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。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是針對現(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裝置。
本實用新型包括床身、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)運動機構(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)運動機構(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)運動機構(gòu)包括C型工作架、金剛石線鋸、曲柄連桿機構(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，帶電機的減速器固定在床身上，減速器軸與曲柄連桿機構(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，本實用新型具有結(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，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是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型的結(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、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。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，結(jié)合實施例進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)方案和工作過程。一種硬脆材料加工用的超聲波線切割裝置，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)運動機構(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)電機驅(qū)動橫向工作滑臺7作左右橫向運動，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3驅(qū)動縱向工作滑臺5作前后縱向運動，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)運動機構(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)運動機構(gòu)包括C型工作架15、金剛石線鋸10、曲柄連桿機構(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24的減速器19固定在床身1上，曲柄連桿機構(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24的減速器19通過曲柄連桿機構(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)運動，即金剛石線鋸10作快速往復(fù)運動，線鋸?fù)鶑?fù)運動次數(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。本實用新型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間，和應(yīng)力釋放時間等，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1.一種硬脆材料線切割裝置，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)運動機構(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)運動機構(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所述的線切割裝置，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所述的線切割裝置，其特征是，線鋸?fù)鶑?fù)運動機構(gòu)包括C型工作架、金剛石線鋸、曲柄連桿機構(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，帶電機的減速器固定在床身上，減速器的軸與曲柄連桿機構(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、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)運動機構(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)運動機構(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)運動，線鋸始終處于直線高頻振動和周期性往復(fù)運動狀態(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。本實用新型具有結(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，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B28D1/06GK2673610SQ0321431
公開日2005年1月26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