CN1212225C - 硬脆材料加工用的超声波线切割锯 - Google Patents
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Abstract
一种硬脆材料加工用的超声波线切割锯,包括床身、纵向工作滑台、横向工作滑台、工件支架、金刚石线锯、超声波振动装置、线锯往复运动机构和电气控制装置,超声波振动装置通过螺钉固定在C型工作架的上臂上,超声波发生器的交变电信号通过换能器转变为机械振动,又通过变幅杆把振幅进一步放大,使金刚石线锯以波的形式产生振动,线锯往复运动机构通过曲柄连杆、C型工作架、滑台座驱动线锯作快速往复运动,线锯始终处于直线高频振动和周期性往复运动状态,从根本上改进了现有技术存在的问题,发挥了金刚石线锯切割加工的性能。本发明具有结构简单合理、生产效率高、加工精度高、成本低、节约材料和噪音小等优点,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
技术领域
本发明涉及一种硬脆材料切割加工技术,特别涉及一种用于硬脆材料加工用的超声波线切割锯。
背景技术
目前,硬脆材料如石材、宝石、硅晶体、石英晶体、硬质合金等,通常具有优良稳定的物理、化学性能。因此,在建筑业、航空航天、电子、化工、生物工程等许多领域得到广泛的应用。但是,硬脆材料的切割加工非常困难,加工精度低,成本高,通常采用的有金刚石圆盘锯、带锯、线锯等,金刚石圆盘锯和金刚石带锯受基体的限制,在加工过程中,不能转弯,不能切割曲线表面;而金刚石线锯虽然可以加工曲线表面,但是,在加工中,线锯或是封闭曲线其长度达数十米到上百米,存在线锯绕过导轮,线锯表面张力不同,使金刚石磨粒与基体结合强度受到影响,磨粒容易脱落,其使用性能下降并导致加工成本的提高,难以发挥金刚石磨粒优越性能。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的问题,提供一种结构简单合理,噪音小、加工精度高,生产成本低、节约材料、特别适合切割宝石、陶瓷等贵重硬脆材料的超声波线切割锯。
本发明包括床身、纵向工作滑台、横向工作滑台、工件支架、超声波振动装置、线锯往复运动机构、立式床身、冷却系统和电气控制装置,横向工作滑台通过导轨设置在横向滑台座上,横向步进电机固定在横向滑台座上,并通过联轴器与横向滚珠丝杠连接,横向丝杠螺母通过螺钉与横向工作滑台固定,横向滑台座通过螺栓固定在纵向工作滑台上,纵向工作滑台通过导轨设置在纵向滑台座上,纵向步进电机固定在纵向滑台座上,并通过联轴器与纵向滚珠丝杠连接,纵向丝杠螺母通过螺钉与纵向工作滑台固定,纵向滑台座通过螺栓固定在床身上,工件支架通过螺钉固定在横向工作滑台上,所述超声波振动装置通过C型工作架固定在滑台座上,所述线锯往复运动机构设置在立式床身上,立式床身通过螺栓固定在床身后侧的上面,超声波振动装置的支承座通过螺钉固定在C型工作架的上臂上面,变幅杆设置在支承座内,换能器与变幅杆连接固定,变幅杆为倒锥形,其长度为3/4λ(λ为振动波长),所述线锯往复运动机构包括C型工作架、金刚石线锯、曲柄连杆机构、滑台座、导向柱和平衡杆,金刚石线锯设置在变幅杆和C型工作架的下杆之间,C型工作架通过螺栓固定在滑台座上,滑台座通过滚珠导套设置在导向柱上,导向柱的下端通过固定座与床身固定,上端固定在立式床身的固定板上,带电机的减速器固定在床身上,减速器轴与曲柄连杆机构相连,其连杆通过销轴与滑台座连接固定,平衡杆通过支架设置在立式床身上,平衡杆的一端通过U型槽装在滑台座的销轴上,另一端设置有配重,所述金刚石线锯的上端与变幅杆焊接固定,下端通过弹簧卡头固定在C型工作架的下杆上。
由于采用上述技术方案,本发明具有结构简单合理、生产效率高、加工精度高、成本低、节约材料、可加工任意形状曲面和窄缝,和有噪音小等优点,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是本发明的结构侧示图;
图中:1床身、2纵向滑台座、3纵向步进电机、4纵向滚珠丝杠、5纵向工作滑台、6横向滑台座、7横向工作滑台、8工件支架、9弹簧卡头、10金刚石线锯、11工件、12变幅杆、13支承座、14换能器、15C型工作架、16平衡杆、17立式床身、18曲柄连杆机构、19减速器、20固定座、21滑台座、22导向柱、23固定板、24电机。
具体实施方式
如图1和图2所示,结合实例进一步说明本发明的技术方案和工作过程。
一种硬脆材料加工用的超声波线切割锯,包括床身1、纵向座滑台座2、纵向工作滑台5、工件支架8、超声波振动装置、线锯往复运动机构、立式床身17、冷却系统和电气控制装置。横向工作滑台7通过导轨设置在横向滑台座6上,横向步进电机固定在横向滑台座6上,并通过联轴器与横向滚珠丝杠连接,横向丝杠螺母通过螺钉与横向工作滑台7固定,通过横向步进电机驱动横向工作滑台7作左右横向运动,横向滑台座6通过螺栓固定在纵向工作滑台5上;纵向工作滑台5通过导轨设置在纵向滑台座2上,纵向步进电机3固定在纵向滑台座2上,并通过联轴器上纵向滚珠丝杠4连接,纵向丝杠螺母通过螺钉与纵向工作滑台5固定,通过纵向步进电机3驱动纵向工作滑台5作前后纵向运动,纵向滑台座通过螺栓固定在床身1上;工件支架8通过螺钉固定在横向工作滑台7上。超声波振动装置而过C型工作架15固定在滑台座21上,线锯往复运动机构设置在立式床身17上,立式床身17通过螺栓固定在床身1后铡的上面。超声波振动装置的支承座13通过螺钉固定在C型工作架15的上臂上面,变幅杆12设置在支承座13内,换能器14与变幅杆12连接固定,变幅杆12为倒锥形,其长度为3/4λ(λ为振动波长),超声波发生器的交变电信号通过换能器14转变为机械振动,又通过变幅杆12把振幅进一步放大,使金刚石线锯10以波的形式产生振动,线锯振动频率为19-21KHz。线锯往复运动机构包括C型工作架15、金刚石线锯10、曲柄连杆机构18、滑台座21、导向柱22和平衡杆16,金刚石线锯10的上端与变幅杆12焊接固定,下端通过弹簧卡头9固定在C型工作架15的下杆上,金刚石线锯长为
λ(λ为振动波长),一般使用长度小于300mm,直径为0.2~2.5mm,C型工作架15通过螺栓固定在滑台座21上,滑台座21通过4个滚珠导向套设置在2个导向柱22上,导向柱22的下端通过固定座20与床身1固定,上端固定在立式床身17的固定板23上,带电机24的减速器19固定在床身1上,曲柄连杆机构18设置在减速器19的侧面,并与减速器19的轴连接,其连杆通过销轴与滑台座21连接固定,带电机24的减速器19通过曲柄连杆机构18驱动固定有C型工作架15的滑台座21作快速往复运动,即金刚石线锯10作快速往复运动,线锯往复运动次数为60~90次/min。平衡杆16通过支架设置在立式床身17上,平衡杆16的一端通过U型槽装在滑台座21的销轴上,另一端设置有配重。本发明的工作过程是:金刚石线锯始终处于直线高频振动和周期性往复运动的状态,金刚石磨粒在切割加工中与工件之间间歇接触和分开,由于超声加工中的锤击作用,空化作用及剪切角度变化切削,在加工中有充足的冷却时间,和应力释放时间等,切屑容易消除,而且平均切削力小,切削温度低,因此更充分地发挥了金刚石线锯切割加工的性能,从根本上改变了现有技术存在的问题。被加工的工件11设置在工作支架8上,先启动超声波电源预热10分钟,再开始根据加工件的形状要求,事先编制好的程序进行切割加工,加工厚度为0.5~260mm,进给速度为0.02~8.8mm/min,加工尺寸为500×1000mm。
Claims (3)
1、硬脆材料加工用的超声波线切割锯,包括床身、纵向工作滑台、横向工作滑台、工件支架、立式床身、冷却系统和电气控制装置,横向工作滑台通过导轨设置在横向滑台座上,横向步进电机固定在横向滑台座上,并通过联轴器与横向滚珠丝杠连接,横向丝杠螺母通过螺钉与横向工作滑台固定,横向滑台座通过螺栓固定在纵向工作滑台上,纵向工作滑台通过导轨设置在纵向滑台座上,纵向步进电机固定在纵向滑台座上,并通过联轴器与纵向滚珠丝杠连接,纵向丝杠螺母通过螺钉与纵向工作滑台固定,纵向滑台座通过螺栓固定在床身上,工件支架通过螺钉固定在横向工作滑台上,其特征是,还包括超声波振动装置、线锯往复运动机构,超声波振动装置由变幅杆、支承座、换能器构成,变幅杆设置在支承座内,换能器与变幅杆连接固定;线锯往复运动机构包括金刚石线锯、C型工作架、滑台座和导向柱,金刚石线锯的上端与变幅杆固定连接,金刚石线锯的下端与C型工作架的下杆固定连接,C型工作架的上臂上设置有支承座,C型工作架通过螺栓固定在滑台座上,滑台座通过滚珠导向套设置在导向柱上,导向柱通过固定座和固定板固定床身上。
2、如权利要求1所述的超声波线切割锯,其特征是,所述变幅杆为倒锥形,其长度为3/4λ。
3、如权利要求1所述的超声波线切割锯,其特征是,所述金刚石线锯的上端与变幅杆焊接固定,下端通过弹簧卡头固定在C型工作架的下杆上。
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