专利名称：一种自旋式金刚石线锯切割设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种非导电硬脆材料线切割设备，特别涉及一种以带螺旋槽结构的金刚石切割线为切割工具的切割设备，在切割过程中金刚石切割线可以实现单向自旋，属于切割技术领域。
背景技术：
金刚石切割线广泛应用于非导电硬脆材料的切割加工，主要加工各种精密、形状复杂的石墨电极、石墨零件等石墨制品，还可切割玻璃，夹布胶木，陶瓷、大理石等非金属材料。根据金刚石切割线的使用方法不同，其切割方式可分为三种形式第一种为绕线式，切割时金刚石切割线从一个绞轮绕到另一个绞轮上，锯丝无焊缝，可实现较高速度的切 害I]，但这种切割方式的金刚石切割线必须有足够的长度，切割线张紧力的调节机构较繁琐，设备成本高。第二种为环形回转式，是将金刚石切割线焊接成环形，通过导轮实现循环切害I]。回转式切割方式的切割线整个长度内都可工作，切割速度高，切割速度可达10 20m/
S。美中不足的是该形式的线锯切割内曲面时必须先切出一条进线口，并且切割线需焊接成环形，使用过程中焊接接头处容易产生断裂，因此切割线的寿命使用低。第三种为往复式，多由曲柄机构驱动，金刚石切割线张紧在一个锯弓上，做上下往复运动。这种锯结构简单，适应性好，可以对各种硬脆材料进行内、外曲面的切割。但对于往复式线锯，其主要缺点是在切割过程中，金刚石切割线一般不能实现旋转，切割线圆周方向上磨损不均匀，降低了切割线的使用寿命，不能充分发挥切割线的切割能力。在切割长度较长和厚度较大材料时，切割过程中需要更换金刚石切割线，这样就增加了加工辅助时间，影响了生产率的提高。现在也有能实现切割线切割过程中产生旋转的往复式金刚线切割设备，但切割线并不能实现自旋，其金刚石切割线的旋转运动是由一台电机带动的。这必然增加了设备的复杂性和设备的成本。因此，如何避免上述往复式金刚石切割线切割设备的缺点，提供一种结构简单，能充分发挥金刚石切割线切割性能的切割设备是硬脆材料切割领域目前亟待解决的问题。
发明内容鉴于以上现有技术的缺点，本实用新型专利的目的是提供一种结构简单，切割过程中金刚石切割线可实现自旋的硬脆材料切割设备，使金刚石切割线圆周方向磨损均匀，以提高切割线的使用寿命。本实用新型是这样实现的所采用的金刚石切割线带有一定螺旋角的螺旋槽，切割线通过锯弓两端的金刚石切割线夹紧装置张紧在锯弓上。锯弓下端的夹紧装置安装有轴承，允许金刚石切割线在圆周方向切向力的作用下产生旋转。锯弓上端的夹紧装置安装有一个单向棘轮，允许金刚石切割线单向旋转。由于金刚石切割线上带有一定螺旋角的螺旋槽，在金刚石切割线向下运动的切割过程中必然会产生一定的圆周方向的切向力，在此切向力的作用下，实现金刚石切割线的自旋。另外，金刚石切割线在向上运动的切割过程中，虽然也会产生一个和向下运动的切割过程中方向相反的切向力，由于锯弓上端的夹紧装置安装有一个单向棘轮，因此金刚石切割线不会在向上的切割运动中产生旋转。由此使金刚石切割线在往复运动的切割过程中实现单向自旋。本实用新型可以通过改变金刚石切割线螺旋槽的螺旋角的大小以及棘轮参数，改变金刚石切割线的自旋转速。所采用的金刚石切割线的螺旋槽的螺旋角范围为20° 70°，螺旋槽可以是单头，也可以是多头。同时可以通过改变金刚石切割线螺旋槽的螺旋角的旋向来改变金刚石切割线的自旋方向。本实用新型所采用的金刚石切割线可以为电镀法制造，也可以是采用树脂粘结法或钎焊法制造。金刚石切割线上的磨料可以更换为立方氮化硼磨料或其他磨料，也可以是几种磨料的混合。所采用的金刚石切割线的线径范围为O. 3 5_。本实用新型所用金刚石切割线横截面是多边形的结构，其特征结构多边形结构不 加以限制。例如可以是三角形、四边形、五边形。本实用新型的自旋式金刚石线锯切割设备包括床身，电机座，主电机，带轮，皮带，偏心轮，连杆，滑块，立板，锯弓，工件，夹具，工作台，导轨，丝杠，轴承座，联轴器，减速电机，偏心轮架，紧定螺钉，卡头，轴承，棘爪，单向棘轮，金刚石切割线。在工作时，主电机通过皮带驱动偏心轮转动，偏心轮带动连杆运动，连杆带动滑块沿着立板内的滑槽上下移动，由于滑块与锯弓固定，且金刚石切割线安装在锯弓上，从而金刚石切割线随着滑块一起上下运动。减速电机驱动丝杠转动，由于丝杠螺母与工作台固定，则工作台随着丝杠的转动作进给运动，由于工件通过夹具被固定在工作台上，从而工件随着工作台进给，从而完成对工件的切割。本实用新型的自旋式金刚石线锯切割设备中金刚石切割线的往复运动可以是由曲柄滑块机构实现，也可以由液压、气动或其他驱动方式实现。本实用新型的优点采用带螺旋槽的金刚石切割线为切割工具，在切割过程中金刚石切割线可实现单向自旋，从而使切割线圆周方向上磨损均匀，延长了金刚石切割线寿命，减少了切割线的更换次数和时间，提高了生产效率。切割线的单向自旋是在切割过程产生的切向力作用下产生的，不需要外加电机或其他动力设备提供金刚石切割线旋转动力，因此设备简单，成本低。由于采用的金刚石切割线带有一定螺旋角的螺旋槽，自然形成容屑空间，在切割较厚材料时可以采用较快的进给速度，提高了切割效率。
图I为本实用新型的局部结构示意图；图2为本实用新型A-A向局部结构向视图；图3是本实用新型的示意图；图4为本实用新型用的金刚石切割线示意图0017]图5是本实用新型用的金刚石切割线B-B向剖面图。图中标号1-床身，2-电机座，3-主电机，4-带轮，5-皮带，6-偏心轮，7-连杆，8-滑块，9-立板，10-锯弓，11-工件，12-夹具，13-工作台，14-导轨，15-丝杠，16-轴承座，17-联轴器，18-减速电机，19-偏心轮架，20-紧定螺钉，21-卡头，22-轴承，23-棘爪，24-单向棘轮，25-金刚石切割线具体实施方式
如图I、图2、图3、图4和图5所示，结合实施例进一步说明本实用新型的技术方案和工作过程。一种自旋式金刚石线锯切割设备，包括床身(I)、电机座(2)、主电机(3)、带轮
(4)、皮带(5)、偏心轮(6)、连杆(7)、滑块⑶、立板(9)、锯弓(10)、工件(11)、夹具(12)、工作台(13)、导轨(14)、丝杠(15)、轴承座(16)、联轴器(17)、减速电机(18)、偏心轮架(19)、紧定螺钉(20)、卡头(21)、轴承(22)、棘爪(23)、单向棘轮(24)、金刚石切割线(25)。主电机(3)通过电机座⑵固定在床身⑴上，偏心轮(6)固定在偏心轮架(19)上，连杆(7)通过螺栓与偏心轮(6)相连接，而且连杆(7)又通过螺栓与滑块(8)相连接，立板(9)通过螺栓固定在床身(I)上，滑块(8)放置在立板(9)之内，而且立板(9)开有滑槽，从而可以使滑块(8)能够在立板(9)内滑动，锯弓(10)通过螺栓与滑块(8)固定，金刚 石切割线(25)通过夹紧装置张紧在锯弓(10)上，单向棘轮(24)固定在夹紧装置上，并且单向棘轮(24)可以保证金刚石切割线(25)单向旋转。减速电机(18)通过螺栓固定在床身⑴上，联轴器(17)用来连接减速电机(18)的输出轴与丝杠(15)，轴承座(16)通过固定轴承而使得丝杠(15)能够沿着自身的中心线作旋转运动，工作台(13)通过导轨(14)固定在床身(I)上。夹具(12)通过螺栓固定在工作台(13)上。金刚石切割线(25)通过紧定螺钉(20)而固定在卡头(21)上，而且金刚石切割线
(25)带有具有一定螺旋角的螺旋槽。卡头(21)通过轴承(22)安装在夹紧装置上。夹紧装置通过螺栓固定在锯弓(10)上，单向棘轮(24)通过紧定螺钉固定在卡头(21)上，棘爪通过螺栓固定在夹紧装置上。在工作时，主电机(3)通过皮带(5)驱动偏心轮(6)转动，偏心轮(6)带动连杆(7)运动，连杆(7)带动滑块(8)沿着立板(9)内的滑槽上下移动，由于滑块(8)与锯弓(10)固定，且金刚石切割线(25)安装在锯弓(10)上，从而金刚石切割线(25)随着滑块(8) —起上下运动。减速电机(18)驱动丝杠(15)转动，由于丝杠螺母与工作台(13)固定，则工作台(13)随着丝杠(15)的转动作进给运动，由于工件(11)通过夹具(12)被固定在工作台(13)上，从而工件(11)随着工作台(13)进给，在此过程中完成对工件的切割。工作过程中，由于金刚石切割线(25)上具有一定螺旋角的螺旋槽，则在金刚石切割线(25)向下运动的切割过程中必然会产生一定的圆周方向的切向力，并且夹紧装置安装有轴承(22)，在此切向力的作用下，金刚石切割线(25)会产生自旋运动。锯弓(10)上端的夹紧装置安装的单向棘轮(24)，可以保证金刚石切割线(25)在工作过程中单向旋转。另外，金刚石切割线(25)在向上运动的切割过程中，虽然也会产生一个和向下运动的切割过程中方向相反的切向力，但是夹紧装置处的卡头(21)安装有一个单向棘轮(24)，因此金刚石切割线(25)不会在向上的切割运动中产生旋转，从而使得金刚石切割线(25)在往复运动的切割过程中实现能够实现单向自旋运动。本实用新型所用主电机的功率为4kW，线锯往复运动行程200mm，进给行程550mm。进给速度为I 10mm/min可调，线锯往复运动次数为30 90次/min可调。金刚石切割线长为300mm，线径为I 5mm，螺旋槽的螺旋角为45° 65°。可以加工工件尺寸长X宽 X 高为 500 X 1000 X 250mm。[0027]上述实施例，仅为对本实用新型的技术方案作进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非仅限定于此。凡是在本实用新型公开的范围之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。图5是本实用新型用的金刚石切割线B-B向剖面图。图中标号1-床身，2-电机座，3-主电机，4-带轮，5-皮带，6-偏心轮，7-连杆，8-滑块，9-立板，10-锯弓，11-工件，12-夹具，13-工作台，14-导轨，15-丝杠，16-轴承座，17-联轴器，18-减速电机，19-偏心轮架，20-紧定螺钉，21-卡头，22-轴承，23-棘爪，24-单向棘轮，25-金刚石切割线具体实施方式
如图I、图2、图3、图4和图5所示，结合实施例进一步说明本实用新型的技术方案和工作过程。一种自旋式金刚石线锯切割设备，包括床身(I)、电机座(2)、主电机(3)、带轮 (4)、皮带(5)、偏心轮(6)、连杆(7)、滑块⑶、立板(9)、锯弓(10)、工件(11)、夹具(12)、工作台(13)、导轨(14)、丝杠(15)、轴承座(16)、联轴器(17)、减速电机(18)、偏心轮架(19)、紧定螺钉(20)、卡头(21)、轴承(22)、棘爪(23)、单向棘轮(24)、金刚石切割线(25)。主电机(3)通过电机座⑵固定在床身⑴上，偏心轮(6)固定在偏心轮架(19)上，连杆(7)通过螺栓与偏心轮(6)相连接，而且连杆(7)又通过螺栓与滑块(8)相连接，立板(9)通过螺栓固定在床身(I)上，滑块(8)放置在立板(9)之内，而且立板(9)开有滑槽，从而可以使滑块(8)能够在立板(9)内滑动，锯弓(10)通过螺栓与滑块(8)固定，金刚石切割线(25)通过夹紧装置张紧在锯弓(10)上，单向棘轮(24)固定在夹紧装置上，并且单向棘轮(24)可以保证金刚石切割线(25)单向旋转。减速电机(18)通过螺栓固定在床身⑴上，联轴器(17)用来连接减速电机(18)的输出轴与丝杠(15)，轴承座(16)通过固定轴承而使得丝杠(15)能够沿着自身的中心线作旋转运动，工作台(13)通过导轨(14)固定在床身(I)上。夹具(12)通过螺栓固定在工作台(13)上。金刚石切割线(25)通过紧定螺钉(20)而固定在卡头(21)上，而且金刚石切割线
(25)带有具有一定螺旋角的螺旋槽。卡头(21)通过轴承(22)安装在夹紧装置上。夹紧装置通过螺栓固定在锯弓(10)上，单向棘轮(24)通过紧定螺钉固定在卡头(21)上，棘爪
(23)通过螺栓固定在夹紧装置上。在工作时，主电机(3)通过皮带(5)驱动偏心轮(6)转动，偏心轮(6)带动连杆(7)运动，连杆(7)带动滑块(8)沿着立板(9)内的滑槽上下移动，由于滑块(8)与锯弓(10)固定，且金刚石切割线(25)安装在锯弓(10)上，从而金刚石切割线(25)随着滑块(8) —起上下运动。减速电机(18)驱动丝杠(15)转动，由于丝杠螺母与工作台(13)固定，则工作台(13)随着丝杠(15)的转动作进给运动，由于工件(11)通过夹具(12)被固定在工作台(13)上，从而工件(11)随着工作台(13)进给，在此过程中完成对工件的切割。工作过程中，由于金刚石切割线(25)上具有一定螺旋角的螺旋槽，则在金刚石切割线(25)向下运动的切割过程中必然会产生一定的圆周方向的切向力，并且夹紧装置安装有轴承(22)，在此切向力的作用下，金刚石切割线(25)会产生自旋运动。锯弓(10)上端的夹紧装置安装的单向棘轮(24)，可以保证金刚石切割线(25)在工作过程中单向旋转。另外，金刚石切割线(25)在向上运动的切割过程中，虽然也会产生一个和向下运动的切割过程中方向相反的切向力，但是夹紧装置处的卡头(21)安装有一个单向棘轮(24)，因此金刚石切割线(25)不会在向上的切割运动中产生旋转，从而使得金刚石切割线(25)在往复运动的切割过程中实现能够实现单向自旋运动。本实用新型所用主电机的功率为4kW，线锯往复运动行程200mm，进给行程550mm。进给速度为I 10mm/min可调，线锯往复运动次数为30 90次/min可调。金刚石切割线长为300mm，线径为I 5mm，螺旋槽的螺旋角为45° 65°。可以加工工件尺寸长X宽 X 高为 500 X 1000 X 250mm。上述实施例，仅为对本实用新型的技术方案作进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非仅限定于此。凡是在本实用新型公开的范围之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。·
权利要求1.一种自旋式金刚石线锯切割设备，包括床身、电机座、主电机、带轮、皮带、偏心轮、连杆、滑块、立板、锯弓、工件、夹具、工作台、导轨、丝杠、轴承座、联轴器、减速电机、偏心轮架、紧定螺钉、卡头、轴承、棘爪、单向棘轮、金刚石切割线，其特征是所述的主电机通过电机座固定在床身上，偏心轮固定在偏心轮架上，连杆通过螺栓与偏心轮相连接，而且连杆又通过螺栓与滑块相连接，所述的立板通过螺栓固定在床身上，滑块放置在立板之内，而且立板开有滑槽，所述的锯弓通过螺栓与滑块固定，金刚石切割线通过夹紧装置张紧在锯弓上，采用的金刚石切割线带有螺旋槽，螺旋槽的螺旋角范围为20° 70°，螺旋槽是单头，或多头结构，所述的单向棘轮固定在夹紧装置上，所述的减速电机通过螺栓固定在床身上，联轴器用来连接减速电机的输出轴与丝杠，丝杠通过轴承固定轴承座上，工作台通过导轨固定在床身上。
2.根据权利要求I所述的一种自旋式金刚石线锯切割设备，其特征是所采用的金刚石切割线的线径范围为O. 3 5mm。
专利摘要本实用新型涉及一种自旋式金刚石线锯切割设备，主要包括床身、电机座、主电机、带轮、皮带、偏心轮、连杆、滑块、立板、锯弓、工件、夹具、工作台、导轨、丝杠、轴承座、联轴器、减速电机、偏心轮架、紧定螺钉、卡头、轴承、棘爪、单向棘轮、金刚石切割线，其特征如下采用的金刚石切割线带有螺旋槽，螺旋槽的螺旋角范围为20°～70°，螺旋槽是单头，或多头结构。在往复切割过程中，切割线可以实现单向自旋，从而使切割线圆周方向上磨损均匀，延长了金刚石切割线使用寿命。采用的金刚石切割线带有螺旋槽，能够自然形成容屑空间，在切割较厚材料时可以采用较高的进给速度，从而提高了切割效率。
文档编号C03B33/10GK202702414SQ20122018460
公开日2013年1月30日 申请日期2012年4月20日 优先权日2012年4月20日
发明者高伟, 吴平, 高荣奇 申请人:青岛科技大学