專利名稱：硬脆材料加工用的超聲波線切割鋸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬脆材料切割加工技術(shù)，特別涉及一種用于硬脆材料加工用的超聲波線切割鋸。
背景技術(shù)：
目前，硬脆材料如石材、寶石、硅晶體、石英晶體、硬質(zhì)合金等，通常具有優(yōu)良穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能。因此，在建筑業(yè)、航空航天、電子、化工、生物工程等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。但是，硬脆材料的切割加工非常困難，加工精度低，成本高，通常采用的有金剛石圓盤鋸、帶鋸、線鋸等，金剛石圓盤鋸和金剛石帶鋸受基體的限制，在加工過程中，不能轉(zhuǎn)彎，不能切割曲線表面；而金剛石線鋸雖然可以加工曲線表面，但是，在加工中，線鋸或是封閉曲線其長度達(dá)數(shù)十米到上百米，存在線鋸繞過導(dǎo)輪，線鋸表面張力不同，使金剛石磨粒與基體結(jié)合強(qiáng)度受到影響，磨粒容易脫落，其使用性能下降并導(dǎo)致加工成本的提高，難以發(fā)揮金剛石磨粒優(yōu)越性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理，噪音小、加工精度高，生產(chǎn)成本低、節(jié)約材料、特別適合切割寶石、陶瓷等貴重硬脆材料的超聲波線切割鋸。
本發(fā)明包括床身、縱向工作滑臺、橫向工作滑臺、工件支架、超聲波振動裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、立式床身、冷卻系統(tǒng)和電氣控制裝置，橫向工作滑臺通過導(dǎo)軌設(shè)置在橫向滑臺座上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在橫向滑臺座上，并通過聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向絲杠螺母通過螺釘與橫向工作滑臺固定，橫向滑臺座通過螺栓固定在縱向工作滑臺上，縱向工作滑臺通過導(dǎo)軌設(shè)置在縱向滑臺座上，縱向步進(jìn)電機(jī)固定在縱向滑臺座上，并通過聯(lián)軸器與縱向滾珠絲杠連接，縱向絲杠螺母通過螺釘與縱向工作滑臺固定，縱向滑臺座通過螺栓固定在床身上，工件支架通過螺釘固定在橫向工作滑臺上，所述超聲波振動裝置通過C型工作架固定在滑臺座上，所述線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)置在立式床身上，立式床身通過螺栓固定在床身后側(cè)的上面，超聲波振動裝置的支承座通過螺釘固定在C型工作架的上臂上面，變幅桿設(shè)置在支承座內(nèi)，換能器與變幅桿連接固定，變幅桿為倒錐形，其長度為3/4λ(λ為振動波長)，所述線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括C型工作架、金剛石線鋸、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、滑臺座、導(dǎo)向柱和平衡桿，金剛石線鋸設(shè)置在變幅桿和C型工作架的下桿之間，C型工作架通過螺栓固定在滑臺座上，滑臺座通過滾珠導(dǎo)向套設(shè)置在導(dǎo)向柱上，導(dǎo)向柱的下端通過固定座與床身固定，上端固定在立式床身的固定板上，帶電機(jī)的減速器固定在床身上，減速器軸與曲柄連桿機(jī)構(gòu)相連，其連桿通過銷軸與滑臺座連接固定，平衡桿通過支架設(shè)置在立式床身上，平衡桿的一端通過U型槽裝在滑臺座的銷軸上，另一端設(shè)置有配重，所述金剛石線鋸的上端與變幅桿焊接固定，下端通過彈簧卡頭固定在C型工作架的下桿上。
由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單合理、生產(chǎn)效率高、加工精度高、成本低、節(jié)約材料、可加工任意形狀曲面和窄縫，和有噪音小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合切割寶石、陶瓷等貴重硬脆材料，也適合切割一般硬脆材料。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)側(cè)示圖；圖中1床身、2縱向滑臺座、3縱向步進(jìn)電機(jī)、4縱向滾珠絲杠、5縱向工作滑臺、6橫向滑臺座、7橫向工作滑臺、8工件支架、9彈簧卡頭、10金剛石線鋸、11工件、12變幅桿、13支承座、14換能器、15C型工作架、16平衡桿、17立式床身、18曲柄連桿機(jī)構(gòu)、19減速器、20固定座、21滑臺座、22導(dǎo)向柱、23固定板、24電機(jī)。
具體實(shí)施例方式
如圖1和圖2所示，結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案和工作過程。一種硬脆材料加工用的超聲波線切割鋸，包括床身1、縱向工作滑臺2、縱向工作滑臺5、工件支架8、超聲波振動裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、立式床身17、冷卻系統(tǒng)和電氣控制裝置。橫向工作滑臺7通過導(dǎo)軌設(shè)置在橫向滑臺座6上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在橫向滑臺座6上，并通過聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向絲杠螺母通過螺釘與橫向工作滑臺7固定，通過橫向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動橫向工作滑臺7作左右橫向運(yùn)動，橫向滑臺座6通過螺栓固定在縱向工作滑臺5上；縱向工作滑臺5通過導(dǎo)軌設(shè)置在縱向滑臺座2上，縱向步進(jìn)電機(jī)3固定在縱向滑臺座2上，并通過聯(lián)軸器與縱向滾珠絲杠4連接，縱向絲杠螺母通過螺釘與縱向工作滑臺5固定，通過縱向步進(jìn)電機(jī)3驅(qū)動縱向工作滑臺5作前后縱向運(yùn)動，縱向滑臺座通過螺栓固定在床身1上；工件支架8通過螺釘固定在橫向工作滑臺7上。超聲波振動裝置通過C型工作架15固定在滑臺座21上，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)置在立式床身17上，立式床身17通過螺栓固定在床身1后側(cè)的上面。超聲波振動裝置的支承座13通過螺釘固定在C型工作架15的上臂上面，變幅桿12設(shè)置在支承座13內(nèi)，換能器14與變幅桿12連接固定，變幅桿12為倒錐形，其長度為3/4λ(λ為振動波長)，超聲波發(fā)生器的交變電信號通過換能器14轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動，又通過變幅桿12把振幅進(jìn)一步放大，使金剛石線鋸10以波的形式產(chǎn)生振動，線鋸振動頻率為19-21KHz。線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括C型工作架15、金剛石線鋸10、曲柄連桿機(jī)構(gòu)10、滑臺座21、導(dǎo)向柱22和平衡桿16，金剛石線鋸10的上端與變幅桿12焊接固定，下端通過彈簧卡頭9固定在C型工作架17的下桿上，金剛石線鋸長為 (λ為振動波長)，一般使用長度小于300mm，直徑為0.2～2.5mm。C型工作架15通過螺栓固定在滑臺座21上，滑臺21座通過4個滾珠導(dǎo)向套設(shè)置在2個導(dǎo)向柱22上，導(dǎo)向柱22的下端通過固定座23與床身1固定，上端固定在立式床身17的固定板23上，帶電機(jī)24的減速器19固定在床身1上，曲柄連桿機(jī)構(gòu)18設(shè)置在減速器19的側(cè)面，并與減速器19的軸連接，其連桿通過銷軸與滑臺座21連接固定，帶電機(jī)24的減速器19通過曲柄連桿機(jī)構(gòu)18驅(qū)動固定有C型工作架15的滑臺座21作快速往復(fù)運(yùn)動，即金剛石線鋸10作快速往復(fù)運(yùn)動，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動次數(shù)為60～90次/min。平衡桿16通過支架設(shè)置在立式床身17上，平衡桿16的一端通過U型槽裝在滑臺座21的銷軸上，另一端設(shè)置有配重。本發(fā)明的工作過程是金剛石線鋸始終處于直線高頻振動和周期性往復(fù)運(yùn)動的狀態(tài)，金剛石磨粒在切割加工中與工件之間間歇接觸和分開，由于超聲加工中的錘擊作用，空化作用及剪切角度變化切削，在加工中有充足的冷卻時(shí)間，和應(yīng)力釋放時(shí)間等，切屑容易清除，而且平均切削力小，切削溫度低，因此更充分地發(fā)揮了金剛石線鋸切割加工的性能，從根本上改變了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題。被加工的工件11設(shè)置在工作支架8上，先啟動超聲波電源預(yù)熱10分鐘，再開始根據(jù)加工件的形狀要求，事先編制好的程序進(jìn)行切割加工，加工厚度為0.5～260mm，進(jìn)給速度為0.02～8.8mm/min，加工尺寸為500×1000mm。
權(quán)利要求
1.硬脆材料加工用的超聲波線切割鋸，包括床身、縱向工作滑臺、橫向工作滑臺、工件支架、超聲波振動裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)、立式床身、冷卻系統(tǒng)和電氣控制裝置，橫向工作滑臺通過導(dǎo)軌設(shè)置在橫向滑臺座上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在橫向滑臺座上，并通過聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向絲杠螺母通過螺釘與橫向工作滑臺固定，橫向滑臺座通過螺栓固定在縱向工作滑臺上，縱向工作滑臺通過導(dǎo)軌設(shè)置在縱向滑臺座上，縱向步進(jìn)電機(jī)固定在縱向滑臺座上，并通過聯(lián)軸器與縱向滾珠絲杠連接，縱向絲杠螺母通過螺釘與縱向工作滑臺固定，縱向滑臺座通過螺栓固定在床身上，工件支架通過螺釘固定在橫向工作滑臺上，其特征是，所述超聲波振動裝置通過C型工作架固定在滑臺座上，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)設(shè)置在立式床身上，立式床身通過螺栓固定在床身后側(cè)的上面。
2.如權(quán)利要求1所述的超聲波線切割鋸，其特征是，超聲波振動裝置的支承座通過螺釘固定在C型工作架的上臂上面，變幅桿設(shè)置在支承座內(nèi)，換能器與變幅桿連接固定，變幅桿為倒錐形，其長度為3/4λ。
3.如權(quán)利要求1所述的超聲波線切割鋸，其特征是，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括C型工作架、金剛石線鋸、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、滑臺座、導(dǎo)向柱和平衡桿，金剛石線鋸設(shè)置在變幅桿和C型工作架的下桿之間，C型工作架通過螺栓固定在滑臺座上，滑臺座通過滾珠導(dǎo)向套設(shè)置在導(dǎo)向柱上，導(dǎo)向柱的下端通過固定座與床身固定，上端固定在立式床身的固定板上，帶電機(jī)的減速器固定在床身上，減速器的軸與曲柄連桿機(jī)構(gòu)相連，其連桿通過銷軸與滑臺座連接固定，平衡桿通過支架設(shè)置在立式床身上，平衡桿的一端通過U型槽裝在滑臺座的銷軸上，另一端設(shè)置有配重。
4.如權(quán)利要求3所述的超聲波線切割鋸，其特征在于所述金剛石線鋸的上端與變幅桿焊接固定，下端通過彈簧卡頭固定在C型工作架的下桿上。
全文摘要
一種硬脆材料加工用的超聲波線切割鋸，包括床身、縱向工作滑臺、橫向工作滑臺、工件支架、金剛石線鋸、超聲波振動裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)和電氣控制裝置，超聲波振動裝置通過螺釘固定在C型工作架的上臂上，超聲波發(fā)生器的交變電信號通過換能器轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動，又通過變幅桿把振幅進(jìn)一步放大，使金剛石線鋸以波的形式產(chǎn)生振動，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)通過曲柄連桿、C型工作架、滑臺座驅(qū)動線鋸作快速往復(fù)運(yùn)動，線鋸始終處于直線高頻振動和周期性往復(fù)運(yùn)動狀態(tài)，從根本上改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，發(fā)揮了金剛石線鋸切割加工的性能。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單合理、生產(chǎn)效率高、加工精度高、成本低、節(jié)約材料和噪音小等優(yōu)點(diǎn)，特別適合切割寶石、陶瓷等貴重硬脆材料，也適合切割一般硬脆材料。
文檔編號B28D1/02GK1488480SQ0313368
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月13日
發(fā)明者張遼遠(yuǎn) 申請人:沈陽工業(yè)學(xué)院