[發明專利]非金屬材料單絲線切割用的旋轉超聲換能器

有效

• 申請號: 201110219192.1
• 申請日: 2011-08-02
• 公開（公告）號: CN102267139A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 楊克己;周紅明;陶醉
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B26D1/547
• 分類號: B26D1/547;B26D5/08
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及用于非金屬材料切割加工裝置，尤其是涉及一種非金屬材料單絲線切割用的旋轉超聲換能器。

背景技術

一直以來，對于非金屬的切割大多都是用外圓切或者是內圓切。切割出來的產品經常出現切割面粗糙、崩邊、及有殘余應力等問題，尤其是對貴重材料切割時，由于刀口過寬會導致材料損耗大。隨著光伏產業的興起，大量進口國外的多片線切割機，價格不菲，每臺機器800多萬元，一般企業配置都在20-40臺左右。原理是在保證機械精度的前提下，利用鋼絲做直線移動帶動磨料對工件進行切割。由于要求精度比較高，切割效率不高，所用耗材鋼絲及磨料都是一次性使用。再者是做集成電路、尤其是紅外半導體材料的切割，據了解每公斤材料的價格都是上萬，目前還是用外圓切或者是內圓切在下料，陶瓷、玻璃行業也是如此。

雖然有人把超聲振動用在了一些金剛石線鋸上，但它是直接將超聲波變幅桿壓在金剛石鋼絲上進行縱向聲能的傳遞。這種方法的缺點是金剛石鋼絲不但對工件進行切割，同時也對變幅桿進行切割，鋼絲很容易斷，而且此種方案只能一根變幅桿對應一條金剛石鋼絲，多條鋼絲同時切割則需要對應數量的變幅桿驅動，造成了很大的資源浪費，難以提升切割效率。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明的目的在于提供一種非金屬材料單絲線切割用的旋轉超聲換能器，該換能器能將軸向振動轉換為徑向振動，換能器的導向輪表面上有1-4條線槽，搭載單條鋼絲產生超聲振動，利用超聲加工技術對材料進行切割。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括硬鋁塊、壓電陶瓷組、變幅桿；變幅桿大錐面上的連接支架從內至外依次安裝電陶瓷組和硬鋁塊后，用螺栓連接成一體，變幅桿小錐面上的圓柱導向輪外圓柱面沿軸向開有1-4條等距分布的環形槽。

本發明具有的有益效果是：

本發明很方便的將變幅桿的軸向振動轉換為導向輪的徑向振動，從而很方便地使鋼絲繩在切割材料過程中產生縱向振動，極大地提高了切割精度和效率，適合于紅外半導體、陶瓷，玻璃等硬脆性非金屬材料。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明變幅桿的結構示意圖。

圖3是本發明使用狀態俯視示意圖。

圖4是圖3的主視圖。

圖中：1.?螺栓，2.?硬鋁塊，3.?壓電陶瓷組，4.?變幅桿，5.導向輪，6.連接支架，7.?切割用的鋼絲，8、被動輪。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

如圖1和圖2所示，本發明包括硬鋁塊2、壓電陶瓷組3、變幅桿4；變幅桿4大錐面上的連接支架6從內至外依次安裝電陶瓷組3和硬鋁塊2后，用螺栓1連接成一體，變幅桿4小錐面上的圓柱導向輪5外圓柱面沿軸向開有1-4條等距分布的環形槽。

如圖3和圖4所示，使用時，被動輪8外圓柱面沿軸也開有與導向輪8相等條數等距分布的環形槽，在任取一條環形槽中安裝一條切割用的鋼絲7，導向輪8轉動后經一條鋼絲7帶動被動輪8轉動，其它的環形槽作為備用槽。

交變電信號通過壓電陶瓷組3后，使得電陶瓷組3產生機械振動，機械振動作用在變幅桿4上，使變幅桿4產生軸向振動，變幅桿4中將沿軸向產生縱波，質點振動位移方向平行于軸向，根據彈性形變的泊松效應，軸向的變形會引起橫向的形變，因此質點產生軸向位移的同時也產生垂直于軸向的位移。變幅桿4上包含了導向輪5，變幅桿的振動傳播到導向輪上后，使得導向輪產生了徑向振動。導向輪5可通過旋轉軸連接支架6與電機旋轉軸實現連接，帶動導向輪5旋轉。

結合圖1、圖2、圖3、圖4所示，進一步說明本發明的技術方案和工作過程。本發明包括硬鋁塊、壓電陶瓷組、變幅桿；變幅桿大錐面上的連接支架從內至外依次安裝電陶瓷組和硬鋁塊后，用螺栓連接成一體，變幅桿小錐面上的圓柱導向輪外圓柱面沿軸向開有1-4條等距分布的環形槽。