一种微波切割装置的制作方法

本发明涉及材料加工领域，特别是涉及一种微波切割装置。

背景技术：

脆性材料如玻璃和陶瓷在军事、航空、航天、IT和液晶工业领域有广泛的市场需求。目前的脆性材料加工技术不能满足日益增长的对加工速度、质量和能耗的要求。微波热裂法切割是能够满足上述要求的一种新的方法，然而与此方法配套的加工装置存在能耗大、热源形状不可变、热源形状与切割轨迹之间角度不可控等缺点，从而导致资源浪费、切割精度差，切割表面质量无法满足使用要求等严重后果。

基于此本申请提出一种能够对低功率微波电场强度在加热区域进行增强，并且通过改变热源形成装置中单个零件的形状和尺寸即可获得不同的热源形式和扫描特征，使热裂法在能耗、加工精度、加工轨迹方面均有突破性进展，为微波热裂法走向应用提供了有效的实现手段。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种微波切割装置，以解决上述现有技术存在的问题，使得该切割装置能够大幅降低能耗、提高加工精度和提升加工轨迹适应性。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本申请提供一种微波切割装置，包括控制中心、微波源、热源形成装置、二维移动平台及机架；所述微波源通过波导段与所述热源形成装置的一端连通，所述热源形成装置的底端穿过所述机架并垂直设置于所述二维移动平台上方；所述波导段包括增强波导段，所述增强波导端包括有矩形波导和微波谐振腔，所述矩形波导为短边收缩矩形波导，所述矩形波导的短边端通过所述微波谐振腔与所述热源形成装置相连通；所述微波源、热源形成装置、热像仪及二维移动平台均与所述控制中心电连接。

可选的，所述微波源产生频率为2.45GHz、功率为0-3Kw的微波。

可选的，所述热源形成装置包括内芯和外壁，所述内芯设置在所述外壁的轴线上，所述内芯的上部通过一卡接盘与所述外壁相固定，所述内芯的顶端连接有一驱动电机，所述驱动电机与所述控制中心电连接，所述内芯的截面形状为圆形、矩形、三角形、菱形或者椭圆形。

可选的，所述切割装置还包括有夹持机构，所述夹持机构设置于所述二维移动平台顶端，所述夹持机构通过卡扣或固定爪来固定工件。

可选的，所述夹持机构底端设置有一容水容器，所述夹持机构的底端与所述容水容器的顶端边缘固定连接，所述容水容器的底端固定在所述二维移动平台上。

可选的，所述切割装置还包括有热像仪，所述热像仪安装固定于所述机架内侧，所述热像仪的探头对准工件位置。

可选的，所述切割装置还包括有谐振调节器，所述谐振调节器位于波导轴线上，所述谐振调节器通过丝杠与所述热源形成装置的另一端相连接，通过调节丝杠上螺母的位置来进行谐振调节。

可选的，所述波导段还包括有传输波导段，所述传输波导段包括传输波导，所述传输波导的一端与所述微波源相连通，所述传输波导的另一端与所述矩形波导相连通。

可选的，所述微波源与所述传输波导段之间、所述传输波导与所述增强波导段之间、所述增强波导段与所述热源形成装置之间均为螺栓刚性固定密封连接，所述波导段与所述热源形成装置的材质均为铝制。

可选的，所述切割装置还包括有观察窗与照明灯，所述观察窗位于所述机架一侧，所述观察窗的一端与所述机架活动连接；所述照明灯安装于一不锈钢薄网内，所述不锈钢薄网设置于所述机架内侧并位于所述热源形成装置的一侧，所述照明灯与所述控制中心电连接。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

1、矩形波导，该矩形波导为以10-30度渐变的短边收缩矩形波导，为保证有效谐振，长边不变化，该短边收缩矩形波导能够对低功率微波电场强度在加热区域进行增强；

2、内芯的形状，内芯的形状可以根据需要加工的脆性材料的形状或者材质进行适应性的选择，不局限于特定的形状，实现了脆性材料切割加工的形状可变性；

3、热像仪，能够对切割加工过程中的工件的温度分布及变化进行实时检测，从而达到实时调节热源扫描轨迹和热源形状旋转角度；

4、热源形成装置内芯靠驱动电机驱动旋转，根据轨迹控制要求可更大程度满足精度要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例的整体示意图；

图2为本发明具体实施例中的矩形波导的主视图；

图3为本发明具体实施例中的矩形波导的俯视图；

图4a-4f为本发明具体实施中的内芯的形状示意图；

其中，1微波源；2传输波导；3矩形波导；4微波谐振腔；5驱动电机；6谐振调节器；7热像仪；8热源形成装置；9外壁；10夹持机构；11二维移动平台；12机架；13观察窗；14照明灯。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种微波切割装置，以解决上述现有技术存在的问题，使得该切割装置能够大幅降低能耗、提高加工精度和提升加工轨迹适应性。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明具体实施例的整体示意图；图2为本发明具体实施例中的矩形波导的主视图；图3为本发明具体实施例中的矩形波导的俯视图；图4为本发明具体实施中的内芯的形状示意图。如图1-4所示，本申请提供一种微波切割装置，包括控制中心、微波源1、热源形成装置、二维移动平台11及机架12；微波源1通过波导段与热源形成装置的一端连通，热源形成装置的底端穿过机架12并垂直设置于二维移动平台11上方；波导段包括增强波导段，增强波导端包括有矩形波导3和微波谐振腔4，矩形波导3为以10-30度渐变的短边收缩矩形波导，长边不变化，能够有效地对低功率微波电场强度在加热区域进行增强；矩形波导3的短边端通过微波谐振腔4与热源形成装置相连通；微波源1、热源形成装置、热像仪7及二维移动平台11均与控制中心电连接，控制中心控制微波源1、热源形成装置、热像仪7及二维移动平台11的运行。

微波源1产生频率为2.45GHz、功率为0-3Kw的微波。

热源形成装置包括内芯8和外壁9，内芯8设置在外壁9的轴线上，内芯8的上部通过一卡接盘与外壁相固定，内芯8的顶端连接有一驱动电机5，驱动电机5与控制中心电连接，驱动电机5带动内芯8旋转，根据轨迹控制要求可更大程度满足精度要求，内芯8的截面形状为圆形、矩形、三角形、菱形或者椭圆形中的任一种，根据应用需要还可以选择其他合理形状，从而可以得到不同形状的切割后的脆性材料，从而实现形状可变的脆性材料切割加工。

该切割装置还包括有夹持机构10，夹持机构10设置于二维移动平台11顶端，夹持机构10通过卡扣或固定爪来固定工件。

夹持机构10底端设置有一容水容器，夹持机构10的底端与容水容器的顶端边缘固定连接，容水容器的底端固定在二维移动平台11上，该容水容器可用于吸收多余的微波，避免打火等危险现象。

切割装置还包括有热像仪7，热像仪7安装固定于机架4内侧，热像仪7的探头对准工件位置，能够对切割加工过程中的工件的温度分布及变化进行实时检测，从而达到实时调节热源扫描轨迹和热源形状旋转角度。

切割装置还包括有谐振调节器6，谐振调节器6位于波导轴线上，谐振调节器6通过丝杠与热源形成装置的另一端相连接，通过调节丝杠上螺母的位置来进行谐振调节。

波导段还包括有传输波导段，传输波导段包括传输波导2，传输波导2的一端与微波源1相连通，传输波导2的另一端与矩形波导3相连通。

微波源1与传输波导段之间、传输波导段与增强波导段之间、增强波导段与热源形成装置之间均为螺栓刚性固定密封连接，连接部位不能存在间隙；波导段与热源形成装置的材质均为铝制。

该切割装置还包括有观察窗13与照明灯14，观察窗13位于机架4一侧，观察窗13的一端与机架4活动连接，操作人员可以通过打开观察窗13将工件固定在夹持机构10上，然后关闭观察窗13，观察窗13为可视观察窗，操作人员还可以通过观察穿来观察切割装置内部的切割加工情况；照明灯14安装于一不锈钢薄网内，不锈钢薄网设置于机架4内侧并位于热源形成装置的一侧，照明灯14与控制中心电连接，用于机架4内部的照明。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。