CN108127804A - 一种用于钻石激光切割的旋转夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于钻石激光切割的旋转夹具，包括机架，安装在机架上的摆角电机，转动式安装在机架上的旋转架，安装在旋转架上的旋转电机，转动式安装在旋转架上的转动轴；摆角电机的输出端连接在旋转架上，旋转电机通过传动组件驱动转动轴转动，转动轴的端部设有粘合棒，钻石位于粘合棒的端部。机架包括燕尾榫、左立块、右立块；左立块位于燕尾榫的左侧，右立块位于燕尾榫的右侧，旋转架安装在左立块和右立块之间，摆角电机安装在右立块上。夹具可用来装夹钻石并应用在激光钻石切割中，属于激光钻石切割的技术领域。

Description

一种用于钻石激光切割的旋转夹具

技术领域

本发明涉及激光钻石切割的技术领域，尤其涉及一种用于钻石激光切割的旋转夹具。

背景技术

钻石属于地球上最坚硬的物质，很难切割，传统钻石锯切是以边缘涂有钻石粉及润滑剂的磷青铜圆片高速旋转，切开固定在夹子上的钻石。在这样的加工过程中，切削力将传播到钻石的各个部分，有可能造成钻石的损坏，且这样的直线加工并不能精准的走刀，存在着一定的误差。同时高速旋转的钻石锯与钻石的机械接触，必然产生非常大的噪音和粉尘，严重污染了环境，也会对操作人员的健康造成伤害。

激光加工技术作为先进制造技术之一，在传统产业改造、加工技术革新等方面发挥着重要作用，被誉为“万能加工工具”。这其中激光切割是利用高功率密度激光束照射被切割材料，使材料很快被加热至汽化温度，蒸发形成孔洞，随着光束在材料上的移动，连续形成宽度很窄的缝，完成对材料的切割。将激光技术引入钻石切割领域，形成一种非接触的、快速的钻石加工方式，相对于传统加工方式，大大提高了钻石的加工质量和加工效率。具有高速、清洁、操作简单、合格率高、加工成本低、重量损失少、加工面光滑，钻石受到热效应小，可加工复杂形状等优点，既可用于大型钻石企业的大规模生产，又可适用于中小型企业的个性化生产。

作为一种新型加工技术，不能再使用传统加工用的固定钻石的夹子，需要重新设计一款新型的夹具来装夹钻石，从而适合激光钻石切割的这种新型加工工艺，提高钻石加工的质量和效率。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种用于钻石激光切割的旋转夹具，可用来装夹钻石并应用在激光钻石切割中。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于钻石激光切割的旋转夹具，包括机架，安装在机架上的摆角电机，转动式安装在机架上的旋转架，安装在旋转架上的旋转电机，转动式安装在旋转架上的转动轴；摆角电机的输出端连接在旋转架上，旋转电机通过传动组件驱动转动轴转动，转动轴的端部设有粘合棒，钻石位于粘合棒的端部。

进一步的是：机架包括燕尾榫、左立块、右立块；左立块位于燕尾榫的左侧，右立块位于燕尾榫的右侧，旋转架安装在左立块和右立块之间，摆角电机安装在右立块上。

进一步的是：旋转架包括左突块、右突块、连接块；左突块位于连接块的左侧，右突块位于连接块的右侧，左突块转动式安装在左立块上，右突块转动式安装在右立块上，摆角电机的输出端连接在右突块上。

进一步的是：旋转电机安装在连接块上，连接块上设有轴承，转动轴套装在轴承上。

进一步的是：传动组件包括主动齿轮和被动齿轮，主动齿轮套装在旋转电机的输出轴上，被动齿轮套装在转动轴上，主动齿轮和被动齿轮相互啮合。

进一步的是：传动组件包括主动带轮、被动带轮、皮带；主动带轮套装在旋转电机的输出轴上，被动带轮套装在转动轴上，皮带连接主动带轮和被动带轮。

进一步的是：钻石通过粘合剂粘在粘合棒的端部。

进一步的是：燕尾榫的截面轮廓形状呈梯形状。

总的说来，本发明具有如下优点：

二维移动台可以按预设的加工路线移动钻石；燕尾槽和燕尾榫起到导向和支撑作用，具有运动精度高且间隙可调，承载能力大、滑动稳定等特点。

夹具具有结构简单、成本低廉、调整灵活等特点；钻石切割角度可以任意调节，加工灵活，避免了不同切割角需要不同的装卡工具的问题，一套装卡夹具就可以解决不同角度的需要，节省了工具的成本和数量，也减少了加工过程中更换夹具的时间，提高了加工效率，具有结构简单、成本低廉、调整灵活等特点。

本夹具无需选择切割面任意装夹钻石就可以，装夹完成后，再根据杂质情况快速精准的选择需要加工的切割面。这样安装前无需挑选，安装后也无需更换装夹，任意一次装夹就可以完成钻石切割，重复定位精度高，加工效率高，切缝平直无错位。简单、快速、精确的完成钻石切割。

夹具适合激光钻石切割的特殊要求，满足钻石激光切割的加工工艺，使激光技术可应用于钻石切割领域，从而快速、清洁、非接触的加工钻石，相对传统加工来说还可进行更为复杂形状的切割，加工成本低、合格率高、操作简单，钻石受到的热效应小、重量损失也少、加工面光滑，大大提高了钻石的加工质量和效率。

二维移动台使得激光可以在钻石上加工出预设的任何复杂加工路线，具有定位精度高、摩擦小、寿命长、震动小、运动平稳等特点，保证装夹在夹具上的钻石可以获得较高的运动精度，实现微小位移的运动。

摆角电机可以正反转，这样就可以根据杂质情况快速精准的选择需要加工的切割面，也可以分别从一个平面的两个方向分别对钻石进行切割，形成双边切割的效果，即可以先对钻石的上部进行切割，然后摆角电机反转，再对钻石的下部进行切割，可使被加工的钻石热变形小，增加切割厚度，提高切割速度，切割质量高、质量损失少等优点。

附图说明

图1是本夹具的结构示意图。

图2是二维移动台的结构示意图。

图3是钻石粘在粘合棒上的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为燕尾榫，2为左立块，3为右立块，4为左突块，5为连接块，6为右突块，7为旋转电机，8为轴承，9为转动轴，10为摆角电机，11为粘合棒，12为二维移动台，13为燕尾槽，14为粘合棒，15为钻石。

为叙述方便，现对下文所说的方位规定如下：左立块位于右立块的左侧，旋转架位于燕尾榫的上方，粘合棒位于转动轴的前端；左右方向即横向方向，前后方向即纵向方向。

结合图1至图3所示，一种用于钻石激光切割的旋转夹具，包括机架，安装在机架上的摆角电机，转动式安装在机架上的旋转架，安装在旋转架上的旋转电机，转动式安装在旋转架上的转动轴。摆角电机的输出端连接在旋转架上，旋转电机通过传动组件驱动转动轴转动，转动轴的端部设有粘合棒，钻石位于粘合棒的端部。

机架包括燕尾榫、左立块、右立块。燕尾榫、左立块、右立块是一体的结构，是相对固定的关系。左立块位于燕尾榫的左侧，右立块位于燕尾榫的右侧，旋转架安装在左立块和右立块之间，即旋转架的左端转动式安装在左立块上，旋转架的右端转动式安装在右立块上，摆角电机安装在右立块上。机架的结构简单，可用于支撑整个夹具。

旋转架包括左突块、右突块、连接块；左突块、右突块、连接块是一体的结构，是相对固定的关系。左突块位于连接块的左侧，右突块位于连接块的右侧，左突块转动式安装在左立块上，右突块转动式安装在右立块上，摆角电机的输出端连接在右突块上。摆角电机的转动可以带动整个旋转架绕着横向方向正向旋转和反向旋转，从而带动粘合棒绕着横向方向转动。

旋转电机安装在连接块上，连接块上设有轴承，转动轴套装在轴承上。旋转电机、转动轴的安装方式简单，拆卸方便。

一种传动组件的结构是：传动组件包括主动齿轮和被动齿轮，主动齿轮套装在旋转电机的输出轴上，被动齿轮套装在转动轴上，主动齿轮和被动齿轮相互啮合。旋转电机通过主动齿轮和被动齿轮驱动转动轴转动，从而带动粘合棒绕着纵向方向转动。

另一种传动组件的结构是：传动组件包括主动带轮、被动带轮、皮带；主动带轮套装在旋转电机的输出轴上，被动带轮套装在转动轴上，皮带连接主动带轮和被动带轮。旋转电机通过主动带轮、被动带轮、皮带驱动转动轴转动，从而带动粘合棒绕着纵向方向转动。

结合图3所示，钻石通过粘合剂粘在粘合棒的端部。

燕尾榫的截面轮廓形状呈梯形状。结合图2所示，本夹具是安装在一个二维移动台上的，二维移动台上设有一个燕尾槽，可以将燕尾榫嵌入二维移动台的燕尾槽内。这样燕尾榫可以沿着燕尾槽滑动，当燕尾榫滑动到合适位置后，可将燕尾榫固定好。燕尾槽即为梯形槽。

本夹具的原理：将钻石粘在粘合棒之后，然后再使燕尾榫沿着二维移动台的燕尾槽滑动，当燕尾榫滑动到合适位置后，将燕尾榫固定好。二维移动台可以带动夹具在二维方向上移动。激光切割设备位于夹具的上方，激光切割设备向下发射的激光照射在钻石上，从而对钻石进行切割，即采用激光的方法对钻石进行切割，同时摆角电机带动旋转架绕着横向方向转动，即摆角电机可以驱使钻石绕着横向方向转动；旋转电机带动转动轴绕着纵向方向转动，即旋转电机可以驱使钻石绕着纵向方向转动。当需要以不同的角度切割钻石时，只需要驱动旋转电机和摆角电机，即可以以相应的角度切割钻石。激光的聚焦点在钻石上，利用激光聚焦点的高温对钻石进行切割。

通常激光加工中，激光焦点固定不变而加工深度不断加深，使得深处的加工区域的光斑不是能量最高的焦点位置。本夹具的摆角电机将钻石正转和反转，可降低这种加工位置和焦点位置不重合的程度，减少钻石受到的热效应以及切割后残余应力。钻石热变形小，切割面锥度更小、更为平直，切割质量得到提高。钻石重量损失减少、热损伤区域减少、切割厚度增加，加工的重复定位精度增加，大大提高了钻石加工的切割速度和切割效率，可以根据杂质情况合理的选择切割位置，最佳地利用钻石，实现最优切割加工，将重量损耗降到最小，实现对钻石进行精确切割。

本夹具无需选择切割面任意装夹钻石就可以，装夹完成后，再根据杂质情况快速精准的选择需要加工的切割面。这样安装前无需挑选，安装后也无需更换装夹，任意一次装夹就可以完成钻石切割，重复定位精度高，加工效率高，切缝平直无错位。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：包括机架，安装在机架上的摆角电机，转动式安装在机架上的旋转架，安装在旋转架上的旋转电机，转动式安装在旋转架上的转动轴；摆角电机的输出端连接在旋转架上，旋转电机通过传动组件驱动转动轴转动，转动轴的端部设有粘合棒，钻石位于粘合棒的端部。

2.按照权利要求1所述的一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：机架包括燕尾榫、左立块、右立块；左立块位于燕尾榫的左侧，右立块位于燕尾榫的右侧，旋转架安装在左立块和右立块之间，摆角电机安装在右立块上。

3.按照权利要求2所述的一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：旋转架包括左突块、右突块、连接块；左突块位于连接块的左侧，右突块位于连接块的右侧，左突块转动式安装在左立块上，右突块转动式安装在右立块上，摆角电机的输出端连接在右突块上。

4.按照权利要求3所述的一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：旋转电机安装在连接块上，连接块上设有轴承，转动轴套装在轴承上。

5.按照权利要求1所述的一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：传动组件包括主动齿轮和被动齿轮，主动齿轮套装在旋转电机的输出轴上，被动齿轮套装在转动轴上，主动齿轮和被动齿轮相互啮合。

6.按照权利要求1所述的一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：传动组件包括主动带轮、被动带轮、皮带；主动带轮套装在旋转电机的输出轴上，被动带轮套装在转动轴上，皮带连接主动带轮和被动带轮。

7.按照权利要求1所述的一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：钻石通过粘合剂粘在粘合棒的端部。

8.按照权利要求2所述的一种用于钻石激光切割的旋转夹具，其特征在于：燕尾榫的截面轮廓形状呈梯形状。