CN110526569A - 切割玻璃的超声金刚石复合刀 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了切割玻璃的超声金刚石复合刀，包括超声结构和玻璃刀，所述的超声结构包括超声发生器、超声换能器和超声变幅杆，超声发生器内部有锂电池，与外部电源连接后可为锂电池蓄电，超声换能器将电能转换成机械能，并将机械振动传递给超声变幅杆，超声变幅杆将机械振动放大为超声振动，所述的玻璃刀通过弹簧与超声结构连接。工作时玻璃刀移动在玻璃上留下划痕，超声变幅杆的小端与玻璃接触并通过超声振动将玻璃在划痕处振断，完成玻璃的切割。与传统玻璃切割技术相比，该发明用玻璃刀划线后不用人工完成掰断玻璃的工作，可直接通过超声装置达到折断玻璃的目的，且玻璃断面更平整，减少了废品率。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃切割技术领域
背景技术
玻璃由于透明度好、机械强度高、表面光滑等优点在生活中得到广泛应用，比如窗户、液晶显示器等，这些玻璃制品在制作过程中，都需要进行玻璃的切割。传统的切割方法是先用金刚刀在玻璃上划线，然后再人工掰断，这种方法既费时费力，而且由于工人的技术水平参差不齐，可能会产生边部碎屑或次品，不能满足生产需求。
该发明公布的切割玻璃的超声金刚石复合刀在切割玻璃时可省去人工折断玻璃的工作，直接通过超声装置达到振断玻璃的目的，且玻璃割缝边缘垂直度好，断面更平整，减少了废品率。
针对传统玻璃切割技术费时费力、废品率高的弊端，国内外一些学者和公司对玻璃切割技术进行了研究并提出了解决方案，玻璃切割技术也得到快速发展。机械切割由于操作方便、加工精度高等优点得到广泛应用，但是机械加工应力的存在会导致成品率低，且由于切割设备价格昂贵，不适用于小规模生产。利用激光对玻璃进行切割也频繁地被提到，但是由于激光切割是一个高度非线性过程，加工过程中影响因素较多，要准确地预测或者分析它是一项非常困难的任务，同时激光切割设备价格昂贵、维修困难等问题也阻碍了激光技术广泛应用。超声切割技术在最近几十年里也取得了一定的进展，日本能源及矿物研究公司研制了超声切割器，超声切割器是用超声发生器来激励刀刃，在切割过程中不会产生切屑也不产生声响，但是由于刀刃材料为金刚石，高频振动下刀刃容易碎裂，缩短了刀具的使用寿命。
本发明公布的切割玻璃的超声金刚石复合刀既克服了传统玻璃切割费时费力，废品率高的缺点，同时不需要价格昂贵的机械设备，人工即可完成，并且解决了日本研发的超声切割器刀具寿命短的问题，对小规模的玻璃切割生产有一定的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供适合小规模玻璃生产的切割玻璃的超声金刚石复合刀，从而克服上述传统玻璃切割技术中人工掰断玻璃效率低、废品率高的缺点。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：切割玻璃的超声金刚石复合刀，包括超声结构和玻璃刀，其特征在于：所述的超声结构包括超声发生器、超声换能器和超声变幅杆，所述的超声发生器包括外壳、充电线圈和锂电池，所述的超声换能器两端通过螺栓分别与外壳和超声变幅杆连接，所述的玻璃刀包括刀头、刀板和刀柄，刀板的两端分别与刀头和刀柄连接，刀柄通过弹簧与外壳连接，超声变幅杆的小端穿过一块浸有煤油的海绵。
所述的外壳外部有充电孔，与电源连接后可为锂电池蓄电。
所述的超声换能器包括前盖板、压电片和后盖板，后盖板通过螺栓连接将压电片压到前盖板上，并给压电片所需的预紧力。
所述的外壳和超声换能器通过2个均布的螺栓连接。
所述的超声换能器和超声变幅杆通过2个均布的螺栓连接。
所述的超声变幅杆有一定的锥度，其目的是将超声换能器产生的机械振动放大。
根所述的玻璃刀包括刀头、刀板和刀柄，刀板一端连接刀头，另一端连接刀柄。
所述的刀柄与外壳通过弹簧连接。
所述的外壳外端有圆环状挂环，且挂环内径大于弹簧的钢丝直径。
所述的刀柄上有柱形伸出端，伸出端上有圆环状挂环，且挂环内径大于弹簧的钢丝直径。
所述的刀头的厚度为2～3mm。
所述的刀头的材料为金刚石。
所述的前盖板和后盖板的材料为铝合金。
所述的刀柄和超声变幅杆的材料为不锈钢。
与传统玻璃切割技术相比，本发明具有以下几个方面的有益效果：
一、操作方便：传统玻璃切割需要人为地将玻璃沿着玻璃刀划线的地方掰断，本发明可实现在玻璃刀划线后通过超声振动自动将玻璃折断的目的。
二：减少废品率：传统玻璃切割需要人为地将玻璃沿着玻璃刀划线的地方掰断，工人的经验不足的情况下可能会产生边部碎屑或废品。本发明的超声结构产生的超声振动可将玻璃在划线处直接折断，断面更平整，减少了人为操作可能带来的损失。
附图说明
图1为本发明切割玻璃的超声金刚石复合刀的结构示意图；
图2为本发明超声换能器的示意放大图；
图3为本发明超声换能器的A向视图；
图4为本发明超声换能器的B向视图
图1中标号所示：1、外壳，2、充电线圈，3、锂电池，4、超声换能器，5、超声变幅杆，6、超声发生器，8、刀头，9、刀板，10、刀柄，13、弹簧。
图2中标号所示：4a、前盖板，4b、压电片，4c、后盖板。
具体实施方案
本发明提供了切割玻璃的超声金刚石复合刀，下面结合附图对本发明作详细说明。
如图1和图2所示，本发明的切割玻璃的超声金刚石复合刀包括超声结构和玻璃刀，玻璃刀完成划线的工作，超声结构完成折断玻璃的工作。超声结构包括超声发生器、超声换能器和超声变幅杆。超声发生器包括外壳、充电线圈和锂电池。外壳内部有充电柱，充电线圈分别与充电柱和锂电池连接，外部有充电孔，与电源连接后可为锂电池蓄电。超声换能器包括前盖板、压电片和后盖板，超声换能器的两端通过螺栓分别与外壳和超声变幅杆连接，压电片产生的振动比较微弱，超声变幅杆有一定的锥度，可将微弱的机械振动放大为超声振动。玻璃刀包括刀头、刀板和刀柄，刀板的两端分别与刀头和刀柄连接，弹簧的两端分别与刀柄的挂环和外壳的挂环连接。当用玻璃刀划线时，超声结构同步移动并振动，其工作原理是：压电片将锂电池储存的电能转换成机械能，并通过超声变幅杆的小端将机械振动放大，形成超声振动，沿着划线处折断玻璃。为了减少超声能量的衰减，超声变幅杆的小端穿过一块浸有煤油或水的海绵。
上述外壳和刀柄上的挂环的内径应大于弹簧的钢丝直径。
上述刀头的材料为金刚石。
上述前盖板和后盖板的材料为铝合金。
上述刀板、刀柄和超声变幅杆的材料为不锈钢。
Claims (9)
1.切割玻璃的超声金刚石复合刀，包括超声结构(13)和玻璃刀(11)，其特征在于：所述的超声结构(13)包括超声发生器(6)、超声换能器(4)和超声变幅杆(5)，超声发生器(6)包括外壳(1)、充电线圈(2)和锂电池(3)，超声换能器(4)的两端通过螺栓分别与外壳(1)和超声变幅杆(5)连接，所述的玻璃刀包括刀头(8)、刀板(9)和刀柄(10)，刀板(9)的两端分别与刀头(8)和刀柄(10)连接，刀柄(10)通过弹簧(12)与外壳(1)连接，超声变幅杆(5)的小端穿过一块浸有煤油或水的海绵块(7)。
2.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：所述的外壳(1)外部设有充电孔，内部设有充电柱。
3.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：所述的玻璃刀(11)包括刀头(8)、刀板(9)和刀柄(10)。
4.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：外壳(1)外端有圆环状挂环，且挂环内径大于弹簧(12)的钢丝直径。
5.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：刀柄(10)上有柱形伸出端，伸出端上有圆环状挂环，且挂环内径大于弹簧(9)的钢丝直径。
6.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：刀头(8)的材料为金刚石。
7.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：前盖板(4a)和后盖板(4c)的材料为铝合金。
8.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：刀板(9)、刀柄(10)和超声变幅杆(5)的材料为不锈钢。
9.根据权利要求1所述的切割玻璃的超声金刚石复合刀，其特征在于：海绵块(7)浸有煤油或水。
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