专利名称：硬脆材料加工用的超声波线切割锯的制作方法
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，滑台座通过滚珠导向套设置在导向柱上，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。
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。
具体实施例方式
如图1和图2所示，结合实施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、纵向工作滑台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，并通过联轴器与纵向滚珠丝杠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。超声波振动装置通过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后侧的上面。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10、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17的下杆上，金刚石线锯长为 (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21座通过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23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，切屑容易清除，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。
权利要求
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、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，其特征是，所述超声波振动装置通过C型工作架固定在滑台座上，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。
2.如权利要求1所述的超声波线切割锯，其特征是，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。
3.如权利要求1所述的超声波线切割锯，其特征是，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，滑台座通过滚珠导向套设置在导向柱上，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，减速器的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。
4.如权利要求3所述的超声波线切割锯，其特征在于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。
全文摘要
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。
文档编号B28D1/02GK1488480SQ0313368
公开日2004年4月14日 申请日期2003年8月13日 优先权日2003年8月13日
发明者张辽远 申请人:沈阳工业学院