[發明專利]超聲波自由磨料多絲鋸切方法及專用設備

無效

• 申請號: 201110377609.7
• 申請日: 2011-11-12
• 公開（公告）號: CN103101120A
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 趙鈞永
• 申請（專利權）人: 趙鈞永
• 主分類號: B28D5/00
• 分類號: B28D5/00;B28D1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及用于固體材料的超聲波自由磨料多絲鋸切(又稱游離磨料多絲鋸切)的方法及實施該方法的專用設備。

背景技術

現有的專用于固體材料、例如但不限于包括硅、氧化鋁等硬脆晶體材料的自由磨料多絲鋸切的方法，通常包括步驟：使用2根或多根鋸切絲通過布線系統排列成包含有至少2根鋸切絲的鋸切絲網，使鋸切絲做切割運動的同時，使待切割物體與切割側鋸切絲網接觸，通過鋸切絲運動時攜帶的自由磨料例如研磨砂漿的研磨切削作用，實現待切割物體的切割，包括晶體錠的剖方，或切片，等等。其中，鋸切絲的切割運動包括例如單向運動、雙向往復運動、旋轉運動、振動及其復合運動等等。

使用現有的多絲鋸切方法切割硬脆材料時，通常切割效率較低、切割精度不高，成本高，并且切割終了時被切割物體易產生出絲面邊緣崩邊等損傷。

發明內容

鑒于以上現有技術存在的缺陷和不足，本發明的目的是提供新型的超聲波自由磨料多絲鋸切方法，以更為有效、經濟的方式，實現多絲鋸切效率和質量的提高；本發明的再一個目的是，提供實施該新型超聲波多絲鋸切方法的專用多絲鋸切設備，從而為該方法的工業化提供裝備基礎。

為此，本發明提供了一種固體材料的超聲波自由磨料多絲鋸切方法，包括步驟：

(1)設置包含有切割側的至少2根鋸切絲或鋸切絲網；

(2)設置包含有與至少部分切割側鋸切絲接觸并保持接觸的至少一個超聲發射表面的至少一個超聲波發生裝置，并任選在該接觸部位或其附近設置鋸切絲的反壓裝置，從相反方向接觸鋸切絲以抵消所述的超聲發射表面接觸鋸切絲導致的鋸切絲位置偏置；

(3)使鋸切絲攜帶自由磨料切割待切割物體，并啟動超聲波發生裝置。

其中，所述的切割側是指固定在裝載系統上的鋸切絲網的懸空部分中參與切割的一側，在該側的部分位置，通常是中部，待切割物體與鋸切絲接觸，通過鋸切絲往復或單向直線運動或旋轉運動實現對待切割材料的切割；

其中，所述的超聲波發生裝置是指任意的超聲波發生裝置，能夠透過其超聲發射表面發射一定或可調頻率、一定或可調振幅的超聲波，超聲波的類型可選擇任意類型，例如縱波、橫波、扭轉波、彎曲波、表面波、準縱波、準橫波、以上各類超聲波的任意復合超聲波，但優選縱波、橫波；

其中，超聲波的頻率可以是任意頻率，例如10K～200MHz，但優選20～200KHz；

其中，超聲波可以是任意振幅，例如0.01到1000微米，但優選0.1～20微米的振幅；

其中，所述的超聲波發生裝置的超聲發射表面，可以是超聲波換能器的超聲發射表面，也可以是超聲波變幅桿的超聲發射表面，或是超聲振子的超聲發射表面，或是超聲振板的超聲發射表面，或是超聲聚焦透鏡的超聲發射表面，或者是與上述發射表面緊密接觸而起到傳導其所發射的超聲波作用的固體媒質的表面；

其中，所述的超聲波發生裝置的超聲發射表面，可以有任意的幾何尺寸，但優選覆蓋整個鋸切絲網的寬度，可與鋸切絲網的所有鋸切絲接觸，并優選以接觸點或接觸面連成一條直線或平行四邊形的方式接觸，在超聲波發生裝置啟動時能將超聲波振動傳遞到所有鋸切絲，和優選具有較短的接觸面沿鋸切絲的長度，以減少摩擦損耗；其中，所述的保持接觸可以通過采用例如彈簧、氣壓位置保持裝置(例如帶活塞的氣缸)等裝置的固定來實現。

其中，所述的超聲波發生裝置的超聲發射表面，可以是任意形狀的表面，但優選能與鋸切絲平滑和緊密接觸的表面，并優選可形成鈍接觸的表面，例如具有外凸弧形曲面的接觸面的表面，帶有微小凹槽網的曲面表面或帶有微小凹槽網的外凸弧形曲面的表面，其中，微小凹槽可嵌入鋸切絲，并優選以彈性彎曲板或圓桿或輪輥或帶有凸起邊緣的平板的外凸面作為接觸表面。

本發明中，所述的超聲波發生裝置的超聲發射表面發射的超聲波，可以通過該表面與鋸切絲的直接接觸傳遞到該切割側鋸切絲，使切割中的鋸切絲發生超聲頻率的振動，并通過鋸切絲攜帶的自由磨料傳遞超聲振動能量到切割前沿，從而實現鋸切絲的超聲波切割。

根據本發明的方法，所述的超聲發射表面可以選擇任意的朝向，但優選與切割方向一致的朝向或與切割方向相反的朝向，以獲得其所發射的縱波超聲波的振動方向與切割方向一致的效果，提高超聲切割的效率和質量。