置由螺栓、螺母、垫圈、套筒组成，所述的螺栓穿过滑块导杆通过螺母固定；在所述的螺杆上装有套筒，套筒与滑块导杆接触的面之间设有垫圈；从圆形通孔中穿出的金刚砂线缠绕在套筒上，通过螺栓、螺母和垫圈固定在滑块导杆上，金刚砂线使用一段时间后，放松固定在上、下两滑块导杆上的螺栓和螺母以及内六角圆柱头螺钉，旋转套筒，更换金刚砂线的工作段，金刚砂线就可以继续加工工件了。

进一步的，所述带有防松装置的六角螺栓以及防松装置中的螺栓轴线均与滑块导杆的轴线垂直；具体的，在所述的滑块导杆上设有一个凹槽，凹槽的底部设有一个贯穿滑块导杆的螺纹孔，带有防松装置的六角螺栓穿过该螺纹孔用螺母固定防松，所述的螺母正好设置在该凹槽内。

上述装置的工作原理以及各部分具体的工作过程如下：

电机带动主动齿轮，让分别与该齿轮上、下啮合的两个转向一致的几何尺寸相同的工作齿轮旋转，在工作齿轮上分别安装有相位相差180度且偏心距相等的曲柄轴，通过滚动轴承和滑块导杆连接，将工作齿轮的旋转运动转化为上、下滑块导杆的直线往复运动，装在上、下滑块导杆端部的金刚砂线就实现了对非金属工件的往复切割，同时滑块导杆上有收放线装置，用于固定金刚砂线、更换金刚砂线和改变金刚砂线的工作段，浮动压料装置底面安装有活动压料球机构和监控的小型摄像头，其中活动压料球机构在切割的过程中压住非金属板材，以减小切割过程中非金属板材的振动；而监控的小型摄像头在切割的过程中看清事先设定的切割轨迹线，以便操作人员按照该预先设定的切割轨迹线切割工件。至于被切割板材的上料、下料和进给运动可由人工操作完成。这种手动金刚砂线切割机能够实现金刚砂线的快速运动，提高了金刚砂线切割机的工作效率，克服了传统金刚砂线切割机结构复杂，制造成本高的问题，而且在切口处容易形成堆丝和砂线张力过大，导致经常断丝的问题。

当曲柄轴随工作齿轮旋转时，其转动的角速度为ω，曲柄轴在工作齿轮上的偏心距离为r，则在t时刻内，下滑块导杆前进的距离为s₁＝r+rcosωt；在t时间内，上滑块导杆前进的距离为s₂＝r+rcos(180+ωt)，则上下滑块导杆在任意时刻前进的距离和为常数2r，即上滑块导杆前进的距离正好等于下滑块导杆后退的距离，保证了切割过程中金刚砂线的长度不变，也就是说金刚砂线工作时不会被拉长或缩短，整个金刚砂线切割时的工作行程为2r，当电动机转速和传动比确定后，手动金刚砂线切割机的切割速度与曲柄轴在工作齿轮上的偏心距离成正比。

其运丝机构的运丝路径为：金刚砂线的一端固定在下滑块导杆收放线装置上，金刚砂线的另一端穿过安装在床身下部的导丝轮机构，改变运动方向，穿过固定托料装置中心孔和其上的金刚砂线定位装置，切割工件，接着穿过浮动压料装置上的金刚砂线定位装置和空心气缸，然后再穿过在床身上部的导丝轮机构，再次改变运动方向，最后固定在上滑块导杆收放线装置上。

两个工作齿轮的运动和安装位置为：主动齿轮带动两个相同结构尺寸的工作齿轮做同向旋转运动，主动齿轮和工作齿轮通过滚动轴承固定在床身上，两个工作齿轮以过主动齿轮轴心线的水平面为基准对称安装。

其两个滑块导杆的运动和安装位置为：两个转向相同的工作齿轮上各有一根偏心距相同的位置相位差为180度的曲柄轴，上、下滑块导杆的工作槽通过滚动轴承分别安装在两曲柄轴上，使得上滑块导杆的前进运动距离和速度与下滑块导杆的后退运动距离和速度时刻相等，使金刚砂线循环往复切割工件时，工作长度始终保持不变，在切口处不会形成堆丝和砂线张力过大，导致断丝的问题。

为了提高金刚砂线切割机的加工精度：滑块导杆的一端通过燕尾导槽与床身连接，滑块导杆的另一端通过工作槽与安装在曲柄轴上的滚动轴承连接，滑块导杆的作用就是将工作齿轮的旋转运动转化为金刚砂线的直线运动，使用中要消除该工作槽与滚动轴承之间的连接间隙，同时也要消除滑块导杆与床身上燕尾导槽之间的连接间隙，使得滑块导杆改变运动方向时，金刚砂线不产生振动或反向运动间隙。

金刚砂线的固定和收放是靠金刚砂线收放线装置完成，该装置就安装在滑块导杆上，随滑块导杆一起运动，收放线装置包括固定金刚砂线装置和收放金刚砂线装置，固定金刚砂线装置由一个带有防松装置的六角螺栓和一个内六角圆柱头螺钉构成，带有防松装置的六角螺栓在径向开有圆形通孔，其直径大于金刚砂线直径0.1～0.5mm，并且在圆形通孔至带有防松装置六角形螺钉头部中心间加工轴向内螺纹孔，刚好使内六角圆柱头螺钉旋入，将金刚砂线穿过圆形通孔并用旋紧的内六角圆柱头螺钉压紧，通过旋转带有防松装置的六角螺栓，张紧金刚砂线，并使金刚砂线在工作过程中不发生相对移动；收放线装置由螺栓、螺母、垫圈、套筒组成，从圆形通孔中穿出的金刚砂线缠绕在套筒上，通过螺栓、螺母和垫圈固定在滑块导杆上。当一段金刚砂线使用一段时间后而失去继续对非金属板材的加工能力时，放松固定在上、下两滑块导杆上的螺栓和螺母以及内六角圆柱头螺钉，旋转套筒，更换金刚砂线的工作段，然后重新调整安装在上、下两滑块导杆上的金刚砂线的固定装置和金刚砂线的收放线装置，金刚砂线就可以继续加工工件了。与传统金刚砂线切割机相比其结构简单，易于加工，在切口处不会出现堆丝和砂线张力过大而导致断丝的问题。

导丝轮机构的结构设计为：运丝机构的导丝轮的两端通过轴承配合安装在轴承座上，该轴承座就固定在床身上，其作用就是改变金刚砂线的运动方向。为了确保金刚砂线的运动精度，导丝轮上的金刚砂线槽的大小与金刚砂线的直径相等，保证金刚砂线切割非金属板材时不发生偏移。由于金刚砂线定位装置的设置，减小了金刚砂线的横向和纵向振动，确保切割精度。

手动板材金刚砂线切割机，在其工作台中心有圆孔，用来安装下部固定托料装置的，安装时要和安装在床身上部的浮动压料装置对中，调整安装在固定托料装置的金刚砂线定位装置和安装在浮动压料装置的金刚砂线定位装置的走丝孔对中，在安装后的该段金刚砂线的中心线垂直于工作台。监控的小型摄像头就安装在浮动压料装置的下部，可以在切割的过程中看清事先设定的切割轨迹，方便操作人员按照该切割轨迹进给工件完成切割。

本发明的有益效果如下：

本发明公开的复合材料板材手动金刚砂线切割机，它是由齿轮传动装置、曲柄滑块导杆机构、收放线装置、托料和浮动压料装置、运丝机构、固定工作台和床身组成。齿轮传动装置主要有电机、联轴器、主动齿轮、工作齿轮、滚动轴承支座和床身组成，电机通过联轴器驱动主动齿轮，主动齿轮分别和上、下两个工作齿轮啮合；工作齿轮通过滚动轴承与床身连接，随主动齿轮的转动而转动，且上、下两个几何尺寸相同的工作齿轮旋转方向和转速一致，都以过主动齿轮轴心线的水平面为基准对称安装，保证传动运动准确稳定，上、下滑块导杆的放、收线瞬时运动位移和速度同步一致，这种效果是其它传动机构无法实现的。

曲柄滑块导杆机构主要有曲柄轴、滚动轴承、滑块导杆、燕尾导槽组成，曲柄轴固定在工作齿轮的偏心圆周上，且上方工作齿轮的曲柄轴与下方工作齿轮的曲柄轴初始相位差为180度，偏心距严格相同，要求两个几何尺寸相同的工作齿轮是同时加工；曲柄轴上安装有滚动轴承，该滚动轴承就在滑块导杆的工作槽内运动，带动滑块导杆通过加工在床身上的燕尾导槽做直线往复运动，加工中要严格控制曲柄轴上的滚动轴承与滑块导杆上的工作槽之间的连接间隙，以及滑块导杆与加工在床身上燕尾导槽之间的连接间隙，使得滑块导杆改变运动方向时，不产生振动和反向运动间隙，且保证切削的金刚砂线张力恒定。否则就会使上、下滑块导杆的瞬时放、收线位移和速度不同步，即上滑块导杆的前进运动距离和瞬时速度与下滑块导杆的后退运动距离和瞬时速度不相等，就会在工件的切口处形成堆丝和砂线张力过大，甚至断丝，导致切割加工无法进行。

金刚砂线的收放线装置就安装在滑块导杆上，随滑块导杆一起作往复直线运动，所述金刚砂线收放线装置包括金刚砂线的固定装置和收放线装置，固定金刚砂线装置由一个带有防松装置的六角螺栓和一个内六角圆柱头螺钉构成，带有防松装置的六角螺栓在径向开有圆形通孔，其直径大于金刚砂线直径0.1～0.5mm，金刚砂线要从该孔穿过，并且在圆形通孔至带有防松装置六角形螺钉头部中心间加工有轴向内螺纹孔，刚好使内六角圆柱头螺钉旋入，将金刚砂线穿过圆形通孔并用旋紧的内六角圆柱头螺钉压紧，通过旋转带有防松装置的六角螺栓，张紧金刚砂线，并使金刚砂线在工作过程中不发生相对移动；收放线装置由螺栓、螺母、垫圈、套筒组成，从圆形通孔中穿出的金刚砂线缠绕在套筒上，通过螺栓、螺母和垫圈固定在滑块导杆上。当一段金刚砂线使用一段时间后而失去继续对非金属板材的加工能力时，放松固定在上、下两滑块导杆上的螺栓和螺母以及内六角圆柱头螺钉，旋转套筒，更换金刚砂线的工作段，然后重新调整安装在上、下两滑块导杆上的金刚砂线的固定装置和金刚砂线的收放线装置，金刚砂线就可以继续加工工件了，整个过程方便快捷。

所述金刚砂线运丝机构依次通过上部滑块导杆上的收放线装置、改变金刚砂线运动方向的上导丝轮机构、浮动压料装置中的空心气缸和金刚砂线定位装置，穿过待切割的复合材料板，连接到下部固定托料装置上的金刚砂线定位装置和中心孔，再穿过改变金刚砂线运动方向的下导丝轮机构，最后连接到下滑块导杆上的收放线装置，其中导丝轮机构的两端都有轴承配合安装在轴承座上，该轴承座就固定在床身上，且导丝轮上的金刚砂线导槽的大小与金刚砂线的直径相等，确保导丝轮转动的稳定性和切割精度。

所述固定托料装置和浮动压料装置借用专利CN205969535U一种复合材料板材金刚砂线切割机中的设计，固定托料装置就安装在固定工作台中心的圆孔中，安装时要和安装在床身上部的浮动压料装置对正，确保安装在固定托料装置的金刚砂线定位装置和安装在浮动压料装置的金刚砂线定位装置的走丝孔对中，注意这里的走丝孔是由两个相同的定位导轮形成，在安装后的该段金刚砂线的中心线垂直于工作台。监控的小型摄像头就安装在浮动压料装置的下部，可以在切割的过程中看清事先设定的切割轨迹线，方便操作人员按照该切割轨迹线进给工件完成切割。

固定托料装置和浮动压料装置中的钢球与嵌入滚珠导套的滚珠接触，非金属板材被钢球从上下抵着，当操作人员运动工件时，钢球可以自由转动，不会阻碍非金属板材的运动。浮动压料装置中的弹簧施加一个预压力使钢球与非金属板材紧密接触，由于预压力的存在，减小了材料被切割时的振动。在固定托料装置和浮动压料装置上都加有金刚砂线定位装置，减小了切割时金刚砂线的横向和纵向振动，保证了切割精度；同时在固定托料装置的上部和浮动压料装置的底部安装有真空吸嘴，该真空吸嘴连接真空气动回路，把切割过程所产生的微小颗粒和粉尘吸走排出，改善了操作工人的劳动环境，同时对金刚砂线具有一定的冷却作用；还有监控的小型摄像头就安装在浮动压料装置的下部，通过调整摄像头的视野，可以在切割的过程中看清事先设定的切割轨迹，方便操作人员按照该切割轨迹进给工件完成切割。

附图说明

图1手动金刚砂线切割机；

图2主动齿轮驱动装置；

图3曲柄滑块导杆机构；

图4滑块导杆；

图5收放线装置；

图6图5的A-A剖视，金刚砂线固定装置；

图7图5的B-B剖视，收放线装置；

图8、图9固定托料装置；

图10固定托料球结构；

图11、图12浮动压料装置；

图13活动球压料结构的爆炸图；

图14活动球压料结构的剖视图；

图15金刚砂线定位装置结构；

图16导丝轮；

图17导丝轮结构。

图中：1、床身，2、电机，3、联轴器，4、轴承座，5、真空吸嘴，6、金刚砂线定位装置，7、空心气缸，8、导丝轮机构，9、活动压料球机构，10、固定工作台，11、主动齿轮，12、上工作齿轮，13、下工作齿轮，14、滑块导杆，15、曲柄轴，16、收放线装置，17、螺母，18、金刚砂线套筒，19、垫圈，20、螺栓，21、滚动轴承，22、端盖，23、导丝轮支撑座，24、毛毡圈，25、导丝轮轴承，26、对顶螺母，27、弹簧，28、滚珠，29、滚珠套，30、钢球，31、定位导轮，32、定位导轮支撑座，33、六角螺栓，34、内六角圆柱头螺钉，35、间隙调整垫，36、固定托料球机构，37、切割监视摄像头，38、金刚砂线。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如研究背景所介绍的，现有技术中存在切割方式效率低，加工误差大，切割的稳定性差，且质量比较低；而申请号为CN201610804880.7一种复合材料板材金刚砂线切割机，其运丝机构比较复杂，加工调试困难，不经济，工作时，在切口处容易形成堆丝和砂线张力过大，导致经常断丝，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种手动金刚砂线切割机。

下面结合附图1到图15和实施例对本专利申请作进一步说明：

图1是复合材料板材金刚砂线切割机总布置图，主要有以下几部分：由齿轮传动装置、曲柄滑块导杆机构、收放线装置、固定托料和浮动压料装置、运丝机构、固定工作台和床身组成；

在床身上安装有一个电机，所述电机驱动主动齿轮旋转，所述的主动齿轮与两个结构尺寸相等的工作齿轮啮合，所述的两个工作齿轮上安装有相位相差180度且偏心距相等的两个曲柄轴，两个曲柄轴分别通过滚动轴承各自连接到一个上滑块导杆和下滑块导杆上；所述上滑块导杆和下滑块导杆上均有收放线装置，用于固定金刚砂线、更换金刚砂线和改变金刚砂线的工作段；所述的固定托料装置安装在固定工作台上，所述的浮动压料装置安装在机身上；固定托料装置和浮动压料装置用于压住非金属板材，以减小切割过程中非金属板材的振动；被切割板材的上料、下料和进给运动可由人工操作完成。

复合材料板材金刚砂线切割机工作过程：电机带动主动齿轮，让分别与该齿轮上、下啮合的两个转向相同的几何尺寸一致的工作齿轮同向旋转，在工作齿轮上分别安装有相位相差180度且偏心距相等的曲柄轴，通过滚动轴承和滑块导杆上的工作槽连接，将工作齿轮的旋转运动转化为上、下滑块导杆的直线往复运动，两个曲柄轴使得上滑块导杆的瞬时前进运动距离和速度与下滑块导杆的瞬时后退运动距离和速度相等，使固定在上下滑块导杆上的金刚砂线在循环往复切割工件时，工作长度始终保持恒定，装在上、下滑块导杆端部的金刚砂线就实现了对非金属工件的往复切割，且不会在工件的切口处形成堆丝和金刚砂线张力过大，甚至断丝现象。同时滑块导杆上有收放线装置，用于固定金刚砂线、更换金刚砂线和改变金刚砂线的工作段，浮动压料装置和固定托料装置压住非金属板材，以减小切割过程中非金属板材的振动，被切割板材的上料、下料和进给运动可由人工操作完成。下面按照整机组成，逐个加以说明。

1、齿轮传动装置在图1、图2和图3中都有描述，电机2通过联轴器3和轴承座4驱动主动齿轮11，带动上工作齿轮12和下工作齿轮13同向转动，主动齿轮11和工作齿轮12和13都固定在床身1上，两个工作齿轮12和13以过主动齿轮轴心线的水平面为基准对称布置安装。

2、曲柄滑块导杆机构在图1、图3和图4中都有描述，设在上工作齿轮12和下工作齿轮13上的曲柄轴15通过滚动轴承21和滑块导杆14上的工作槽，将工作齿轮的旋转运动转化为滑块导杆的直线往复运动；由于两个转向一致的几何尺寸相同的工作齿轮12和13上各有一根偏心距相同的位置相位差为180度的曲柄轴，上、下滑块导杆的工作槽通过滚动轴承21分别安装在两曲柄轴上，使得上滑块导杆的瞬时前进运动距离和速度与下滑块导杆的瞬时后退运动距离和速度相等，在金刚砂线循环往复切割工件时，工作长度始终保持不变。滑块导杆14的一端通过燕尾导槽与床身1连接，滑块导杆的另一端通过工作槽与安装在曲柄轴上的滚动轴承21连接，使用中要消除该工作槽与滚动轴承之间的连接间隙，要消除该滑块导杆与燕尾导槽之间的连接间隙(可以通过修磨间隙调整垫35来实现)，使得滑块导杆改变运动方向时，金刚砂线不产生振动或反向运动间隙。

当曲柄轴随工作齿轮旋转时，其转动的角速度为ω，曲柄轴在工作齿轮上的偏心距离为r，则在t时刻内，下滑块导杆前进的距离为s₁＝r+rcosωt；在t时间内，上滑块导杆前进的距离为s₂＝r+rcos(180+ωt)，则上下滑块导杆在任意时刻前进的距离和为常数2r，即上滑块导杆前进的距离和速度正好等于下滑块导杆后退的距离和速度，保证了切割过程中金刚砂线的长度不变，也就是说金刚砂线工作时不会被拉长或缩短，在切口处不会形成堆丝、砂线张力过大和断丝，整个金刚砂线切割时的工作行程为2r，当电动机转速和传动比确定后，手动金刚砂线切割机的切割速度与曲柄轴在工作齿轮上的偏心距离成正比。

3、收放线装置16在图1、图4、图5、图6和图7都有说明，金刚砂线38通过收放线装置连接在滑块导杆14上，随滑块导杆一起运动，收放线装置包括如图6所示的固定金刚砂线装置和图7所示的收放线装置，固定金刚砂线装置由一个带有防松装置的六角螺栓33和一个内六角圆柱头螺钉34构成，带有防松装置的六角螺栓在径向开有圆形通孔，其直径大于金刚砂线38的直径0.1～0.5mm，并且在圆形通孔至带有防松装置六角形螺钉头部中心间加工轴向内螺纹孔，刚好使内六角圆柱头螺钉34旋入，将金刚砂线38穿过圆形通孔并用旋紧的内六角圆柱头螺钉34压紧，通过旋转带有防松装置的六角螺栓33，张紧金刚砂线38，并使金刚砂线在工作过程中不发生相对移动，六角螺栓33的防松是通过螺母17实现；收放线装置由螺栓20、螺母17、垫圈19、套筒18组成，从圆形通孔中穿出的金刚砂线38缠绕在套筒18上，通过拧紧螺栓20、螺母17和垫圈19固定在滑块导杆14上，以防止套筒旋转运动。金刚砂线使用一段时间后就会失去继续加工能力，放松固定在上、下两滑块导杆上的螺栓20和螺母17以及内六角圆柱头螺钉34，旋转套筒，更换金刚砂线的工作段，调整完成后，再拧紧六角螺栓33、内六角圆柱头螺钉34和螺栓20，金刚砂线就可以继续加工工件了。

4、固定托料和浮动压料装置在图1、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14和图15中都有说明，在如图8、图9所示的固定托料装置的上部和如图11、图12所示的浮动压料装置底部安装有真空吸嘴5，该真空吸嘴连接真空气动回路，把切割过程所产生的微小颗粒和粉尘吸走排出，改善操作工人的劳动环境。其中如图8所示的固定托料装置是安装在固定工作台10中心的圆孔中，安装时要和在床身上部的如图11、图12所示的浮动压料装置对中，确保安装在固定托料装置的金刚砂线定位装置(如图15所示)和安装在浮动压料装置的金刚砂线定位装置(如图15所示)的走丝孔对中，注意这里的走丝孔是由两个相同的定位导轮31形成，在安装后的该段金刚砂线的中心线垂直于工作台，监控的小型摄像头37就安装在浮动压料装置的下部，操作人员可以在切割的过程中看清事先设定的切割轨迹进行送进加工；固定托料装置是由中间留有通孔的圆形安装底板、固定托料球机构36、真空吸嘴5、金刚砂线定位装置6和安装金刚砂线定位装置的空心圆柱台组成，中间留有通孔的圆形安装底板要安装在固定工作台上，金刚砂线就从该圆形安装底板的中间孔和金刚砂线定位装置中心和其对应的安装圆柱台的中心孔中通过，到达被切割的工件。固定托料球机构36是由如图10所示的结构构成，滚珠28、滚珠套29和钢球30就安装在固定托料架的凹球面里，对加工的非金属板材起到支撑作用；而如图11、12所示的浮动压料装置是由真空吸嘴5、金刚砂线定位装置6、空心气缸7、活动压料球机构9、金刚砂线定位装置和切割监视摄像头37构成，从加工工件出来的金刚砂线穿过金刚砂线定位装置和安装金刚砂线定位装置的圆柱台中心孔，经空心气缸里的空心气缸活塞和空心缸杆进入图16和图17所示的导丝轮结构。人工上料时，空心气缸会抬起，切割工件时，空心气缸会压下，活动压料球机构9会和固定托料球机构36在厚度方向压紧工件并定位。这里的活动压料球机构9是由如图13和图14所示的结构组成，包括弹簧27、滚珠28、滚珠套29、钢球30、凹球面托架和活动压料球缸体组成，通过弹簧提供预压力，减少被加工非金属板材加工时的振动噪声。

注意图15所示的金刚砂线定位装置是由定位导轮31、定位导轮支撑座32、端盖22、导丝轮支撑座23、毛毡圈24、导丝轮轴承25、对顶螺母26和金刚砂线38组成，定位导轮31的金刚砂线槽的大小与金刚砂线的直径相等，有两个几何尺寸一样的定位导轮31在定位导轮支撑座32等其它元件作用下，把金刚砂线38夹紧在两个定位导轮所形成的圆孔里。

5、金刚砂线的运丝机构是从下滑块导杆14的收放线装置16开始，金刚砂线的另一端穿过安装在床身下部的如图17所示的导丝轮结构，改变运动方向后，进入安装在固定工作台上的圆形安装底板的中间孔、金刚砂线定位装置及其安装该对应装置的圆柱台的中心孔中通过，到达被切割的工件，从加工工件出来的金刚砂线穿过金刚砂线定位装置和安装金刚砂线定位装置的圆柱台中心孔，经空心气缸里的空心气缸活塞和空心缸杆进入图16和图17所示的导丝轮结构，又一次改变运动方向后，另一端头就固定在上滑块导杆14的收放线装置16上。金刚砂线使用一段时间后就会失去继续加工能力，放松固定在上、下两滑块导杆上的螺栓20和螺母17以及内六角圆柱头螺钉34，旋转套筒，更换金刚砂线的工作段，调整完成后，再拧紧内六角圆柱头螺钉34、六角螺栓33和螺栓20，金刚砂线就可以继续加工工件了。这里的导丝轮结构如图17所示是由导丝轮机构8、端盖22、导丝轮支撑座23、毛毡圈24、导丝轮轴承25、对顶螺母26组成，起到一个改变金刚砂线运动方向的作用。

6、床身1和固定工作台10都是焊接件，具体结构和功能在图1有说明，起着载体的作用，其它装置都安装在这两部件上。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种手动金刚砂线切割机，其特征在于，包括床身、曲柄滑块导杆机构、收放线装置、固定托料装置、浮动压料装置和固定工作台；

在所述的床身上安装有一个电机，所述电机驱动主动齿轮旋转，所述的主动齿轮与两个结构尺寸相等的工作齿轮啮合，所述的两个工作齿轮上安装有相位相差180度且偏心距相等的两个曲柄轴，两个曲柄轴分别通过滚动轴承各自连接一个上滑块导杆和下滑块导杆，两个曲柄轴使得上滑块导杆的瞬时前进运动距离和速度与下滑块导杆的瞬时后退运动距离和速度相等，使固定在上下滑块导杆上的金刚砂线在循环往复切割工件时，工作长度始终保持不变；所述上滑块导杆和下滑块导杆上均有收放线装置，用于固定金刚砂线、更换金刚砂线和改变金刚砂线的工作段；所述的固定托料装置安装在固定工作台上，所述的浮动压料装置安装在机身上；固定托料装置和浮动压料装置用于压住非金属板材；

金刚砂线的一端固定在下滑块导杆收放线装置上，金刚砂线的另一端穿过安装在床身下部的导丝轮机构，穿过固定托料装置中心的孔和其上的金刚砂线定位装置，对非金属板材进行加工，接着穿过浮动压料装置上的金刚砂线定位装置和空心气缸中心孔，然后再穿过在床身上部的导丝轮机构，最后固定在上滑块导杆收放线装置上；

在所述的固定工作台中心有圆孔，用来安装下部固定托料装置的，安装时要和安装在床身上部的浮动压料装置对中，调整安装在固定托料装置的金刚砂线定位装置和安装在浮动压料装置的金刚砂线定位装置的走丝孔对中，所述的走丝孔是由两个相同的定位导轮形成，安装后的金刚砂线的中心线垂直于工作台；

所述的导丝轮机构的导轮的两端都有轴承配合，导轮的金刚砂线槽的大小与金刚砂线的直径相等；

所述工作台中心有圆孔，用来安装下部固定托料装置，安装时要和装在床身上部的浮动压料装置对中；用于监控的小型摄像头安装在浮动压料装置的下部，在切割的过程中看清事先设定的切割轨迹线加工工件。

2.如权利要求1所述的一种手动金刚砂线切割机，其特征在于，在固定托料装置的上部和浮动压料装置底部安装有真空吸嘴，该真空吸嘴连接真空气动回路，把切割过程所产生的微小颗粒和粉尘吸走排出。

3.如权利要求1所述的一种手动金刚砂线切割机，其特征在于，所述的主动齿轮和工作齿轮通过滚动轴承固定在床身上，两个相同的工作齿轮以过主动齿轮轴心线的水平面为基准对称安装。

4.如权利要求1所述的一种手动金刚砂线切割机，其特征在于，上、下滑块导杆的工作槽通过滚动轴承分别安装在两个曲柄轴上，使得上滑块导杆的前进运动距离和瞬时速度与下滑块导杆的后退运动距离和瞬时速度相等，使金刚砂线循环往复切割工件时，工作长度始终保持不变。

5.如权利要求1所述的一种手动金刚砂线切割机，其特征在于，所述的滑块导杆的一端通过燕尾导槽与床身连接，滑块导杆的另一端通过工作槽与安装在曲柄轴上的滚动轴承连接。

6.如权利要求1所述的一种手动金刚砂线切割机，其特征在于，所述的收放线装置包括固定线装置和放线装置；

所述的固定线装置由一个安装在滑块导杆上的带有防松装置的六角螺栓和一个内六角圆柱头螺钉构成，带有防松装置的六角螺栓在径向开有圆形通孔，其直径大于金刚砂线的直径0.1~0.5mm，并且在圆形通孔至带有防松装置六角形螺钉头部中心间加工轴向内螺纹孔，刚好使内六角圆柱头螺钉旋入，将金刚砂线穿过圆形通孔并用拧紧的内六角圆柱头螺钉压紧，通过旋转带有防松装置的六角螺栓，张紧金刚砂线，并使金刚砂线在工作过程中不发生相对移动；

所述的放线装置由螺栓、螺母、垫圈、套筒组成，所述的螺栓穿过滑块导杆通过螺母固定；在所述的螺栓上装有套筒，套筒与滑块导杆接触的面之间设有垫圈；从圆形通孔中穿出的金刚砂线缠绕在套筒上，通过螺栓、螺母和垫圈固定在滑块导杆上。

7.如权利要求6所述的一种手动金刚砂线切割机，其特征在于，所述的带有防松装置的六角螺栓以及防松装置中螺栓的轴线均与滑块导杆的轴线垂直；具体的，在所述的滑块导杆上设有一个凹槽，凹槽的底部设有一个贯穿滑块导杆的螺纹孔，带有防松装置的六角螺栓穿过该螺纹孔通过螺母固定，所述的螺母正好设置在该凹槽内。