[发明专利]智能超声线锯

说明书

本发明涉及一种智能超声线锯，由超声驱动部分和线锯装夹部分组成；超声驱动部分包括压电片、电极线、反作用质量、变幅杆、中心螺栓、端盖，利用电源驱动使压电片产生高频振动，并经变幅杆将振动幅值放大，以传递给线锯装夹部分；线锯装夹部分包括线锯框架、紧定螺母、紧定螺栓、金刚丝、力传感器、固定端子，其中，线锯框架上设置有线锯槽、防旋槽和金刚丝孔；线锯装夹部分将金刚丝线锯固定在线锯槽内，并施加一定预紧力，高频振动的情况下对硬脆材料产生切割作用；本发明使线锯产生高频往复运动，有利于润滑液的渗透，金刚丝长度短，振动小，预紧力可调，对硬脆材料切割存在明显优势。

技术领域

本发明涉及一种硬脆材料加工领域，具体为一种智能超声线锯。

背景技术

随着科技的发展，硬脆性材料依靠其优异的化学、物理、光学以及机械性能，在航空航天、汽车以及石油化工和机械加工等行业广泛应用。然而，硬脆性使得材料加工变得困难，刀具磨损严重，致使零件的加工精度及表面质量难以保证，严重制约了硬脆材料的应用。因此，硬脆性材料的高效率、高精度加工技术已成为迫切问题。

应用于硬脆材料切割的主要技术包括游离磨料和固结金刚石磨料线锯切割技术两种，其中固结金刚石磨料线锯是由不锈钢丝与固结在不锈钢丝上的金刚石磨粒组成，其固结方法有电镀法与树脂粘结法。固结金刚石磨料线锯切割技术具有切缝窄、切片质量好、切割效率高等优点，已成为硬脆材料切割的主流技术。

现有固结金刚石磨料线锯加工技术采用封闭线锯的方法，在导轮旋转作用下带动线锯高速运行，固定在金属丝上的金刚石磨粒获得相同的速度。当工件以一定速度进给，磨料直接作用于待加工部位，由磨削压力产生裂纹并不断破碎扩大从而实现工件材料的去除，实现切割的效果。然而，现有技术中也存在如下问题：线锯长度通常为上百米，张力难以控制，磨削过程不稳定，精度较差；磨削过程为单向磨削，润滑效果差，磨削区温度高，影响加工质量；线锯弦长较长，振动明显，容易发生断丝现象。

发明内容

本发明针对传统线锯存在的问题，提出一种智能超声线锯，利用超声波振动带动线锯实现高频往复运动，从而对硬脆材料进行切割。

本发明提出的智能超声线锯，主要由两部分组成，一部分为超声驱动部分，一部分为线锯装夹部分。

其中，超声驱动部分由压电片、电极线、反作用质量、变幅杆、中心螺栓、端盖等组成，其作用在于利用电源驱动使压电片产生高频振动，并经变幅杆将振动幅值放大，以传递给线锯装夹部分。

压电片、反作用质量、变幅杆由中心螺栓串接在一起，其中压电片位于反作用质量和变幅杆之间；

压电片、反作用质量和中心螺栓位于端盖内部；

压电片是一种智能材料，当外部交流电源接入后，压电片可以产生形变和振动，本发明即利用压电材料的性质，将交流电信号通过电源接口引入电极线以驱动压电片振动；

变幅杆的主要作用是把压电片的振动位移或速度放大，并传递给线锯；

反作用质量的作用是与变幅杆组成力平衡系统；

端盖位于超声驱动部分的最外层，主要起到防护作用。端盖上设置了电路通道，可以将外部电源引入；设置了冷却入口和出口，使冷却气体由冷却入口进入内部，换热后由冷却出口排出，实现对压电片降温的作用。

线锯装夹部分由线锯框架、紧定螺母、紧定螺栓、金刚丝、力传感器、固定端子等组成，其中，线锯框架上设置有线锯槽、防旋槽和金刚丝孔；线锯装夹部分作用在于将金刚丝线锯固定在线锯槽内，并施加一定预紧力，高频振动的情况下对硬脆材料产生切割作用。

金刚丝长度在一米以内，可以为单股也可以为多股同时使用。

线锯框架与变幅杆固定连接，其连接方式可以为焊接、胶结或螺纹连接；