CN107900454B - 使用线性锯加工板材的方法和数控锯床设备 - Google Patents

使用线性锯加工板材的方法和数控锯床设备 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种使用线性锯加工板材的方法和数控锯床设备。所述数控锯床设备包括：两个承载机构(11，12)，各自连接锯(80)的一端；至少一个控制电机(20)，用于调节所述两个承载机构(11，12)之间的距离；一对振动电机(31，32)，用于驱动所述锯(80)振动，其中，基于监测到的所述控制电机(20)的扭矩的变化来通过控制电机(20)调节所述两个承载机构(11，12)之间的距离。根据本发明实施例的板材加工方法和数控锯床设备，能够在加工时减少线性锯横向的弯曲或扭曲形变，也就相对稳定了线性锯横向加工时的位置精度，提升了线性锯往复切削加工的缝隙的位置精度及垂直度以及缝隙的加工品质。

Description

使用线性锯加工板材的方法和数控锯床设备
技术领域
本发明涉及板材加工领域，特别涉及使用线性锯加工板材的方法和数控锯床设备。
背景技术
目前市场上的刀模主要有木板刀模、塑料刀模、铁质或铝制刀模、亚克力刀模等等，但是最主要的刀模是木板刀模。木板刀模即是根据需要模切的产品形状在一定厚度的木板上依模切刀片的尺寸开出装刀缝隙，装刀缝隙的位置图与需要模切的产品保持一致，同时有过桥位来连接装刀缝隙的两边部分，以防止其脱落，然后再将刀片插入装刀缝隙中，刀模板上装刀的缝隙宽度要适应模切刀的宽度，缝隙壁两边和刀片紧密配合一致，达到固定模切刀的作用。
由于模切刀片厚度为0.45mm、0.53mm、0.71mm等，而产业中所用的木板的厚度一般为10～18mm左右，其中以18mm为最常用厚度。同时，用于加工刀模板的机械刀具直径太小且其刃长有限制，所以一般情况下，用机械刀具加工刀模板的有效厚度只能达到3mm～5mm左右。这样，采用机械刀具来加工刀模板，在刀模板的有效加工厚度上有很大的局限性。
特别是刀模板刀缝在安装模切刀片后，模切刀片刀刃的位置和需要与模切的图形保持一致，这就要求刀模板刀缝的位置精度越高越好，同时模切刀片插入刀缝后需要与刀模板保持垂直，以减少模切时模切刀片侧面的受力，模切刀片侧面受力后可能发生倾斜、变形，进而导致模切的位置精度降低。
通常在加工刀模板的刀缝时，刀缝的宽度(M)相对于刀缝的深度(H)来说很窄，刀缝深度(H)：刀缝宽度(M)＞10:1，因此要实现高精度加工刀模板的刀缝，目前适用的加工工具和加工手段非常有限，以最常见的厚度为18mm的刀模板上加工宽度为0.71mm的刀缝为例进行说明，如下：
第一种加工工艺，采用激光切割机非接触式加工刀模板刀缝。因为激光采用数控控制，且机器本身并不接触刀模板，所以刀缝的位置精度能得到保障，但是由于激光加工属于热加工，使用极高温度的激光束对刀模板进行烧结，烧结出来的刀缝宽度受激光的光路长短、环境的温度变化、激光发生器的稳定性、所加工的刀模板材质变化等诸多因素影响，导致刀缝宽度的精度得不到保障，而且激光加工后的刀缝两壁并不光滑，会在刀缝的两壁留下烧焦的碳质残渣，这些残渣在刀缝装刀后会因受力而掉落，使得刀缝变宽，影响了刀缝的夹紧力度，在刀模板进行模切加工时会使得模切刀片在刀缝中倾斜，甚至掉出，影响了刀模板模切的精度和品质，是激光加工刀模板的一大弊端。
第二种加工工艺，采用机械刀具接触式加工刀模板刀缝。机械刀具接触式加工通常是利用刀具本身的刚性，对材料进行切削加工，刀具的刚性保障了高加工精度的可能性。但是由于在厚度为18mm的刀模板上加工宽度为0.71mm的刀缝时刀模板刀缝的深宽比达到了25：1，远远大于10:1，由于现有机械刀具材质的局限，因此采用非常细长的机械刀具，如铣刀、钻头等等刚性的工具无法进行正常的切削加工，且刀具极容易断掉，每次切削量非常少，加工速度极其缓慢等等，不利因素很多。
目前较理想的加工工具和加工工艺是采用线性锯往复切削加工，可以实现在加工对象上加工出深宽比值大的缝隙，应用于刀模板加工时则可以在刀模板上加工出深宽比大的装刀缝。
采用线性锯进行往复切削加工时，一般线性锯本身的整体形状呈细而长的形状，在与线性锯线性方向垂直的横向方向(垂直于线性锯锯条延伸表面的方向)上刚性不足，只有在线性锯的两端加上合适的拉力，拉直并张紧线性锯，线性锯在与线性锯线性方向垂直的横向方向上才有一定的刚性，线性锯在与线性锯线性方向垂直的横向方向上才能利用线性锯锯齿切割加工对象执行往复切削加工，而此时线性锯的刚性主要体现在线性方向上，在与线性锯线性方向垂直的横向方向上线性锯容易受到外阻力的影响而发生弯曲、扭曲等形变，线性锯产生形变后，会造成线性锯在横向方向上产生加工位置的偏移，进而影响到加工对象上所加工缝隙的位置精度及垂直度，降低了线性锯加工的精度和加工的品质。
为了抵抗线性锯横向方向上所受外阻力的影响，减少线性锯发生弯曲、扭曲等形变，可以采用增强线性锯横向方向上刚性的方法。线性锯横向方向上的刚性主要和以下因素相关：(1)线性锯本身的材料与刚性相关的性能越好，则线性锯的刚性越好；(2)线性锯本身横向的尺寸(宽度)越大，则刚性越好；(3)线性锯在线性方向上所受到的拉力越大则线性锯在加工时横向方向上的刚性也越好，线性锯横向方向上的刚性与线性锯线性方向的拉力正相关。
现有的线性锯材料已非常普遍和成熟，短期内与刚性相关的材料性能无法有大的飞跃；线性锯作为线性加工工具，其本身横向的尺寸相对于线性方向的尺寸来说就不可能很大，特别是在加工深宽比值大的缝隙时更是如此；同时，线性锯的形状、尺寸和材料决定了线性锯的抗拉强度是有限度值的，线性锯线性方向上所受的拉力不能过大，当线性锯在线性方向上所受到的拉力达到线性锯抗拉强度的最大限度值时，线性锯就会被拉断或裂开。
同时在线性锯往复切削加工过程中，因其加工的往复特性，所以线性锯所受的外阻力是呈周期性变化波动的，且线性锯只能被动地承受周期性变化波动的外阻力冲击。在周期性变化波动的外阻力的影响下,线性锯会产生一种屈服现象，而且所受外阻力的波动越大时，线性锯产生的屈服现象越明显，线性锯的使用寿命就越短。
另外，随着线性锯所受的外阻力呈周期性变化波动，在外阻力的作用下，线性锯两端线性方向上的拉力也一直在发生变化，从而影响到线性锯往复加工时的横向方向上的位置精度，进而影响到所加工缝隙的各种位置精度。
在现有的采用线性锯往复切削加工应用中，通过两端夹具固定线性锯两端的位置，使得线性锯两端距离保持不变，在线性锯往复切削加工过程中，线性锯在线性锯横向方向上所受外阻力的作用下，会加大线性锯的张紧力(等于线性锯两端线性方向上的拉力)，当线性锯的张紧力超过线性锯本身抗拉强度的最大限度值后，线性锯就会被拉断或裂开。
另一方面，即使线性锯不被拉裂或断开，线性锯在线性锯横向方向上所受外阻力的作用下，由于线性锯自身的延展性，使得线性锯变长，同时发生弯曲、扭曲形变，造成线性锯在横向方向上产生加工位置的偏移，进而影响到加工对象上所加工缝隙的位置精度及垂直度，降低了线性锯加工的精度和加工的品质。例如，如图4A和图4B所示，线性锯在切削加工受到横向阻力(前进阻力)F时，会发生形变，线性锯在切削加工的前进方向上会产生向后的位置偏移S1，同时线性锯还会因阻力F及其它受力作用而朝线性锯的延伸方向的两侧产生不规则的S形的位置偏移S2，S1和S2的位置偏移导致切削加工出来的刀缝产生位置的偏移，影响刀缝的位置精度。
为了改善以上问题，可以使用弹性元件或阻尼器件(如油缸、气缸、拉簧、压簧等)来实现上述控制线性锯张紧力的方案。其优点是能够提供较恒定的拉力来缓冲拉力周期性的波动幅度，但是缺点也非常明显，主要是：由于弹性组件或阻尼器件，如油缸、气缸、拉簧、压簧等元件不能主动调节线性锯两端的拉力，而且它们产生的拉力不容易在线性锯往复运动中进行主动调节，调节起来非常困难，而且调节也不精准、非常模糊。更不能够实时精确地实现线性锯的拉力的主动实时调整，所以只能被动地在一定的范围内缓冲拉力的周期性变化波动幅度，并且由于线性锯及振动部件的高速往复运动，以及弹性组件或阻尼器件本身的弹性或阻尼性能，所以这种被动的缓冲还具有滞后性。
总而言之,使用弹性元件或阻尼器件只能够被动地、滞后地在一定的较模糊的范围内缓冲拉力的周期性变化波动幅度，所以使用弹性元件或阻尼器件(如油缸、气缸、拉簧、压簧等)来实现上述控制线性锯张紧力的方案对拉力的周期性变化波动幅度控制的不好，其波动的幅度较大，从而使得在使用线性锯进行加工前，为拉直并张紧线性锯而预先加载的拉力不能太大，否则在加工时加上拉力的波动幅度，非常容易超过线性锯的最大抗拉强度限度值。由于线性锯预先加载的拉力不大，波动幅度又非常大，这就非常影响线性锯切削加工的精度和加工的品质，从而使当前的线性锯切削加工精度一直处于较低状态与水平。
发明内容
根据本发明的一方面，提供了一种使用线性锯加工板材的方法，其包括：在使用线性锯加工板材时，通过监测用于控制线性锯两端拉力的伺服电机的扭矩来对线性锯两端的张紧力进行监控，当监测到伺服电机的扭矩变大或者大于预设阈值，迅速微调减少线性锯两端的距离，使伺服电机的扭矩恢复到或保持在预先设定的范围内，当监测到伺服电机的扭矩变小或者小于预设阈值，迅速微调增大线性锯两端的距离，使伺服电机的扭矩恢复到或保持在预先设定的范围内。
根据本发明实施例的使用线性锯加工板材的方法，例如，将伺服电机的扭矩预先设定为使得对线性锯两端的拉力尽量接近线性锯的抗拉强度的最大限度值。
根据本发明实施例的使用线性锯加工板材的方法，例如，通过伺服电机调节分别与线性锯的两端连接的两个承载机构的相对位置来调整线性锯两端的距离。
根据本发明实施例的使用线性锯加工板材的方法，例如，最高以微秒级为时间单位来监控和反馈伺服电机的扭矩，以毫秒级为时间单位来调整线性锯两端的距离。
根据本发明的另一方面，提供了一种数控锯床设备，其包括：两个承载机构，各自连接锯的一端；至少一个控制电机，用于调节两个承载机构之间的距离；一对振动电机，用于驱动锯振动，其中，基于监测到的控制电机的扭矩的变化来通过控制电机调节两个承载机构之间的距离。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，当监测到控制电机的扭矩变大或者大于预设阈值，利用控制电机调节两个承载机构之间的距离从而减少锯两端的距离，使控制电机的扭矩恢复到或保持在预先设定的范围内，当监测到控制电机的扭矩变小或者小于预设阈值，利用控制电机调节两个承载机构之间的距离从而增大锯两端的距离，使控制电机的扭矩恢复到或保持在预先设定的范围内。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，控制电机的扭矩被预先设定为使得对锯两端的拉力尽量接近该锯的抗拉强度的最大限度值。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，最高以微秒级为时间单位来监控和反馈控制电机的扭矩，以毫秒级为时间单位来调整锯两端的距离。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，在每个承载机构固定安装有一个夹持工具头，两个承载机构各自的夹持工具头固定夹持锯的一端。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，两个振动电机分别固定设置于两个承载机构，且分别对应驱动各个承载机构的夹持工具头，使得两个夹持工具头同步振动。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，在承载机构的夹持工具头旁边就近设置至少一个其它工具头。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，数控锯床设备包括用于固定加工对象的加工平台，使得两个承载机构相对分布于加工对象的上下两侧。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，数控锯床设备包括分别装载两个承载机构的两条梁，用于移动梁的电机，以及用于在梁上移动承载机构的电机。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，数控锯床设备包括用于驱动锯旋转的电机。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，包括两个控制电机，分别设置于两个承载机构。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，数控锯床设备包括具有狭缝结构的锯限位装置。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，数控锯床设备在加工位置或加工位置附近设置有吸尘装置。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，利用托杆、锁紧工具和压台中的一种或多种将加工对象固定于加工平台。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，数控锯床设备包括用于对数控锯床设备进行调节的手轮装置。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，锯是线性锯或曲线锯。
根据本发明实施例的数控锯床设备，例如，锯是具有避空部的线性锯。
根据本发明的又一方面，提供了一种板材，该板材是用前述的方法或者设备加工的。
根据本发明实施例的板材，例如，是刀模板。
根据本发明实施例的板材加工方法和数控锯床设备，能够在加工时减少线性锯横向的弯曲或扭曲形变，也就相对稳定了线性锯横向加工时的位置精度，提升了线性锯往复切削加工的缝隙的位置精度及垂直度以及缝隙的加工品质。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。
图1示意性地示出了根据本发明实施例的数控锯床设备；
图2是图1的局部放大视图；
图3从不同角度示出了图1所示的数控锯床设备的局部；
图4A和图4B从不同角度示意性地示出了线性锯受到垂直于其线性延伸方向的力时所发生的形变。
附图标记
11、12 承载机构
20 控制电机
31、32 振动电机
41 X轴电机
42 Y轴电机
43 C轴电机
50 加工平台
61 吸尘装置
62 限位装置
63 手轮装置
70 其它工具头
80 线性锯
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。
理论上，在线性锯的张紧力越大的情况下该线性锯横向方向上的刚性越好，其加工的缝隙的位置精度也越高。然而，当线性锯的张紧力超过线性锯本身抗拉强度的最大限度值后，线性锯就会被拉断或裂开，所以线性锯的张紧力及张紧力的波动幅度都必须控制在线性锯的最大抗拉强度限度值内。
在线性锯材料和尺寸有局限的情况下，根据本发明实施例的加工设备和加工方法，尽量加大线性锯线性方向的拉力，使该拉力尽量接近线性锯抗拉强度的最大限度值，并保持该拉力，从而达到、增强并保持线性锯横向方向上的刚性，抵抗线性锯横向方向上所受外阻力的影响，减少线性锯发生弯曲、扭曲等形变，提高线性锯加工的精度和加工的品质。
具体地，通过新的数控锯床设备和控制方案使得线性锯的两端一直通过固定线性锯两端的装置反向拉紧，并使得作用在线性锯上的张紧力在线性锯加工的过程中尽量保持相对稳定，而减少锯条对其两端拉力的周期性变化波动的幅度，将张紧力控制在线性锯抗拉强度的最大限度值内，从而能够增加线性锯横向的刚性，抵抗线性锯横向方向上所受外阻力，减少线性锯横向的弯曲或扭曲形变，也就相对稳定了线性锯横向加工时的位置精度，提升了线性锯往复切削加工的缝隙的位置精度及垂直度以及缝隙的加工品质。
更具体地，在加工过程中，线性锯所受横向方向上的外力在不断变化，要保持线性锯两端的张紧力尽量稳定，需要对线性锯两端的张紧力进行监视和检测，根据监视和检测的结果来迅速调节线性锯的两端距离，从而达到保持线性锯两端张紧力的目的。根据本发明实施例的板材加工设备和加工方法，通过监控伺服电机的扭矩来监测线性锯两端的张紧力，在线性锯进行切削加工而受到横向方向的阻力时，线性锯发生弯曲、扭曲等形变，从而线性锯两端拉力增加，导致两端的张紧力增大，伺服电机的扭矩也会相应增加来平衡增大的张紧力，数控锯床控制系统监控到伺服电机扭矩的变大后，迅速微调减少线性锯两端承载机构的相对位置，使控制拉力的伺服电机的扭矩恢复到预先设定的数值范围内，从而使线性锯的张紧力变化精确地稳定在一个非常小的数值范围内；反之亦然，当线性锯两端拉力减小，伺服电机为保持线性锯两端的位置所需的扭矩变小，数控锯床控制系统监控到伺服电机扭矩的变小后，迅速微调增大线性锯两端承载机构的相对位置，使控制拉力的伺服电机的扭矩恢复到预先设定的数值范围内，从而将线性锯的张紧力变化精确地控制在一个非常小的数值范围内。正由于拉力的波动幅度很小，就可以将线性锯的加工预加载拉力设定在接近线性锯抗拉强度的最大限度值，而预加载拉力的提升可以大大减少线性锯在往复切削加工时发生弯曲或扭曲形变，就能够提升线性锯往复切削加工的品质，使线性锯往复切削加工的精度大幅提高。对于线性锯两端拉力变小的情形，例如，线性锯的避空部通过加工槽、加工时遇到加工对象硬度变小的部分、加工时加工位置从偏移位置回复到正确位置等等。
根据本发明的实施例，在数控锯床执行线性锯的振动往复加工前，通过控制电机控制线性锯两端的相对位置移动来拉伸线性锯，电机扭矩达到预先设定的数值，从而使线性锯沿Z轴方向(线性锯延伸方向)的张紧力等于预先设定的拉力；此时，控制电机沿Z轴方向保持相对固定，线性锯开始沿Z轴方向往复振动，并开始锯切加工。在数控锯床执行线性锯振动加工时，由于线性锯与加工的材料间产生摩擦阻力，摩擦阻力会使线性锯产生更大的张紧力而作用于控制电机，因此控制电机的扭矩会增加以平衡线性锯的张紧力，监控此时的控制电机的扭矩，如果控制电机的扭矩变大，则微调整线性锯两端承载机构之间的位置，缩短线性锯被承载机构夹持的两端之间沿Z轴方向的相对位置，从而使控制电机扭矩恢复至预先设定的数值范围内。在数控锯床执行线性锯振动加工时，如果线性锯作用于控制电机的拉力变小，因为控制电机沿Z轴方向的位置保持相对固定，因此控制电机的扭矩会减少以平衡线性锯的张紧力，监控此时的控制电机的扭矩，如果控制电机的扭矩变小，则微调线性锯两端承载机构之间的位置，增大线性锯两端的相对位置，从而使控制电机扭矩恢复至预先设定的数值范围内。
图1示出了根据本发明实施例的数控锯床设备；图2是图1的局部放大视图，通过图2可以更清晰地看到图1所示数控锯床用于夹持线性锯的夹持工具头及安装该夹持工具头的承载机构。
如图1所示，该数控锯床设备包括：两个承载机构11和12，用于调节承载机构11和12之间的相对距离的控制电机20，以及用于驱动线性锯在其延伸方向振动的一对振动电机31和32。
在每个承载机构固定安装有一个夹持工具头，两个承载机构11和12各自的夹持工具头固定夹持线性锯80的一端。根据本发明实施例的数控锯床设备，可以实现夹持工具头对线性锯端部的自动夹持：一方面，夹持工具头可以随承载机构移动而移动到线性锯延伸方向上的预定位置，然后在线性锯延伸方向上移动并连接固定线性锯端部；另一方面，夹持工具头可以具有夹紧结构，以夹紧的方式连接固定线性锯的端部，使得在对该端部施加很大拉力的情况下线性锯端部也不会相对于夹持工具头发生任何位置变化，但根据本发明实施例的方案，连接固定方式也可以不限于夹紧，还可以采用对位卡接锁紧等方式。
控制电机20首先用于提供两个承载机构11和12对线性锯80两端的张紧力。在承载机构11和12各自的夹持工具头分别夹持固定线性锯80的两端(图1和图3中的上下两端)后，由控制电机20输出扭矩从而对线性锯80的端部施加拉力(即张紧力)，该拉力F0可以是预定值，例如，接近但小于线性锯抗拉强度的最大限度值Fmax。当控制电机20输出扭矩使得线性锯80的两端的张紧力为F0时，线性锯被夹持工具头所夹持的两端点之间的距离可记为L0，作为初始长度。由于夹持工具头所夹持的线性锯的端部的位置可以不是线性锯最远端位置，因此该初始长度可以与线性锯的最大物理长度不同，不过，该初始长度可以包含了因施加拉力F0而造成的线性锯的拉伸形变(尽管这种拉伸形变量可能很小)。
在用线性锯对加工对象进行加工时，由于加工对象对线性锯的摩擦力等作用力，如前所分析的，线性锯在其横向方向(垂直于线性延伸方向)受力，使得对线性锯两端的拉力增加，于是线性锯对于两夹持工具头的拉力也增加，将拉力变化量记为ΔF，则拉力(或张紧力)的当前值为F0+ΔF(这里只分析力的大小)，于是随着拉力的加大，与之平衡的控制电机20的扭矩也加大，数控锯床设备的控制系统监测该扭矩的变化，并将该扭矩的变化控制在一定范围之内，从而使得拉力变化量ΔF<Fmax-F0。
数控锯床设备的控制系统对于控制电机20扭矩的调整控制可以是实时的，即随着设备的启动而对控制电机扭矩进行控制和根据需要进行调整；或者可以是条件触发的，例如当检测到扭矩变化时才开始对扭矩进行监控，具体举例而言，可以在检测到扭矩变化量超出一定阈值时开始根据需要调整扭矩，也就是说，如果扭矩变化比较小，没有达到预设阈值，那么设备控制系统继续监测扭矩，但不会启动对扭矩的调整。设备控制系统以很小的时间间隔对控制电机20的扭矩进行监控。例如，调整线性锯两端的距离以毫秒(ms)为时间单位，而监控和反馈控制电机20的扭矩最高以微秒(μs)为时间单位。
承载机构11的夹持工具头和承载机构12的夹持工具头分别固定连接线性锯80的一端。承载机构11和12在控制电机20的作用下可以调整两者在线性锯延伸方向上的相对距离(位置)，于是调整其各自的夹持工具头在线性锯延伸方向上的相对距离(位置)，从而调整线性锯两端的距离。
分别设置于承载机构11和承载机构12的振动电机31和振动电机32使得承载机构11的夹持工具头和承载机构12的夹持工具头同步振动。具体地，振动电机31和的振动电机32分别对应驱动承载机构11的夹持工具头和承载机构12的夹持工具头，使得承载机构11和承载机构12分别在设定的振动行程内振动(随滑块在滑杆或滑轨上往复滑动)，并使得该振动同步且振动幅度相同。例如，振动电机31和的振动电机32各自具有偏心轴结构，来实现上述振动。
在线性锯的加工过程中，控制电机20对承载机构11和12之间的距离进行调整控制，从而改变两夹持端间的线性锯长度，由于振动电机31和振动电机32分别固定设置于承载机构11和承载机构12，因此，振动电机31和振动电机32之间的距离也随着承载机构11和承载机构12之间的距离变化而变化。这样，振动电机31和振动电机32分别对于各自所作用的夹持工具头的施力点之间的距离也是随着对应承载机构11和承载机构12之间距离的微调而调整的，也就是说，线性锯两端的距离的微小变化与振动电机31和振动电机32之间的距离变化是同步的，因此可以保证振动电机31和振动电机32的同步振动不变，仍使得线性锯两端同步振动。
在根据本发明实施例的具体方案中，例如，对于18mm厚的刀模板加工，振动电机的振动频率为每分钟2800次左右，其行程约为20mm，而控制电机对于承载机构之间距离的微幅调整范围在0.01～0.02mm，并且控制电机对承载机构之间距离的调整速率相对于振动电机的振动速率更快。因此，承载机构之间的距离调整变化量等于振动电机之间的距离的调整变化量(也等于线性锯两端距离的调整变化量)，且相对于线性锯振动行程而言是微不足道的，并且对于该变化量的调整速度也快于线性锯的振动频率，因此用控制电机对承载机构位置的调整基本不会对振动电机的同步振动造成影响因而不需要因为承载机构之间距离的变化而对振动电机进行额外的调整控制。
基于上述设备结构，可以实现(1)两个承载机构相互独立；(2)通过控制两个承载机构之间的距离可以通过线性锯实现两个承载机构之间的刚性连接，或者说保持线性锯在横向方向的刚性；(3)线性锯加工时两个承载机构的两个夹持工具头同步振动。
如前所述，数控锯床执行振动加工时，两个承载机构的相对距离并不一直保持在一个固定的值，而是动态变化的。加工时，线性锯因受摩擦阻力而发生拉力变化，数控锯床设备监控控制电机的扭矩，通过控制电机动态调整控制电机端的承载机构与远端承载机构的相对位置来动态调整线性锯的张紧力，并使这个张紧力维持在一定的范围内。因为数控锯床执行振动加工时两个承载机构的相对距离是动态变化的，因此两个承载机构是相互独立的。
在数控锯床不执行振动加工时，两个承载机构也是分别独立运行。承载机构用于固定线性锯的夹持工具头具有自动夹持和固定线性锯、自动释放线性锯的功能。在释放线性锯时，控制电机远端的夹持工具头释放线性锯的对应端，控制电机带动其近端的承载机构连同该承载机构的夹持工具头所固定的线性锯，相对另一个承载机构沿线性锯的线性延伸方向(Z轴方向)作远离该未夹持线性锯的承载机构的运动(反向运动)，从而使得线性锯退出加工对象上的加工槽或离开加工对象，然后进入下一次加工的初始位置或最初的准备位置。在固定线性锯时，控制电机带动其近端的承载机构连同该承载机构的夹持工具头所固定的线性锯，相对另一个承载机构沿线性锯的线性延伸方向(Z轴方向)作接近该夹持线性锯的承载机构的运动(反向运动)，并将线性锯送入到该远端承载机构的夹持工具头的线性锯固定位置(线性锯在待加工板材的边缘跨越板材的厚度或者穿过待加工板材上的预留加工孔或者加工槽，从而到达预定加工位置)，然后该远端承载机构的夹持工具头自动夹持和固定线性锯的一端，控制电机调整两个承载机构之间的相对位置，通常是略微加大两个承载机构之间的距离，以设置线性锯两端的张紧力，如前所述，使得该张紧力接近线性锯抗拉强度的最大限度值。接下来即可通过振动电机的同步振动以及控制电机的实时调整来控制线性锯对待加工板材进行切割。
通过控制两个承载机构之间的距离可以用线性锯实现两个承载机构之间的刚性连接，或者说保持线性锯在横向方向的刚性。刚性固定设置于两个承载机构的各自的夹持工具头分别夹持固定线性锯的两端，提供张紧线性锯的张紧力，与线性锯对夹持工具头的拉力形成平衡，线性锯对夹持工具头的拉力刚性传递至承载机构，使得两个承载机构之间形成刚性连接。通过控制电机调整两个承载机构之间的距离，可以保持线性锯在垂直于其线性延伸方向(横向方向)上的刚性。
相比于通过油缸、气缸、压簧、弹簧等有阻尼或弹性的元件来提供对线性锯的拉力的方案，通过控制两个承载机构之间的距离来保持加工时线性锯在横向方向的刚性，能够大大减少线性锯在锯切加工时发生弯曲形变，减少加工的位置精度偏差，提高数控锯床线性锯锯切加工的品质。并且由于可以通过调整线性锯两端之间的距离来使得线性锯的张紧力保持在略低于线性锯抗拉强度的最大限度值的较小范围内，因而能够减少因线性锯因张紧力过大而断裂损坏的情况，保障数控锯床线性锯锯切加工顺利进行。
在数控锯床执行振动加工时，两个承载机构的夹持工具头沿着与线性锯的延伸方向或者与该延伸方向平行的方向振动，且两个夹持工具头之间的距离(相对于振动的幅度)仅会发生微小的调整，因此两个夹持工具头的振动仍然是同步的，即两个夹持工具头在振动时振动频率相同、振动振幅相同、振动的开始时间相同以及振动的停止时间相同。从而刚性连接的两个夹持工具头带动线性锯80两端的振动也是同步的，即线性锯80两端在两个夹持工具头的带动下同步振动，振动时其振动的频率相同、振动的振幅相同、振动的开始时间相同、振动的停止时间相同。用于分别驱动两个夹持工具头振动的两个振动电机31和32可以分别固定安装于承载机构11和12，如图1所示的方案；也可以不固定安装于各自对应的承载机构，而通过对振动电机的控制来抵消调节两个承载机构11和12之间的距离对振动带来的影响。
如图1所示的数控锯床设备，还可以设置用于固定加工对象的加工平台50，使得两个承载机构11和12以及各自的夹持工具头相对分布于加工对象的上下两侧。此外，数控锯床设备还可以设置用于驱动线性锯沿X轴、Y轴方向移动的X轴电机41和Y轴电机42，以及用于驱动线性锯沿线性锯线性延伸方向旋转的C轴电机43。
此处的X轴方向和Y轴方向是与前述的Z轴方向对应的，是与线性锯延伸方向垂直的平面内的参照系，因而X轴电机41和Y轴电机42用于控制线性锯在该平面内的移动，并且由于线性锯的两端固定连接于两个承载机构，因此实际上是X轴电机和Y轴电机驱动承载机构移动。
例如，数控锯床执行振动加工时，分别装载两个承载机构11和12的横梁可以在X轴电机41的驱动下沿各自轨道滑动，使得可以带动两个固定夹持工具头以及线性锯80沿X轴同步移动，并且Y轴电机42可以驱动对应的承载机构在其所在的横梁上滑动，使得可以带动两个固定夹持工具头以及线性锯80沿Y轴同步移动。对于线性锯80为锯条的情况，X轴方向可以是锯齿延伸的方向，这样，线性锯沿X轴方向前进或者后退可对应于锯齿在加工对象的加工槽加工方向上的前进或者后退。
考虑到上下两条横梁的同步移动以及横梁连同其上安装的承载机构、振动电机、控制电机等的总重比较大，因此，可以设置两对X轴电机来分别驱动上横梁和下横梁来实现上下横梁的同步移动；也可以采用图1所示的方案，用一对(两个)X轴电机来驱动加工平台50沿滑动轨道在X轴方向上的移动，从而上下横梁可以同步地相对于加工平台50上固定的加工对象(例如板材)沿X轴方向移动。
可选地，在上横梁和下横梁的各自一端或者两端设置Y轴电机42，用于对应地驱动横梁上装载的承载机构连同固定安装于承载机构的控制电机、夹持工具头、振动电机等在横梁上设置的滑轨上滑动，并且上下横梁的承载机构是同步移动的，因此使得线性锯沿Y轴方向移动。也就是说，用一个或者一对Y轴电机来驱动一个承载机构在Y轴方向的移动。
两个C轴电机43分别设置于两个承载机构11和12，每个C轴电机驱动夹持工具头沿C轴旋转，从而带动线性锯80的两端同步沿C轴旋转。C轴即线性锯的旋转轴，例如，对于线性锯80是锯条的情况，线性锯的旋转轴可以是其最大宽度的中轴线，这样便于在加工槽转弯处的旋转切削；又例如，对于线性锯80是绳锯的情况，线性锯的旋转轴是其中心线，并且C轴电机还可以用于驱动线性锯80的旋转切削。
根据本发明实施例的数控锯床，可选地，可以设置两个控制电机20，分别设置于承载机构11和承载机构12，即相对地设置在加工平台50的两侧。采用两个控制电机20使得两个承载机构11和12的每一个都可以主动做在Z轴方向或者平行于Z轴方向接近或者远离另一个的运动，调节可以更快，移动空间也更大，并且可以通过两个控制电机的差动控制来进行更精密的承载机构之间的距离调节。
根据本发明实施例的数控锯床，可选地，在承载机构的夹持工具头旁边还可以就近设置多个其它工具头，以辅助或者取代线性锯进行加工，这种替换可以通过数控锯床的控制系统进行控制也可以采用手动操作。这些工具头可以是钻头工具、铣刀工具、冲头工具、打磨工具、圆盘锯工具、绘图工具之中的任意工具，执行相对应的加工作业。如加工刀模板时，在每个承载机构设置三个工具头，如图1所示。通过电机移动承载机构从而调整这些工具头相对于加工对象的位置，并且可以通过前述的各个电机或者其它伺服电机来驱动这些工具头进行工作。数控锯床可以根据数控信号调整工具头的运动位置和角度，从而调整加工角度。
根据本发明实施例的数控锯床，可选地，还可以包括线性锯限位装置62，如图2所示。数控锯床在执行线性锯振动加工的时候，如果需要从加工对象中间开始加工，则需要预先在加工对象中间执行钻孔的作业，然后使得线性锯穿过所钻孔位，由于线性锯的结构细长，因此可以设置线性锯限位装置协助线性锯通过所钻孔位。线性锯限位装置62可以是具有狭缝结构的部件，该狭缝的宽度可以略大于线性锯的厚度(特别是对于线性锯为锯条的情况)，这样，通过该狭缝结构的限位作用可以辅助线性锯的相应部分穿过所述孔位，使得线性锯的悬空端到达另一侧的承载机构，由夹持工具头固定连接。
另一方面，在线性锯执行振动加工时，无论是否从加工对象的中间开始加工与否，该限位装置都能在线性锯进行往返振动加工时对线性锯的位置进行限位，从而能加强线性锯横向的刚性，限制线性锯的加工位置偏离，进一步提高线性锯切割加工刀缝的位置精度。
线性锯执行振动加工时，会产生大量的加工对象碎屑，因此可以在加工位置或加工位置附近设置吸尘装置61，该吸尘装置61的吸风口在加工时基本贴近加工对象和加工平台，且几乎遮蔽了整个加工位置，再利用吸风泵和吸风管把加工时产生的碎屑吸附收集，从而保持加工环境的干净整洁。吸尘装置61根据需要也可以设置于加工平台50的两边，吸附收集加工对象碎屑更彻底。吸尘装置61还可以随着加工位置的移动而同步移动。也可以设置多个吸尘装置。
加工平台50固定加工对象(例如待加工板材)的方式视加工对象和加工需求而有所不同。对于加工刀模板而言，例如，如图1所示，用托杆从加工平台一边的边缘固定托住加工对象，用锁紧工具将加工对象压住在压杆上，托台在加工位置附近托住加工对象；采用压台从加工平台的另一边压住加工对象，并用压台在加工位置附近压住加工对象；数控锯床执行加工时，压台和托台固定加工对象，并且加工平台50可以随着线性锯等加工工具一起运动或者相对于加工工具运动，例如，沿X轴、Y轴同步移动。
根据需要，也可以采用托台从加工平台的一边固定托住加工对象；托杆从加工对象的另一边固定压住加工对象，固定材料的锁紧工具从压杆和加工平台上托顶住加工对象，托台在加工位置附近托住加工对象；采用压台从加工平台的另一边压住加工对象，压台在在加工位置附近压住加工对象。
根据需要，还可以设置专用的水平托板，水平托板用于固定装夹加工对象，托板和加工对象一起固定在加工平台上，利用托板的平整特征，使置于上面的加工对象更加平整，为加工对象在锯切加工之外，便于数控锯床执行要求更高的钻、铣、冲、磨、绘图等加工；也适用于数控锯床对一些软质材料的加工，如在刀模咪纸(绘图纸)上绘图、制作刀模板底模等。
根据本发明实施例的数控锯床，可选地，还可以包括手轮装置63，如图3所示，手轮装置63用于辅助操作人员手动操作数控锯床，可以在方便观察的同时调节各加工工具的位置以及加工细节。
根据本发明实施例的数控锯床，所使用的锯可以是线性锯(锯条、绳锯)、曲线锯等。其中，线性锯可以是本申请人所提交的PCT国际申请(国际公布号WO2016062249A1)中所公开的线性锯，该线性锯包括用于沿着所述线性锯的线性延伸方向切削加工对象并且在该加工对象上生成加工槽的加工部，以及避空部，该避空部被设置为使得线性锯在通过加工槽的过程中，该线性锯全部不与加工槽接触或者不受到来自加工槽的作用力。更具体地，避空部的长度大于加工对象的厚度，避空部的宽度小于加工部的最大宽度，并且避空部的厚度小于加工部的最大加工宽度；还可以，加工部的最大加工宽度等于加工部的锯齿厚度或者加工部的锯齿开路后的最大厚度；亦或者，加工部的最大加工宽度与避空部的厚度之差大于在该避空部通过加工对象之前线性锯在避空部的厚度方向上产生的弯曲偏移量。
此外，可以根据加工需要来设计调整避空部的尺寸参数，例如，加工刀模板时，在刀模板的厚度为18mm，加工槽的宽度为0.71mm的情况下，线性锯避空部的长度为16mm～27mm，优选的长度为24mm～26mm，这样的选择可以有更好的综合加工效率和效果。
下面，以加工刀模板为例说明利用本发明实施例的数控锯床对加工对象进行加工的加工方法。除了线性锯往复切削之外，刀模板加工的主要工艺通常还可以包括：
(1)从刀模板中间开始加工刀缝：需要在刀模板上钻孔，并把线性锯穿过所钻孔位；
(2)加工刀模板桥位：需要多次在刀模板上钻孔，并多次把线性锯穿过所钻孔位；
(3)加工刀模板半桥位：需要在刀模板上使用铣刀铣切加工；
(4)在刀模板的两面进行雕铣：需要从刀模板两边进行雕铣加工；
(5)在刀模板上写字：需要在刀模板上写字记录刀模板的相关信息。
为实现上述工艺的一种或多种，可以采用如下加工方法：
在该加工方法中，使用的工具组合包括：线性锯(或曲线锯)+辅助工具(钻头工具/铣刀工具/冲头工具，打磨工具，笔头工具)。
1、加工刀模板的加工对象是板型材料，将加工对象置于数控锯床的加工平台上。
2、依据加工对象的大小，移动加工平台的托杆，托杆从加工对象的四周或边上固定托住加工对象，托杆上和加工平台上的锁紧工具从加工对象的四周或边上锁紧固定、并压住加工对象；托台在加工位置附近托住加工对象；采用压台从加工平台的另一边压住加工对象，压台在在加工位置附近压住加工对象；数控锯床执行加工时，压台和托台可随着加工工具一起同步移动。
3、数控锯床的钻头工具/铣刀工具/冲头工具在刀模板需要加工的位置加工出所需的钻孔孔位，以便线性锯穿过刀模板。
4、位于一侧的承载机构的夹持工具头固定线性锯的一端，带动线性锯移动到钻孔位置，通过活动的线性锯限位装置夹持线性锯的另一端，同步移动到钻孔位置，这样即使线性锯之前有因受到外力影响已经发生形变，也能保障线性锯的另一端准确对准钻孔孔位，扶持线性锯准确穿过孔位，由于线性锯限位装置的扶持作用，线性锯的另一端穿过孔位后，其形变也能被纠正，有利于另一侧的承载机构的夹持工具头上的锁紧装置快速准确地锁紧线性锯的另一端。
5、锁紧固定线性锯后，数控锯床通过控制电机调整承载机构的位置，拉伸线性锯，控制电机扭矩达到预先设定的数值，从而使线性锯沿Z轴方向的张紧力等于预先设定的拉力值，该拉力值使得线性锯具有一定强度的张紧，而同时不会拉断线性锯；此时，控制电机沿Z轴方向保持相对固定，线性锯开始沿Z轴方向往复振动，并开始锯切加工。
6、在数控锯床执行线性锯振动加工时，由于线性锯与加工的材料间产生摩擦阻力，摩擦阻力会使线性锯产生更大的张紧力作用于控制电机上，因为控制电机沿Z轴方向的位置保持相对固定，因此控制电机的扭矩会增加以平衡线性锯的张紧力，监控此时的控制电机的扭矩，如果控制电机扭矩变大，则通过控制电机微调线性锯两端承载机构之间的位置，缩短线性锯两端承载机构之间沿Z轴方向的相对位置，从而使控制电机扭矩恢复至预先设定的数值范围内。
7、在数控锯床执行线性锯振动加工时，如果线性锯作用于控制电机的拉力变小，由于控制电机沿Z轴方向的位置保持相对固定，因此控制电机的扭矩会减少以平衡线性锯的张紧力，监控此时的控制电机的扭矩，如果控制电机扭矩变小，则微调线性锯两端承载机构之间的位置，增大线性锯两端承载机构之间沿Z轴方向的相对位置，从而使控制电机扭矩恢复至预先设定的数值范围内。
8、加工完一段刀模板刀缝后，两个承载机构的夹持工具头同步停止振动，且可以暂停监控控制电机的扭矩变化以及通过控制电机对承载机构的位置进行调整，一个承载机构的夹持工具头的锁紧装置快速释放线性锯的一端，在控制电机的带动下，夹持工具头带动线性锯从刀缝的结束位置退出刀模板的加工位置，一段刀模板刀缝加工结束。
9、线性锯退出刀模板的加工位置时，另一个承载机构的夹持工具头固定夹持线性锯的一端，线性锯限位装置扶持线性锯的另一端。夹持工具头带动线性锯，与线性锯限位装置和线性锯的另一端一起移动，过桥位后，到达另一段刀模板刀缝的开始加工位置，准备开始另一段刀模板刀缝的加工。
10、待刀模板上所有需要加工的刀模板刀缝加工完毕后，数控锯床根据需要执行刀模板的辅助加工。例如，根据需要利用其它工具头70中的一个铣刀工具可以有选择地进行半桥位铣切加工，在桥位位置铣削出所需的半桥位刀缝；根据需要利用工具头70中的铣刀工具有选择地对刀模板进行雕铣加工，雕铣加工可以从刀模板的两面分别进行；根据需要利用工具头70中的笔头工具可以有选择地在刀模板上写字，记录刀模板的相关信息。
11、利用工具头70中的铣刀工具把所需的刀模板从材料上切削下来。至此数控锯床加工刀模板的加工完毕。
上述步骤中的铣刀工具可以是相同的铣刀工具也可以是不同的铣刀工具。例如，铣削半桥位的铣刀与对刀模板进行雕铣加工的铣刀或者将所需的刀模板从材料上切削下来的铣刀可以不同。例如，铣削半桥位时，半桥位的缝宽为0.71mm，因而铣刀直径需要适合加工0.71mm的规格，但这样的铣刀对于大切削量的雕铣加工或者把加工好的刀模板从整张木板上切割下来而言效率比较低，因而可以更换其他更大规格的铣刀。
上述加工方法中的各个步骤的内容及顺序是可以根据实际加工需要取舍和调整的。
还可以使用如下的加工方法：
使用的工具组合包括：线性锯(曲线锯)+圆盘锯(直线锯)+辅助工具(钻头工具/铣刀工具/冲头工具，打磨工具，笔头工具)。
1、加工刀模板的加工对象是板型材料，将加工对象置于数控锯床的加工平台上。
2、依据加工对象的大小，移动加工平台的托杆，托杆从加工对象的四周或边上固定托住加工对象，托杆上和加工平台上的锁紧工具从加工对象的四周或边上锁紧固定、并压住加工对象；托台在加工位置附近托住加工对象；采用压台从加工平台的另一边压住加工对象，压台在在加工位置附近压住加工对象；数控锯床执行振动加工时，压台和托台可以随着加工工具一起同步移动。
3、数控锯床的钻头工具/铣刀工具/冲头工具在刀模板需要加工的位置加工出所需的钻孔孔位，以便线性锯穿过刀模板。
4、夹持工具头固定线性锯的一端，带动线性锯移动到钻孔位置，通过活动的线性锯限位装置夹持线性锯的另一端，同步移动到钻孔位置，这样即使线性锯之前有因受到外力影响已经发生形变，也能保障线性锯的另一端准确对准钻孔孔位，扶持线性锯准确穿过孔位，由于线性锯限位装置的扶持作用，线性锯的另一端穿过孔位后，其形变也能被纠正，有利于另一端夹持工具头上的锁紧装置快速准确地锁紧线性锯的另一端。
5、锁紧固定线性锯后，数控锯床通过控制电机调整承载机构的位置，拉伸线性锯，电机扭矩达到预先设定的数值，从而使线性锯沿Z轴方向的张紧力等于预先设定的拉力值，该拉力值使得线性锯具有一定强度的张紧，而同时不会拉断线性锯；此时，控制电机沿Z轴方向保持相对固定，线性锯开始沿Z轴方向往复振动，并开始锯切加工。首先利用数控锯床加工出所有的曲线型，弧线型，短线型刀缝。
6、在数控锯床执行线性锯振动加工时，由于线性锯与加工的材料间产生摩擦阻力，摩擦阻力会使线性锯产生更大的张紧力作用于控制电机上，因为控制电机沿Z轴方向的位置保持相对固定，因此控制电机的扭矩会增加以平衡线性锯的张紧力，监控此时的控制电机的扭矩，如果控制电机扭矩变大，则微调线性锯两端承载机构之间的位置，缩短线性锯两端承载机构之间沿Z轴方向的相对位置，从而使控制电机扭矩恢复至预先设定的数值范围内。
7、在数控锯床执行线性锯振动加工时，线性锯作用于控制电机的张紧力变小，因为控制电机沿Z轴方向的位置保持相对固定，因此控制电机的扭矩会减少以平衡线性锯的张紧力，监控此时的控制电机的扭矩，如果控制电机扭矩变小，则微调线性锯两端承载机构之间的位置，增大线性锯两端承载机构之间沿Z轴方向的相对位置，从而使控制电机扭矩恢复至预先设定的数值范围内。
8、加工完一段刀模板刀缝后，两个承载机构的夹持工具头同步停止振动，且可以暂停监控控制电机的扭矩变化以及通过控制电机对承载机构的位置进行调整，一侧的夹持工具头上的锁紧装置快速释放线性锯的一端，在控制电机的带动下，夹持工具头带动线性锯从该刀缝的加工结束位置退出刀模板的加工位置，一段刀模板刀缝加工结束。
9、线性锯退出刀模板的加工位置时，一侧的夹持工具头固定夹持线性锯的一端，线性锯限位装置扶持线性锯的另一端。夹持工具头带动线性锯，与线性锯限位装置和线性锯的另一端一起移动，过桥位后，到达从另一段刀模板刀缝的开始加工位置，准备开始另一段刀模板刀缝的加工。
10、待刀模板上所有需要加工的曲线型、弧线型、短线型刀缝加工完毕后，数控锯床根据需要利用工具头70中的一个圆盘锯工具，开始加工较长的直线型刀缝。
11、圆盘锯工具对刀缝线型中的较长的直线型刀缝进行高速切削加工，完成大部分刀缝加工作业，其余圆盘锯工具不能进行加工的直线型刀缝的两端残留R角型未加工部分则利用工具头中的一个铣刀工具进行加工或者再利用线性锯进行加工。
12、待刀模板上所有需要加工的刀缝全部加工完毕后，数控锯床根据需要执行刀模板的辅助加工。根据需要利用工具头70中的一个铣刀工具可以有选择地进行半桥位铣切加工，在桥位位置铣削出所需的半桥位刀缝；根据需要利用工具头70中的铣刀工具可以有选择地对刀模板进行雕铣加工，雕铣加工可以从刀模板的两面分别进行；根据需要利用工具头70中的笔头工具可以有选择地在刀模板上写字，记录刀模板的相关信息。
13、利用工具头70中的铣刀工具把所需的刀模板从材料上切削下来。至此数控锯床加工刀模板的加工完毕。
上述步骤中的铣刀工具可以是相同的铣刀工具也可以是不同的铣刀工具。
上述加工方法中的各个步骤的内容及顺序是可以根据实际加工需要取舍和调整的。
以上加工方法仅以刀模板为例进行说明，并不限制涉及到其他加工对象的加工和其他加工方法。
根据本发明实施例的数控锯床是以刀模板为例进行说明，但该数控锯床并不局限于刀模板行业，同时还适用于适合使用线性锯往复振动切割的其他行业，如广告板材的加工，泡沫板材的加工，家具材料的加工等等。
根据本发明实施例的数控锯床的加工对象的材料可以是木材、PVC材料、电木材料、亚克力材料、塑料、铝材、铁、铜等固体材料。
根据本发明实施例的数控锯床设备及加工方法利用现代数控技术可以实时地(控制级以毫秒级(ms)为时间单位、反馈级最高以微秒级(μs)为时间单位)近乎无滞后地、精确地调整线性锯两端拉力的周期性波动，能够将其拉力波动幅度控制在精确的、较小的范围内，从而可以将线性锯预加载拉力尽量设置大一些，线性锯的预加载拉力大，且加工时线性锯拉力波动变化幅度又小，就能够大大地提升线性锯往复切削加工的精度和加工品质，使线性锯往复切削的加工精度大幅提高。
本发明的方案非常具有实用性，因为线性锯在实际加工的时候，在加工的不同位置、针对不同的材质，或加工材质不均匀等等情况下，其横向的加工阻力是在不断变化的，所以线性锯两端的张紧力也随之不断变化，而本发明的方案能够实时地调整线性锯两端的拉力,维持在精确范围内，从而加工精度也非常均匀，在加工精度均匀的前提下，再通过数控技术预以加工时的定量补偿从而大大地减少线性锯往复切削加工的位置精度偏差，提高数控锯床线性锯往复切削加工的品质，并且能有效地减少线性锯屈服现象，提高线性锯的使用寿命。
在加工过程中，线性锯所受横向方向上的外力在不断变化，要保持线性锯两端的张紧力基本恒定，需要对线性锯两端的张紧力进行监视和检测，根据监视和检测的结果来迅速调节线性锯的两端距离，从而达到保持线性锯两端张力的目的。根据本发明实施例的数控锯床采用通过控制伺服电机的扭矩来实现控制线性锯两端的张紧力，在线性锯加工时受到横向方向上的阻力时，线性锯发生弯曲、扭曲等形变，从而线性锯拉力增加，导致两端的张紧力增大，伺服电机为了保持位置从而调整扭矩来平衡张紧力的增大，数控锯床控制系统监控到伺服电机扭矩的变大后，迅速微调减少线性锯两端承载机构的相对位置，使控制拉力的伺服电机的扭矩恢复到预先设定的数值范围内，从而使线性锯的张紧力精确地恒定在一个非常小的数值范围内，反之亦然。正由于拉力的波动幅度很小，就可以将线性锯的加工预加载拉力设定在接近线性锯抗拉强度的最大限度值，而预加载拉力的提升可以大大减少线性锯在往复切削加工时发生弯曲或扭曲形变，就能够提升线性锯往复切削加工的品质，使线性锯往复切削加工的精度大幅提高。
以上所述仅是本发明的示范性实施方式，而非用于限制本发明的保护范围，本发明的保护范围由所附的权利要求确定。

Claims (22)

1.一种使用线性锯加工板材的方法，其特征在于，包括：
在使用线性锯加工板材时，通过监测用于控制线性锯两端拉力的伺服电机的扭矩来对线性锯两端的张紧力进行监控，
当监测到伺服电机的扭矩变大或者大于预设阈值，调整减少线性锯两端的距离，使伺服电机的扭矩恢复到或保持在预先设定的范围内，
当监测到伺服电机的扭矩变小或者小于预设阈值，调整增大线性锯两端的距离，使伺服电机的扭矩恢复到或保持在所述预先设定的范围内，
其中，所述线性锯两端距离的调整速率大于所述线性锯加工板材时的振动速率，所述线性锯两端距离的调整幅度小于所述线性锯加工板材时的振动幅度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述线性锯两端处于初始长度时，所述伺服电机的扭矩对所述线性锯两端的拉力为F0，其中，所述初始长度为所述线性锯实现两端承载机构刚性连接的最初长度；
所述线性锯的抗拉强度的最大限度值为Fmax；
所述伺服电机的扭矩对所述线性锯两端的拉力变化量为ΔF；
所述伺服电机的扭矩预先设定的范围为使得所述线性锯两端的拉力为F0+ΔF，且F0+ΔF<Fmax。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过所述伺服电机调节分别与所述线性锯的两端连接的两个承载机构的相对位置来调整线性锯两端的距离。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，最高以微秒级为时间单位来监控和反馈所述伺服电机的扭矩，以毫秒级为时间单位来调整线性锯两端的距离。
5.一种数控锯床设备，其特征在于，包括：
两个承载机构(11，12)，各自连接锯(80)的一端；
至少一个控制电机(20)，用于调节所述两个承载机构(11，12)之间的距离；
一对振动电机(31，32)，用于驱动所述锯(80)振动，
当监测到控制电机(20)的扭矩变大或者大于预设阈值，控制电机(20)调节所述两个承载机构(11，12)之间的距离从而减少锯(80)两端的距离，使控制电机(20)的扭矩恢复到或保持在预先设定的范围内，
当监测到控制电机(20)的扭矩变小或者小于预设阈值，控制电机(20)调节所述两个承载机构(11，12)之间的距离从而增大锯(80)两端的距离，使控制电机(20)的扭矩恢复到或保持在预先设定的范围内，
其中，基于监测到的所述控制电机(20)的扭矩的变化来通过所述控制电机(20)调节所述两个承载机构(11，12)之间的距离，所述控制电机(20)对所述两个承载机构(11，12)之间距离的调整速率大于所述振动电机(31，32)的振动速率，所述控制电机(20)对所述两个承载机构(11，12)之间距离的调整幅度大于所述振动电机(31，32)的振动幅度。
6.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述锯(80)两端处于初始长度时，所述控制电机(20)的扭矩对所述锯(80)两端的拉力为F0，其中，所述初始长度为所述锯(80)实现所述两个承载机构(11，12)刚性连接的最初长度；
所述锯(80)的抗拉强度的最大限度值为Fmax；
所述控制电机(20)的扭矩对所述锯(80)两端的拉力变化量为ΔF；
所述控制电机(20)的扭矩预先设定的范围为使得所述锯(80)两端的拉力为F0+ΔF，且F0+ΔF<Fmax。
7.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，最高以微秒级为时间单位来监控和反馈所述控制电机(20)的扭矩，以毫秒级为时间单位来调整所述锯(80)两端的距离。
8.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，在每个承载机构(11，12)固定安装有一个夹持工具头，两个承载机构(11，12)各自的夹持工具头固定夹持所述锯(80)的一端。
9.根据权利要求8的数控锯床设备，其特征在于，两个振动电机(31，32)分别固定设置于两个承载机构(11，12)，且分别对应驱动各个承载机构的夹持工具头，使得两个夹持工具头同步振动。
10.根据权利要求8的数控锯床设备，其特征在于，在所述承载机构(11，12)的夹持工具头旁边就近设置至少一个其它工具头。
11.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述数控锯床设备包括用于固定加工对象的加工平台(50)，使得两个承载机构(11，12)相对分布于加工对象的上下两侧。
12.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述数控锯床设备包括分别装载两个承载机构(11，12)的两条梁，用于移动所述梁的电机(41)，以及用于在所述梁上移动所述承载机构(11，12)的电机(42)。
13.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述数控锯床设备包括用于驱动所述锯(80)旋转的电机(43)。
14.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，包括两个控制电机(20)，分别设置于所述两个承载机构(11，12)。
15.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述数控锯床设备包括具有狭缝结构的锯限位装置(62)。
16.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述数控锯床设备在加工位置或加工位置附近设置有吸尘装置(61)。
17.根据权利要求11的数控锯床设备，其特征在于，利用托杆、锁紧工具和压台中的一种或多种将加工对象固定于所述加工平台(50)。
18.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述数控锯床设备包括用于对数控锯床设备进行调节的手轮装置(63)。
19.根据权利要求5的数控锯床设备，其特征在于，所述锯(80)是线性锯或曲线锯。
20.根据权利要求19的数控锯床设备，其特征在于，所述锯(80)是具有避空部的线性锯。
21.一种板材，其特征在于，该板材是用权利要求1-4之一的方法或者权利要求5-20之一的设备加工的。
22.根据权利要求21所述的板材，其特征在于，所述板材是刀模板。
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