專利名稱：一種硬脆材料線切割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型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裝置。
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(pán)鋸、帶鋸、線鋸等，金剛石圓盤(pán)鋸和金剛石帶鋸受基體的限制，在加工過(guò)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(zhǎng)度達(dá)數(shù)十米到上百米，存在線鋸繞過(guò)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。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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裝置。
本實(shí)用新型包括床身、縱向工作滑臺(tái)、橫向工作滑臺(tái)、工件支架、超聲波振動(dòng)裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)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(tái)通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)置在橫向滑臺(tái)座上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在橫向滑臺(tái)座上，并通過(guò)聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向絲杠螺母通過(guò)螺釘與橫向工作滑臺(tái)固定，橫向滑臺(tái)座通過(guò)螺栓固定在縱向工作滑臺(tái)上，縱向工作滑臺(tái)通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)置在縱向滑臺(tái)座上，縱向步進(jìn)電機(jī)固定在縱向滑臺(tái)座上，并通過(guò)聯(lián)軸器與縱向滾珠絲杠連接，縱向絲杠螺母通過(guò)螺釘與縱向工作滑臺(tái)固定，縱向滑臺(tái)座通過(guò)螺栓固定在床身上，工件支架通過(guò)螺釘固定在橫向工作滑臺(tái)上，所述超聲波振動(dòng)裝置通過(guò)C型工作架固定在滑臺(tái)座上，所述線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在立式床身上，立式床身通過(guò)螺栓固定在床身后側(cè)的上面，超聲波振動(dòng)裝置的支承座通過(guò)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(zhǎng)度為3/4λ(λ為振動(dòng)波長(zhǎng))，所述線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)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(tái)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(guò)螺栓固定在滑臺(tái)座上，滑臺(tái)座通過(guò)滾珠導(dǎo)向套設(shè)置在導(dǎo)向柱上，導(dǎo)向柱的下端通過(guò)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(guò)銷軸與滑臺(tái)座連接固定，平衡桿通過(guò)支架設(shè)置在立式床身上，平衡桿的一端通過(guò)U型槽裝在滑臺(tái)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(guò)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，本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)側(cè)示圖；圖中1床身、2縱向滑臺(tái)座、3縱向步進(jìn)電機(jī)、4縱向滾珠絲杠、5縱向工作滑臺(tái)、6橫向滑臺(tái)座、7橫向工作滑臺(tái)、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(tái)座、22導(dǎo)向柱、23固定板、24電機(jī)。
具體實(shí)施方式
如圖1和圖2所示，結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案和工作過(guò)程。一種硬脆材料加工用的超聲波線切割裝置，包括床身1、縱向工作滑臺(tái)2、縱向工作滑臺(tái)5、工件支架8、超聲波振動(dòng)裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)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(tái)7通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)置在橫向滑臺(tái)座6上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在橫向滑臺(tái)座6上，并通過(guò)聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向絲杠螺母通過(guò)螺釘與橫向工作滑臺(tái)7固定，通過(guò)橫向步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)橫向工作滑臺(tái)7作左右橫向運(yùn)動(dòng)，橫向滑臺(tái)座6通過(guò)螺栓固定在縱向工作滑臺(tái)5上；縱向工作滑臺(tái)5通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)置在縱向滑臺(tái)座2上，縱向步進(jìn)電機(jī)3固定在縱向滑臺(tái)座2上，并通過(guò)聯(lián)軸器與縱向滾珠絲杠4連接，縱向絲杠螺母通過(guò)螺釘與縱向工作滑臺(tái)5固定，通過(guò)縱向步進(jìn)電機(jī)3驅(qū)動(dòng)縱向工作滑臺(tái)5作前后縱向運(yùn)動(dòng)，縱向滑臺(tái)座通過(guò)螺栓固定在床身1上；工件支架8通過(guò)螺釘固定在橫向工作滑臺(tái)7上。超聲波振動(dòng)裝置通過(guò)C型工作架15固定在滑臺(tái)座21上，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在立式床身17上，立式床身17通過(guò)螺栓固定在床身1后側(cè)的上面。超聲波振動(dòng)裝置的支承座13通過(guò)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(zhǎng)度為3/4λ(λ為振動(dòng)波長(zhǎng))，超聲波發(fā)生器的交變電信號(hào)通過(guò)換能器14轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，又通過(guò)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(dòng)，線鋸振動(dòng)頻率為19-21KHz。線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)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(tái)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(guò)彈簧卡頭9固定在C型工作架17的下桿上，金剛石線鋸長(zhǎng)為 (λ為振動(dòng)波長(zhǎng))，一般使用長(zhǎng)度小于300mm，直徑為0.2～2.5mm。C型工作架15通過(guò)螺栓固定在滑臺(tái)座21上，滑臺(tái)21座通過(guò)4個(gè)滾珠導(dǎo)向套設(shè)置在2個(gè)導(dǎo)向柱22上，導(dǎo)向柱22的下端通過(guò)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(guò)銷軸與滑臺(tái)座21連接固定，帶電機(jī)24的減速器19通過(guò)曲柄連桿機(jī)構(gòu)18驅(qū)動(dòng)固定有C型工作架15的滑臺(tái)座21作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即金剛石線鋸10作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)次數(shù)為60～90次/min。平衡桿16通過(guò)支架設(shè)置在立式床身17上，平衡桿16的一端通過(guò)U型槽裝在滑臺(tái)座21的銷軸上，另一端設(shè)置有配重。本實(shí)用新型的工作過(guò)程是金剛石線鋸始終處于直線高頻振動(dòng)和周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(kāi)，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(wèn)題。被加工的工件11設(shè)置在工作支架8上，先啟動(dòng)超聲波電源預(yù)熱10分鐘，再開(kāi)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1.一種硬脆材料線切割裝置，包括床身、縱向工作滑臺(tái)、橫向工作滑臺(tái)、工件支架、超聲波振動(dòng)裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)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(tái)通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)置在橫向滑臺(tái)座上，橫向步進(jìn)電機(jī)固定在橫向滑臺(tái)座上，并通過(guò)聯(lián)軸器與橫向滾珠絲杠連接，橫向絲杠螺母通過(guò)螺釘與橫向工作滑臺(tái)固定，橫向滑臺(tái)座通過(guò)螺栓固定在縱向工作滑臺(tái)上，縱向工作滑臺(tái)通過(guò)導(dǎo)軌設(shè)置在縱向滑臺(tái)座上，縱向步進(jìn)電機(jī)固定在縱向滑臺(tái)座上，并通過(guò)聯(lián)軸器與縱向滾珠絲杠連接，縱向絲杠螺母通過(guò)螺釘與縱向工作滑臺(tái)固定，縱向滑臺(tái)座通過(guò)螺栓固定在床身上，工件支架通過(guò)螺釘固定在橫向工作滑臺(tái)上，其特征是，所述超聲波振動(dòng)裝置通過(guò)C型工作架固定在滑臺(tái)座上，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)置在立式床身上，立式床身通過(guò)螺栓固定在床身后側(cè)的上面。
2.如權(quán)利要求1所述的線切割裝置，其特征是，超聲波振動(dòng)裝置的支承座通過(guò)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(zhǎng)度為3/4λ。
3.如權(quán)利要求1所述的線切割裝置，其特征是，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)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(tái)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(guò)螺栓固定在滑臺(tái)座上，滑臺(tái)座通過(guò)滾珠導(dǎo)向套設(shè)置在導(dǎo)向柱上，導(dǎo)向柱的下端通過(guò)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(guò)銷軸與滑臺(tái)座連接固定，平衡桿通過(guò)支架設(shè)置在立式床身上，平衡桿的一端通過(guò)U型槽裝在滑臺(tái)座的銷軸上，另一端設(shè)置有配重。
4.如權(quán)利要求3所述的線切割裝置，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(guò)彈簧卡頭固定在C型工作架的下桿上。
專利摘要一種硬脆材料線切割裝置，包括床身、縱向工作滑臺(tái)、橫向工作滑臺(tái)、工件支架、金剛石線鋸、超聲波振動(dòng)裝置、線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和電氣控制裝置，超聲波振動(dòng)裝置通過(guò)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(hào)通過(guò)換能器轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械振動(dòng)，又通過(guò)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(dòng)，線鋸?fù)鶑?fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)曲柄連桿、C型工作架、滑臺(tái)座驅(qū)動(dòng)線鋸作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)，線鋸始終處于直線高頻振動(dòng)和周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從根本上改進(jìn)了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，發(fā)揮了金剛石線鋸切割加工的性能。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(hào)B28D1/06GK2673610SQ0321431
公開(kāi)日2005年1月26日 申請(qǐng)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(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)學(xué)院