CN217834241U - 一种曲面切割多环线锯机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种曲面切割多环线锯机，多环线锯机包括第一切割辊轮、第二切割辊轮、绕线辊轮和工件进给装置；切割线依次缠绕在第一切割辊轮、第二切割辊轮和绕线辊轮上形成环形切割线；切割辊轮用于带动切割线单向循环转动；工件进给装置包括水平工作台和竖直工作台，水平工作台安装在竖直工作台顶端；在工件进给装置的进给运动下工件的待切割位置与第一切割辊轮和第二切割辊轮之间的切割线相接；水平工作台用于实现工件切割过程中的水平进给；竖直工作台用于实现工件切割过程中的升降进给。本实用新型利用环形切割线对工件进行高速高精密切割，并在切割过程中实现工件的进给动作，可一次完成多片二维曲面成品的加工。

Description

一种曲面切割多环线锯机

技术领域

本实用新型涉及一种线锯加工设备，属于数控线锯加工领域，尤其涉及一种曲面切割多环线锯机。

背景技术

线锯加工广泛应用于航空航天、光伏发电、风力发电、半导体等多个行业的硬脆性难加工材料的切片、切块和二维曲面成型，其中硬脆性难加工材料主要包括精密氧化锆陶瓷、氧化铝陶瓷、氮化硅陶瓷、氮化铝陶瓷、碳化硅、单晶硅、多晶硅、磁性材料、蓝宝石、模具钢等材料，其按常规加工工艺加工时常常存在效率低、精度差、成品率低等问题，特别是二维曲面的加工，如圆弧加工、等径内外圆弧加工、同心内外圆弧面加工等，需要通过先粗割加工外形再进行精密研磨等方式来实现，效率极低。随着新能源、5G基站和5G终端的发展需求，越来越多的二维曲面加工产品(如电动汽车电机磁瓦、陶瓷滤波器用电芯、精密变压器用磁钢等)，呈爆发式增长，现有加工工艺已严重阻碍了产品的发展。

现有线锯加工的加工精度高，可达微米级，但加工效率低，每分钟仅能加工零点几毫米～二三毫米，主要原因为目前线锯线速度都很慢，普遍在30米/秒以下，大大限制了加工效率，此外目前线锯主要为单线切割，进一步限制了加工效率，目前通常采用几十台甚至几百台、上千台的机海战术来提高生产效率，但其需占用大量的空间以及人力，厂房空间利用率低，设备维护困难。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种曲面切割多环线锯机，其环形切割线对工件进行高速高精密切割，并在切割过程中根据工艺实现工件的进给动作，加工精度高达微米级以上，加工效率每分钟高达五毫米至二十毫米以上，占地空间小，可一次完成多片二维曲面成品的加工。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种曲面切割多环线锯机，所述多环线锯机包括第一切割辊轮、第二切割辊轮、绕线辊轮和工件进给装置；

切割线依次缠绕在所述第一切割辊轮、所述第二切割辊轮和所述绕线辊轮上形成环形切割线；所述切割辊轮用于带动所述切割线单向循环转动；

所述工件进给装置包括水平工作台和竖直工作台，所述水平工作台安装在所述竖直工作台顶端；工件安装在所述水平工作台上，位于所述第一切割辊轮和所述第二切割辊轮下方；在所述工件进给装置的进给运动下所述工件的待切割位置与所述第一切割辊轮和所述第二切割辊轮之间的所述切割线相接；所述水平工作台用于实现所述工件切割过程中的水平进给；所述竖直工作台用于实现所述工件切割过程中的升降进给。

进一步地，所述多环线锯机还包括张紧装置，所述张紧装置包括绕线轮和张力调节模块，所述绕线轮设在所述张力调节模块上，所述切割线形成所述环形切割线过程中环绕所述绕线轮，所述张力调节模块用于带动所述绕线轮沿水平方向水平移动，来调节所述切割线的张紧力度。

进一步地，所述第一切割辊轮、所述第二切割辊轮、所述绕线辊轮和所述绕线轮上分别设有多道形状大小相同的环形槽，所述环形槽用于装载所述切割线。

进一步地，所述第一切割辊轮、所述第二切割辊轮、所述绕线辊轮及所述绕线轮上对应的所述环形槽槽型、数量和槽距均相同。

进一步地，所述环形槽为环形V型槽。

进一步地，单根或多根所述切割线分别缠绕在具有相同槽距的所述环形槽内。

进一步地，所述切割线为环形钢丝线、镀有金刚石微粉颗粒的环形线或柔性镀有金刚石颗粒的环形钢丝线。

进一步地，采用所述柔性镀有金刚石颗粒的所述环形钢丝线形成的所述切割线的直径为0.1mm～0.6mm。

进一步地，所述多环线锯机还包括切削液供应装置，所述切削液供应装置的多个供液管水平并排设置在所述第一切割辊轮和所述第二切割辊轮上方，所述切削液供应装置通过所述供液管向切割区域输送切削液。

进一步地，所述第一切割辊轮和所述第二切割辊轮中任意一个切割辊轮设有旋转驱动装置，或者所述第一切割辊轮和所述第二切割辊轮均设有所述旋转驱动装置，两个所述旋转驱动装置同步同向转动。

本实用新型的有益效果：

本实用新型通过水平工作台和竖直工作台的合成运动，使工件按照设计要求的二维曲面进行工艺进给，从而实现对工件的二维曲面加工，且利用多根环形线同时加工的特性可实现一次成型多片二维曲面加工，大大提升了效率和锯切精度。

本实用新型通过单根或多根环形线对工件进行高速高精密切割，线速度可达50米每秒以上、甚至100米每秒以上的高速化线速度设计。利用环形线的无限循环性质，使每根环形线无需换向就可对工件持续切割，即无往返的加速、减速、停顿、换向、再加速的循环过程，大大提高了参与切割的有效时间，进而实现了高效切割，加工效率可达现有加工工艺的两倍以上。

由于本实用新型是一种无换向的持续加工过程，以及环形槽的设置都减少了环形线的机械抖动，使工件的整个加工过程处在同一规格的环形线下进行切割，避免了工件加工上下公差不一的现象，此外各环形线间互不干涉，互不交叉缠绕，极大地保证了同批加工工件的尺寸一致性，最终达到每块工件的尺寸和公差的高度一致性，实现高精度切割，精度可达到微米级，实现以锯代磨的加工工艺。

附图说明

图1为本实用新型曲面切割多环线锯机的整机结构示意图；

图2为图1中环形线走线结构示意图；

图3为本实用新型曲面切割多环线锯工作原理结构示意图。

其中：1-机架、2-第一切割辊轮、3-第二切割辊轮、4-绕线辊轮、5-张紧装置、6-水平工作台、7-竖直工作台、8-切削液供应装置、9-切割线、10-工件。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本申请的技术方案，以下将结合附图及实施例对本实用新型做进一步详细说明。

本申请文件中的上、下、左、右、前和后等方位用语是基于附图所示的位置关系而建立的。附图不同，则相应的位置关系也有可能随之发生变化，故不能以此理解为对保护范围的限定。

本实用新型中，术语“安装”、“相连”、“相接”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，也可以是一体地连接，也可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通信，也可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接连接，可以是两个元器件内部的联通，也可以是两个元器件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实施例记载了一种曲面切割多环线锯机，其加工精度高、速度快、且能实现单线或多线切割。

如图1至图3所示，该多环线锯机包括机架1，在机架1的前面板上设有第一切割辊轮2、第二切割辊轮3、绕线辊轮4、张紧装置5、工件进给装置、切削液供应装置8和中控单元，中控单元分别与第一切割辊轮2、第二切割辊轮3、张紧装置5、工件进给装置和切削液供应装置8相连，控制各部件根据需求动作。单根或多根切割线9缠绕于第一切割辊轮2、第二切割辊轮3、绕线辊轮4和张紧装置5上，通过单向循环运转切割安装在工件进给装置上的工件10，并在切割过程中，中控单元控制工件进给装置根据产品加工需求实时调整工件10位置，进而改变切割线9对工件10的切割位置，切削液供应装置8对切割区域起到降温、清洗以及润滑作用。

在工件进给装置上方工件10两侧第一切割辊轮2和第二切割辊轮3分别设置在机架1前面板一侧上，用于带动切割线9循环运转，第一切割辊轮2和第二切割辊轮3中任意一个切割辊轮设有旋转驱动装置，通过旋转驱动装置为第一切割辊轮2或第二切割辊轮3提供旋转动力，使得第一切割辊轮2或第二切割辊轮3成为切割线9转动的主动轮，另一个第一切割辊轮2或第二切割辊轮3可根据工况需要配置旋转驱动装置，两个旋转驱动装置同步转动，可加大切割线9的行进动力。旋转驱动装置与中控单元相连，通过中控单元控制旋转驱动装置的起停动作及转速，从而改变切割线9的切割速度。

在机架1前面板上的另一侧张紧装置5安装机架1上，张紧装置5包括绕线轮和张力调节模块，绕线轮设在张力调节模块上，通过张力调节模块带动绕线轮沿水平方向水平移动，来保证切割线9的张紧力度，以便实现切割线9的高速旋转，避免第一切割辊轮2和第二切割辊轮3处的切割线9脱离或松动，从而影响切割效果。张紧装置5根据切割线9不同的线径施加不同大小的张紧力，以便达到不同切割工艺的要求。

一个或多个绕线辊轮4设置在机架1的前面板上，用于与第一切割辊轮2、第二切割辊轮3、张紧装置5配合完成切割线9的环形缠绕。绕线辊轮4的数量由所需切割线9的长度及不同的工艺需求决定，绕线辊轮4为无动力辊轮，即从动轮，通过第一切割辊轮2和第二切割辊轮3的同向旋转动力带动从动旋转，从而使切割线9单向循环运转。

本实施例以5个绕线辊轮4为例说明机架1上绕线辊轮4和张紧装置5的布置，具体如下：

在第一切割辊轮2和第二切割辊轮3上方，一个绕线辊轮4的轮心与工件进给装置同轴，设置在机架1的1#位置上，用于牵引第一切割辊轮2和第二切割辊轮3下方的切割线9向上缠绕。在第一切割辊轮2和1#绕线辊轮4与张紧装置5之间，两个绕线辊轮4在张紧装置5上下设置在机架1的2#、3#位置上，其中，2#绕线辊轮4的轮心低于1#绕线辊轮4的轮心高度，且2#绕线辊轮4的底端的水平切线为张紧装置5上绕线轮顶端的水平切线，用于下压绕过1#绕线辊轮4上方的切割线9，使其沿水平方向伸向张紧装置5的绕线轮。3#绕线辊轮4设置在张紧装置5的右侧下方机架1的3#位置处，切割线9环绕绕线轮后，由绕线轮下方伸出绕向3#绕线辊轮4上方，2#绕线辊轮4和3#绕线辊轮4的设置可保证切割线9与绕线轮的接触长度，以增加张紧装置5对切割线9调整的张紧力度。4#绕线辊轮4设置在3#绕线辊轮4侧下方，切割线9由3#绕线辊轮4上方缠绕后向下伸向4#绕线辊轮4，环绕4#绕线辊轮4后伸向设置在5#位置的5#绕线辊轮4，5#绕线辊轮4设置在2#绕线辊轮4下方，且5#绕线辊轮4的轮心不低于第一切割辊轮2轮心高度，切割线9由5#绕线辊轮4上方缠绕后伸向第一切割辊轮2和第二切割辊轮3下方，与1#绕线辊轮4配合，可最大限度的保证切割线9在第一切割辊轮2和第二切割辊轮3下方直线移动。优选地，4#绕线辊轮4的轮心高度低于3#绕线辊轮4和5#绕线辊轮4轮心高度，高度差可根据切割线9的长度确定。

本实施例中第一切割辊轮2、第二切割辊轮3、各绕线辊轮4及张紧装置5的绕线轮上分别设有多道形状大小相同的环形槽，用于装载切割线9。第一切割辊轮2、第二切割辊轮3、各绕线辊轮4及张紧装置5的绕线轮上对应的环形槽槽型、数量和槽距均相同，使得对应的环形槽位于同一平面上。优选地，环形槽为环形V型槽。

单根或多根切割线9分别缠绕在具有相同槽距的环形槽内，即可保证切割线9在同一平面内高速旋转，也可避免多根切割线9之间互相交叉干涉缠绕，使其仅参与各自环形槽内的工作。本实施例中槽距根据工件10所需加工的尺寸进行工艺配置，为满足多种工艺、多种工件10的切割，切割辊轮和绕线轮可按不同的环形槽数量和槽距准备多套，以便生产时根据工件10的切割工艺替换，以便减少工件进给装置的进给动作，提高切割的精度及效率。

本实施例所用的切割线9为环形钢丝线，也可为镀有所需规格大小的金刚石微粉颗粒的头尾连接在一起的环形线，优选地，切割线9为一种直径为0.1mm～0.6mm的柔性镀有金刚石颗粒的环形钢丝线。

工件进给装置设置在机架1前面板一端位于第一切割辊轮2和第二切割辊轮3下方，用于实现切割过程中工件10的二维曲面加工进给。工件进给装置包括水平工作台6和竖直工作台7，水平工作台6通过竖直工作台7安装在操作台上。

水平工作台6设有夹紧件和水平移动组件，水平移动组件设置在竖直工作台7上，包括轨道和水平驱动模块，夹紧件置于轨道上，用于装夹工件10，水平驱动模块置于轨道一端，用于驱动夹紧件沿轨道水平移动，为工件10提供水平方向(即多环线锯机前后方向)的进给，水平驱动模块根据中控单元输入的进给速度和进给位置驱动夹紧件实现工件10的水平进给。

竖直工作台7为水平工作台6整体提供竖直方向的上升和下降功能，用于调节工件10的高度。竖直工作台7包括升降模块和工作台，升降模块固定在操作台上，水平工作台6的水平移动组件通过工作台固定在升降模块的顶端，通过升降模块实现升降。

由此，工件进给装置通过水平工作台6和竖直工作台7的合成运动实现对工件10的二维曲面进给，合成进给的速度即为工件10的加工进给速度，该多环线锯机可根据加工工艺设定0～20mm每分钟的加工进给速度，以满足高效切割需求。

切削液供应装置8的多个供液管水平并排设置在第一切割辊轮2和第二切割辊轮3与1#绕线辊轮4之间，供液设备设置在机架1内部或后方，通过供液管向切割区域输送切削液，对切割区域内的工件10和切割线9进行冷却和清洗切屑以及润滑。

本实施例的切割线9在第一切割辊轮2和第二切割辊轮3旋转带动下可实现顺时针或逆时针的单向循环运转，下面以切割线9逆时针方向循环运转为例说明该多环线锯机的实施过程。

首先，张紧装置5通过张力设定将各切割线9张紧装载在各环形槽内，通过水平工作台6和竖直工作台7的合成运动将工件10的待加工位置行进至切割位置，开启切削液供应装置8对工件10和切割线9输送切削液，同时开启第一切割辊轮2和第二切割辊轮3的旋转驱动装置，使其从零速增至工艺锯切线速度，从而控制各切割线9达到工艺切割线速度。然后控制水平工作台6和竖直工作台7的合成进给运动实现工件10的二维曲面加工进给运动，根据工艺要求调整工件10的待切割位置至切割点，即使工件10的待切割位置与第一切割辊轮2和第二切割辊轮3之间的切割线9相接触，以实现工件10二维曲面的切割，水平工作台6和竖直工作台7进给到工艺切割终点后，第一切割辊轮2和第二切割辊轮3开始减速至零，从而完成对工件10的二维曲面锯切。

在整个切割加工过程中，切割线9进行单向无限循环高速旋转，且各切割线9之间互不交叉互不干涉，可确保各环型槽的磨损一致性和各切割线9的磨损一致性，从而保证各工件10的整板加工精度的一致性。由于整个切割加工过程中各切割线9只有一次加减速过程，无锯切时停顿返向的停顿现象，使得工件10从曲面的起点到终点一直在同一速度同一方向下进行锯切，进一步控制了工件10整板中单片曲面从起点到终点的加工精度，从而可以实现微米级甚至更高的加工精度。

虽然上面结合本实用新型的优选实施例对本实用新型的原理进行了详细的描述，本领域技术人员应该理解，上述实施例仅仅是对本实用新型的示意性实现方式的解释，并非对本实用新型包含范围的限定。实施例中的细节并不构成对本实用新型范围的限制，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均落在本实用新型保护范围之内。

Claims (10)

1.一种曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述多环线锯机包括第一切割辊轮(2)、第二切割辊轮(3)、绕线辊轮(4)和工件进给装置；

切割线(9)依次缠绕在所述第一切割辊轮(2)、所述第二切割辊轮(3)和所述绕线辊轮(4)上形成环形切割线；所述切割辊轮用于带动所述切割线(9)单向循环转动；

所述工件进给装置包括水平工作台(6)和竖直工作台(7)，所述水平工作台(6)安装在所述竖直工作台(7)顶端；工件(10)安装在所述水平工作台(6)上，位于所述第一切割辊轮(2)和所述第二切割辊轮(3)下方；在所述工件进给装置的进给运动下所述工件(10)的待切割位置与所述第一切割辊轮(2)和所述第二切割辊轮(3)之间的所述切割线(9)相接；所述水平工作台(6)用于实现所述工件(10)切割过程中的水平进给；所述竖直工作台(7)用于实现所述工件(10)切割过程中的升降进给。

2.根据权利要求1所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述多环线锯机还包括张紧装置(5)，所述张紧装置(5)包括绕线轮和张力调节模块，所述绕线轮设在所述张力调节模块上，所述切割线(9)形成所述环形切割线过程中环绕所述绕线轮，所述张力调节模块用于带动所述绕线轮沿水平方向水平移动，来调节所述切割线(9)的张紧力度。

3.根据权利要求2所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述第一切割辊轮(2)、所述第二切割辊轮(3)、所述绕线辊轮(4)和所述绕线轮上分别设有多道形状大小相同的环形槽，所述环形槽用于装载所述切割线(9)。

4.根据权利要求3所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述第一切割辊轮(2)、所述第二切割辊轮(3)、所述绕线辊轮(4)及所述绕线轮上对应的所述环形槽槽型、数量和槽距均相同。

5.根据权利要求3或4所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述环形槽为环形V型槽。

6.根据权利要求4所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，单根或多根所述切割线(9)分别缠绕在具有相同槽距的所述环形槽内。

7.根据权利要求1所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述切割线(9)为环形钢丝线、镀有金刚石微粉颗粒的环形线或柔性镀有金刚石颗粒的环形钢丝线。

8.根据权利要求7所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，采用所述柔性镀有金刚石颗粒的所述环形钢丝线形成的所述切割线(9)的直径为0.1mm～0.6mm。

9.根据权利要求1所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述多环线锯机还包括切削液供应装置(8)，所述切削液供应装置(8)的多个供液管水平并排设置在所述第一切割辊轮(2)和所述第二切割辊轮(3)上方，所述切削液供应装置(8)通过所述供液管向切割区域输送切削液。

10.根据权利要求1所述的曲面切割多环线锯机，其特征在于，所述第一切割辊轮(2)和所述第二切割辊轮(3)中任意一个切割辊轮设有旋转驱动装置，或者所述第一切割辊轮(2)和所述第二切割辊轮(3)均设有所述旋转驱动装置，两个所述旋转驱动装置同步同向转动。

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