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    往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機的設計研究

    2017年06月22日 08:51  來源:中國數控機床網  人氣:3593

      往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機的設計研究控制絲鋸旋轉,在二居數控工作臺上實現對非金屬硬脆材料的切割及曲線加工通過為用電鍍金剛石內圓鋸片切割硅片的原理圖。電鍍金剛石絲鋸作為一種線型工具具有其它超硬材料電鍍工具相同的加工性能,國內外已有許多以電鍍金剛石絲鋸為工具的加工設備的報道。雖然2往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機的設計以電鍍金剛石絲鋸做為工具的加工設備以其主運動形式的不同而有不同的結構特點。一般的可分為平動式和旋轉式。平動式是指安裝絲鋸的機構做往復平動;旋轉式是指絲鋸在旋轉機構帶動下運動。此次我們設計的電鍍金剛石絲鋸數控切割機為平動式。

      2.結構特點示往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機結構簡圖。

      由圖知該切割機在加工時由氣缸帶動安裝有被彈簧張緊的絲鋸的鋸架以實現往復循環的切削運動。被加工材料安裝在二維數控工作臺上,由數控裝置控制工作臺實現一維或二維的進給,從而完成對被加工材料的直線或曲線的精密切魏該切割機有兩個明顯的特點。一是驅動裝置采用氣缸利用氣缸速度可調、恒定的特性,保證絲鋸可以不變。可調的切削速度實施對不同材料的切割加工。氣缸兩端的換向裝置還可減小絲鋸受到的換向沖擊避免絲鋸換向時因沖擊力而被拉斷。采用氣缸為驅動裝置對于已配有氣源的場合特別適宜。二是利用步進電機帶動絲鋸不斷地進行小角度轉動實現‘自旋’,這可使鍍有金剛石磨粒的多切削刃絲鋸的各切削刃都能均勻地參與切削,減小單向切割機結構簡圖該切割機工藝范圍較廣它不但可對各種棒狀及板狀材料進行精密切友也可進行小孔研修。被加工材料的尺寸范圍可根據氣缸的行程、鋸架的結構及工作臺的移動距離形成不同的規格系列以適應不同的使用要求。

      2.氣缸參數的選擇及計算氣缸的主要技術參數為缸徑及行程行程是依據被加工圓柱形材料的最大直徑確定的。本次設計的切割機可加工材料(如陶瓷棒)的最大直徑70mm,故選氣缸的行程為160mm缸徑的大小決定了氣缸輸出力的大小它是由外載決定的。切割機切割時氣缸所受的外載包括絲鋸切割時的切削力鋸架的重力、鋸架沿導軌運動時移動副的摩擦力。為確定缸徑的值,以鋸架作為研究對象考慮鋸架向上運動為氣缸最大推力狀態設氣源供氣壓力為P氣缸推力F氣、絲鋸鋸切力為F線、鋸架重力為G接觸壓力為N摩擦力為F摩摩擦系數為及各長度尺寸//,鋸架受力狀態及各參數表示見依據力及力矩的平衡原理,則有:省自然科學基金資助項目由F摩=PN由(2)式有:的試驗才能找到各參數與生產率的關系。由于條件的限制我們F摩F氣由于絲鋸切割為以磨代切故可知F線很小且尸線  3加工工藝利用電鍍金剛石絲鋸對非金屬材脆材料的加工工藝的研究,國內外均有報道。但這些研究主要針對高速旋轉的長絲鋸進行的。對于往復循環平動絲鋸加工工藝的探討因其機構少而不多見因此,當我們利用所設計的往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機對非金屬硬脆材料加工時,各切削參數的選擇無現成的經驗可以借鑒探索性的實驗是我們唯一的方法。絲鋸切割是以磨代切故生產率是主要的技術指標v影響電鍍金剛石絲鋸切割生產率的因素很多,像切割速度、進給速度、電鍍的金剛石磨粒的粒度與濃度等都對切割生產率的大小有較大的影響,只有通過大量只是在反復小型模擬實驗的基礎上,在選定的工藝參數下在所設計制造出的往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機上進行了陶瓷管切斷和平板玻璃切割的實驗對切割機的性能及切割生產率進行了初步的研究試驗用電鍍金剛石絲鋸,鋼絲直徑為0. 5mm金剛石磨粒為150陶瓷管外徑為<27mm,內徑為felmm平板玻璃厚度為5mm切割長度為301mm切割工藝參數為,切斷陶瓷管的切削速度為0.6m/s進給速度為3.2mm/min循環;切割玻璃的切削速度為0.8m/s進給速度為5. 6mm/min循環切割時用乳化液冷卻。整個切割試驗比較順利,切割過程平穩正常。只是絲鋸的張緊須十分小心。張緊力大切割中絲鋸易被拉斷張緊力小,進給時絲鋸易被頂彎,使加工軌跡發生偏移。另外對于平動機構的切友由于絲鋸短每一絲鋸壽命相對較短,在切割長度較長和厚度較大材料時切割過程中須有更換絲鋸過程增大了加工輔助時間,影響了生產率的提高。但就絲鋸損耗情況而言,短絲鋸在某些方面優于長絲鋸的切割。經試驗,以實際加工時間計算切斷陶瓷管生產率為25mm2/min切割平板玻璃生產率為28mm2/min提高切削速度,可以提高生產率但平動機構的運動限制了速度的提高故不宜采用太高的切削速度。切割后陶瓷管及玻璃的表面粗糙度為Ra3.2~l.m,切斷的陶瓷管見4結束語通過往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機的設計和對非金屬硬脆材料的切割實驗,可以看出,往復自旋式電鍍金剛石絲鋸數控切割機結構設計合理,有其自身特點。在采用氣缸作為驅動裝置后使得整個機構緊湊、簡單。這種結構形式便于小型化,提高經濟性,特別適宜實驗室的使用。該切割機工藝范圍較廣,以電鍍金剛石絲鋸為工具,可以對非金屬硬脆材料及難加材料進行一維和二維的精密切割切割效率及切割精度均較高。利用該切割機還可以進行小孔的研修,這一點也有特別意義但該切割機也有缺陷平動機構的慣性限制了切削速度的提高大的換向沖擊容易造成絲鋸斷裂,合理的工藝參數的選擇及加工過程動態特性的研究還應進行大量的試驗。總之,為使該切割機能真正的投入應甩還必須在結構形式(比如鋸架采用吊裝式)、部件材料的選用及工藝試驗進行深入的工作。

    (完)

     
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