[发明专利]一种超声辅助脆性涂层金属板材切割设备及方法

说明书

本发明公开一种超声辅助脆性涂层金属板材切割设备及方法，涉及板材切割设备技术领域，主要结构包括机架、龙门架、超声换能器、刀架和剪切刀；龙门架设置于机架上；超声换能器设置于龙门架上；剪切刀通过刀架与超声换能器相连接。本发明中的超声辅助脆性涂层金属板材切割设备，在板材切割设备上采用超声振动辅助加工的方式，利用布拉哈效应避免无机硬脆涂层的脆性断裂导致的各种加工缺陷，从而实现对脆性涂层板材的高质量加工。

技术领域

本发明涉及板材切割设备技术领域，特别是涉及一种超声辅助脆性涂层金属板材切割设备及方法。

背景技术

为了提高金属板材的疏水性、耐腐蚀性、耐污性等各项表面性能、提高其耐火性能或是增加其美观性，部分金属板材的表面会涂覆一层涂层。此涂层包括有机涂层与无机涂层两大类，两类涂层的性能有所区别，其应用均较为广泛。其中，无机涂层一般是由各种氧化物，如二氧化硅等为基础构成的。这些氧化物材料大多属于硬脆材料，涂覆后形成一层脆性的涂层，其力学性能与塑性较强的金属材料差别较大。因此，在对脆性涂层金属板材进行切割时，若直接采用通常的切割设备与切割参数，在切割过程中，存在如下问题：1.由于内部的金属与外部涂层的硬度与塑性不同，造成板材切割过程中，由于剪切力导致板材弯曲时板材的变形不协调，导致表面的脆性涂层材料产生崩裂，影响切割边附近的表面质量。2.由于板材的微小不平整导致剪切力不能均匀加载至待切割边处，导致部分位置的脆性涂层先发生失效；此时，由于其附近的脆性涂层尚未因剪切力的作用产生失效，失效部位附近各方向材料强度大致相同，裂纹随机扩展至切割边附近表面，导致涂层表面产生裂纹，影响加工质量。

根据现有的文献资料，在硬脆材料的切削加工等领域，存在一种超声辅助加工的方式。该加工方式通过对刀具施加超声振动产生布拉哈效应避免材料的脆性断裂，能够有效地提高硬脆材料的切削性能与加工表面质量，减少切削过程中各种加工缺陷的产生。但是，此种加工方式现多用于磨削与铣削等方面。这些超声加工方式及设备中，并未考虑到脆性涂层板材的加工中，板材受力变形导致涂层裂纹与崩碎的特点，实际也不适用于脆性涂层板材的加工；而针对板材上脆性涂层相较于整体硬脆材料工件的切割特性，未发现有相关资料与解决方案。查阅国内外资料，均没有发现采用超声辅助加工的方式对板材进行切割的专用切割设备。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种超声辅助脆性涂层金属板材切割设备，在切割脆性涂层金属板材的过程中，通过超声辅助装置，利用布拉哈效应避免涂层的裂纹与崩碎等加工缺陷，获得平整的切割边。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种超声辅助脆性涂层金属板材切割设备，包括机架、龙门架、超声换能器、刀架和剪切刀；所述龙门架设置于所述机架上；所述超声换能器设置于所述龙门架上；所述剪切刀通过所述刀架与所述超声换能器相连接。

可选的，所述超声换能器与所述刀架之间设置有变幅杆。

可选的，所述机架与所述龙门架之间设置有驱动机构，所述驱动机构用于控制所述龙门架在所述机架上的水平位置和竖向位置。

可选的，所述驱动机构包括第一电机、第一丝杆导轨、第二电机和第二丝杆导轨；所述机架上设置有竖向的立柱，所述第一电机设置于所述立柱一端，所述第一丝杆导轨设置于所述立柱一侧，且所述第一电机的输出轴与所述第一丝杆导轨的一端相连接；所述龙门架设置于所述第一丝杆导轨的滑块上；所述第二电机设置于所述龙门架一端，所述第二丝杆导轨设置于所述龙门架一侧，且所述第二电机的输出轴与所述第二丝杆导轨的一端相连接；所述超声换能器设置于所述第二丝杆导轨的滑块上。

可选的，所述剪板刀与所述刀架通过螺栓螺母紧固连接。

可选的，所述剪板刀与所述刀架的接触面上涂抹耦合剂，所述耦合剂的成分为矿物油。

可选的，所述刀架与所述变幅杆通过螺纹连接。