CN105459186A - 蜂窝材料切割方法及专用设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及蜂窝材料切割方法及专用设备，蜂窝材料切割设备，包括线切割装置和用于带动切割线走线的绕放线装置；蜂窝材料切割方法，切割线被绕于线轮，切割线被线轮张紧，切割线绕线轮单向循环或往复循环走线，两线轮直接的切割线对准待切割加工的蜂窝材料，切割线与蜂窝材料沿切割轨迹相对移动，切割线与蜂窝材料间形成相对的磨削运动，从而实现切割，所述切割线不放射电弧。

Description

蜂窝材料切割方法及专用设备
技术领域
本发明涉及蜂窝材料切割方法及专用设备，主要用于对蜂窝材料的切割加工，属于自动化设备加工技术领域。
背景技术
蜂窝复合材料具有高比强度、高比刚度、低密度、耐腐蚀、良好的绝缘性能以及吸振性能好等优异特性,目前已广泛应用于航空航天结构件以及具有特殊要求的其他领域中，目前对蜂窝复合材料的切割加工采用数控高速铣削及带锯切割的方式进行加工，蜂窝复合材料表面容易出现纤维断裂、基体开裂、毛刺、外形缺陷等现象，针对传统加工存在的这些问题，近年来国内开始引进超声复合切割技术应用于纤维复合材料的加工，在一定程度上解决了传统铣削加工存在的问题，但是超声复合切割技术对走刀路径、加工刀具控制等加工工艺要求极高，且加工效率低下，投资成本确很高，设备只能依赖进口。《机电工程》2015.01月公开的蜂窝复合材料超声切割力建模及工艺参数选择研究，还是停留在采用刀具切割蜂窝复合材料的技术方向。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种结构设计合理，自动化程度高，切割加工速度快质量好的蜂窝材料切割方法及专用设备。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：蜂窝材料切割方法，切割线被绕于线轮，切割线被线轮张紧，切割线绕线轮单向循环或往复循环走线，两线轮直接的切割线对准待切割加工的蜂窝材料，切割线与蜂窝材料沿切割轨迹相对移动，切割线与蜂窝材料间形成相对的磨削运动，从而实现切割，所述切割线不放射电弧。
本发明所述切割线为金刚线
本发明所述切割线的走线速度100～1200m/min，切割线与蜂窝材料之间相对移动速度0-1000mm/min。
本发明所述蜂窝材料切割设备，包括线切割装置和用于带动切割线走线的绕放线装置；
线切割装置包括切割头、支撑臂、第一电机，支撑臂上设有用于安装切割头的支架；
切割头与支架采用转轴转动安装，第一电机与支架固定安装，第一电机驱动切割头以转轴为转动点转动，切割头上安装有第一线轮、第二线轮，第一线轮与第二线轮之间留有空余空间；
本发明所述所述绕放线装置包括绕放线安装平台、第二电机、第三电机、第四电机、第五线轮、第三线轮、用于调节切割线张力的第四线轮、第一工字线轮和第二工字线轮，所述第一工字线轮连接第二电机，第二电机驱动第一工字线轮转动；所述第二工字线轮连接第三电机，第三电机驱动第二工字线轮转动；
所述第五线轮、第三线轮、第四线轮呈三角分布，第五线轮、第三线轮与绕放线安装平台采用转轴安装，
所述第四线轮与摆动杆采用转轴安装，第四电机连接摆动杆，第四电机驱动摆动杆转动。
本发明还包括用于切割线变向的第十一线轮和用于切割线变向的第十二线轮，第十一线轮对应第一线轮，第十二线轮对应第二线轮。
本发明还包括用于调节线切割装置上下移动的升降装置，升降装置包括升降安装台、第五电机、第一丝杆、第一滑轨、滑块架，所述第五电机连接丝杆，驱动第一丝杆转动，第一丝杆与滑块架螺纹连接，第一丝杆呈竖直向设置，第一滑轨与滑块架滑动安装，第一滑轨、第五电机分别与升降安装台相对固定安装，滑块架与支撑臂固定安装。
本发明还包括用于调节绕放线装置和线切割装置移动的移动基台，移动基台包括基座、第二滑轨、滑块平台、第六电机、第二丝杆及第二滑轨，所述第六电机与基座相对固定安装，第六电机连接第二丝杆，驱动第二丝杆转动，第二丝杆与滑块平台螺纹连接，第二丝杆呈水平向设置，基座上设有第二滑轨，第二滑轨与滑块平台滑动安装；所述线切割装置和绕放线装置安装在滑块平台上。
本发明所述还包括用于带动切割头前后移动的伸缩调节机构，所述伸缩调节机构包括外箱体、贴塑耐磨板、滚珠丝杆、第七电机和支撑臂，贴塑耐磨板设在外箱体与支撑臂之间，所述支撑臂设在外箱体内两者之间可滑动，滚珠丝杆的螺母连接支撑臂，滚珠丝杆的螺杆连接第七电机，第七电机传动螺杆转动。
本发明还包括用于驱动第一工字线轮或第二工字线轮来回往复移动的摆线机构，摆线机构，包括第二电机或第三电机、底座、上平台、减速箱、凸轮、气缸、滚轮及同步带轮；所述上平台与底座滑动安装，第二电机或第三电机与上平台固定安装；所述气缸与底座固定安装，气缸的推杆连接上平台，所述减速箱的一个传动轴连接同步带轮，另一传动轴连接凸轮，减速箱与上平台固定安装，第二电机或第三电机与同步带轮通过传动带连接，所述凸轮设有环形斜面，所述滚轮与底座转动安装，凸轮的环形斜面抵触滚轮。
本发明与现有技术相比，具有以下明显效果：
1、本发明结构设计简单合理，运行稳定可靠，切割头可以在上下(Z轴)、左右(X轴)、前后(Y轴)、切割角(A轴)4个方位上动作，实现X、Y、Z、A四轴联动，合理快速的实现多种切割要求，同时具有切割精度高，切割速度快，切割后的蜂窝材料，其蜂窝孔边缘无毛刺，不破坏蜂窝结构，具有切割质量好的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为图1另一视角的结构示意图。
图3为本发明俯视的结构示意图。
图4为图1所示A部的局部放大结构示意图。
图5为图2所示B部的局部放大结构示意图。
图6为本发明所述伸缩调节机构的结构示意图。
图7为本发明所述摆线机构的结构示意图。
图8为本发明所述蜂窝材料。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例：
参见图1～图8，本实施例所述蜂窝材料的切割方法，采用切割线绕于线轮，切割线被线轮张紧，切割线绕线轮单向循环或往复循环走线，两线轮直接的切割线对准待切割加工的蜂窝材料，切割线与蜂窝材料沿切割轨迹相对移动，切割线与蜂窝材料间形成相对的磨削运动，从而实现切割，所述切割线不放射电弧，因此该切割方式区别与传统的线切割，传统的线切割是用放电来切割金属材料，而蜂窝材料为复合型非金属材料。
本实施例所述切割线为金刚线，金刚线包括电镀金刚线和树脂金刚线。
本实施例所述切割线的走线速度100～1200m/min，切割线与蜂窝材料之间相对移动速度0-1000mm/min。
本实施例所述蜂窝材料切割设备，包括线切割装置1和用于带动切割线走线的绕放线装置2；
所述线切割装置1，包括切割头10、支撑臂11、第一电机12，支撑臂11上设有用于安装切割头的支架13；
切割头10与支架13采用转轴转动安装，第一电机12与支架13固定安装，第一电机12驱动切割头10以转轴为转动点转动，切割头10上安装有第一线轮101、第二线轮102，第一线轮101与第二线轮102之间留有空余空间；第一电机12用以调节切割头10与蜂窝材料切割物之间的角度。
所述绕放线装置2包括绕放线安装平台20、第二电机21、第三电机22、第四电机23、第五线轮25、第三线轮26和用于调节切割线张力的第四线轮24、第一工字线轮27和第二工字线轮28，所述第一工字线轮27连接第二电机21，第二电机21驱动第一工字线轮27转动；所述第二工字线轮28连接第三电机22，第三电机22驱动第二工字线轮28转动；所述第五线轮25、第三线轮26、第四线轮24呈三角分布，第五线轮25、第三线轮26与绕放线安装平台20采用转轴安装。
第四线轮24与摆动杆29采用转轴安装，第四电机23连接摆动杆29，第四电机23驱动摆动杆29转动。切割线从第一工字线轮27或第二工字线轮28起，绕至第二工字线轮28或第一工字线轮27，切割线途径第一线轮101、第二线轮102和其他导向线轮103，导向线轮103的数量和排布位置根据实际情况可做调整，导向线轮103的目的在于改变切割线的走向，是的切割线能稳定走线。
第二电机21与第三电机22同时工作，一个电机放线另一个收线，当收放线不能同步时，也就是切割线张力过大或不足时，第四电机23通过摆动杆29调整第四线轮24的位置，从而调节切割线的张力，当张力达到合适值时，第四电机23停止工作。第一工字线轮27转动放线，则第二工字线轮28转动收线，两者也可互换，实现往复连续切割。
本实施例还包括用于切割线变向的第十一线轮14和用于切割线变向的第十二线轮15，第十一线轮14对应第一线轮101，第十二线轮15对应第二线轮102。第十一线轮14设在第一线轮101旁侧，第十一线轮14调整切割线的方向，将切割线合理的导向至第一线轮101；第十二线轮15与第十一线轮14的作用相同，仅仅是作用对象不同。
本实施例还包括用于调节线切割装置上下移动的升降装置3，升降装置3包括升降安装台30、第五电机31、第一丝杆32、第一滑轨33、滑块架34，所述第五电机31连接丝杆，驱动第一丝杆32转动，第一丝杆32与滑块架34螺纹连接，第一丝杆32呈竖直向设置，第一滑轨33与滑块架34滑动安装，第一滑轨33、第五电机31分别与升降安装台30相对固定安装，滑块架34与支撑臂11固定安装。升降装置3用以调节切割头10在上下方位上的移动。
本实施例还包括用于调节绕放线装置和线切割装置移动的移动基台4，移动基台4包括基座40、第二滑轨41、滑块平台42、第六电机43、第二丝杆44及第二滑轨41，所述第六电机43与基座40相对固定安装，第六电机43连接第二丝杆44，驱动第二丝杆44转动，第二丝杆44与滑块平台42螺纹连接。第二丝杆44呈水平向设置，基座40上设有第二滑轨41，第二滑轨41与滑块平台42滑动安装；所述线切割装置1和绕放线装置2安装在滑块平台42。第六电机43转动时会驱动滑块平台42的移动。移动基台4用以调整切割头10在左右方位上的移动。
本实施例还包括用于带动切割头前后移动的伸缩调节机构5，所述伸缩调节机构5包括外箱体50、贴塑耐磨板51、滚珠丝杆52、第七电机53和支撑臂11，贴塑耐磨板51设在外箱体50与支撑臂11之间，所述支撑臂11设在外箱体50内两者之间可滑动，滚珠丝杆52的螺母连接支撑臂11，滚珠丝杆52的螺杆连接第七电机53，第七电机53传动螺杆转动。伸缩调节机构5用以调整切割头10在前后方位上的移动。
本实施例还包括用于驱动第一工字线轮或第二工字线轮来回往复移动的摆线机构6，所述摆线机构6包括第二电机21或第三电机22、底座60、上平台61、减速箱62、凸轮63、气缸64、滚轮65及同步带轮66；所述上平台61与底座60滑动安装，第二电机21或第三电机22与上平台61固定安装；所述气缸64与底座60固定安装，气缸64的推杆连接上平台61，所述减速箱62的一个传动轴连接同步带轮66，另一传动轴连接凸轮63，减速箱62与上平台61固定安装，第二电机21或第三电机22与同步带轮66通过传动带连接，所述凸轮63设有环形斜面，所述滚轮65与底座60转动安装，凸轮63的环形斜面抵触滚轮65。为保障收放线运行的稳定性，切割线在走线是一种为直线是最佳方向，在放线时第一工字线轮或第二工字线轮都有一个宽度，而对应该工字线轮的线轮不能移位，因此工字线轮与线轮之间纯在斜角，再高速走线时该斜角影响了收放线的稳定性，摆线机构6可以来回摆动工字线轮的位置，走线时工字线轮与线轮保持在同一直线，整个收放线过程更加稳定。
工作过程：将蜂窝材料放置在切割台，设定切割线走线速度、切割头10移动速度及切割线角度，开启蜂窝材料切割设备，切割线开始高速走线，切割线对准蜂窝材料，切割线沿预设轨迹运行切割。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，只要其零件未说明具体形状和尺寸的，则该零件可以为与其结构相适应的任何形状和尺寸；同时，零件所取的名称也可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。

Claims (10)

1.蜂窝材料切割方法，其特征是：切割线被绕于线轮，切割线被线轮张紧，切割线绕线轮单向循环或往复循环走线，两线轮直接的切割线对准待切割加工的蜂窝材料，切割线与蜂窝材料沿切割轨迹相对移动，切割线与蜂窝材料间形成相对的磨削运动，从而实现切割，所述切割线不放射电弧。
2.根据权利要求1所述的蜂窝材料切割方法，其特征是：所述切割线为金刚线。
3.根据权利要求1或2所述的蜂窝材料切割方法，其特征是：所述切割线的走线速度100～1200m/min，切割线与蜂窝材料之间相对移动速度0-1000mm/min。
4.蜂窝材料切割设备，其特征是：包括线切割装置和用于带动切割线走线的绕放线装置；
线切割装置包括切割头、支撑臂、第一电机，支撑臂上设有用于安装切割头的支架；
切割头与支架采用转轴转动安装，第一电机与支架固定安装，第一电机驱动切割头以转轴为转动点转动，切割头上安装有第一线轮、第二线轮，第一线轮与第二线轮之间留有空余空间；
所述绕放线装置包括绕放线安装平台、第二电机、第三电机、第四电机、第五线轮、第三线轮、用于调节切割线张力的第四线轮、第一工字线轮和第二工字线轮，所述第一工字线轮连接第二电机，第二电机驱动第一工字线轮转动；所述第二工字线轮连接第三电机，第三电机驱动第二工字线轮转动；
所述第五线轮、第三线轮、第四线轮呈三角分布，第五线轮、第三线轮与绕放线安装平台采用转轴安装；
第四线轮与摆动杆采用转轴安装，第四电机连接摆动杆，第四电机驱动摆动杆转动。
5.根据权利要求4所述的蜂窝材料切割设备，其特征是：还包括用于切割线变向的第十一线轮和用于切割线变向的第十二线轮，第十一线轮对应第一线轮，第十二线轮对应第二线轮。
6.根据权利要求4所述的蜂窝材料切割设备，其特征是：还包括用于调节线切割装置上下移动的升降装置，升降装置包括升降安装台、第五电机、第一丝杆、第一滑轨、滑块架，所述第五电机连接丝杆，驱动第一丝杆转动，第一丝杆与滑块架螺纹连接，第一丝杆呈竖直向设置，第一滑轨与滑块架滑动安装，第一滑轨、第五电机分别与升降安装台相对固定安装，滑块架与支撑臂固定安装。
7.根据权利要求4或6所述的蜂窝材料切割设备，其特征是：还包括用于调节绕放线装置和线切割装置移动的移动基台，移动基台包括基座、第二滑轨、滑块平台、第六电机、第二丝杆及第二滑轨，所述第六电机与基座相对固定安装，第六电机连接第二丝杆，驱动第二丝杆转动，第二丝杆与滑块平台螺纹连接，第二丝杆呈水平向设置，基座上设有第二滑轨，第二滑轨与滑块平台滑动安装；所述线切割装置和绕放线装置安装在滑块平台。
8.根据权利要求4至6任一权利要求所述的蜂窝材料切割设备，其特征是：还包括用于带动切割头前后移动的伸缩调节机构，所述伸缩调节机构包括外箱体、贴塑耐磨板、滚珠丝杆、第七电机和支撑臂，贴塑耐磨板设在外箱体与支撑臂之间，所述支撑臂设在外箱体内两者之间可滑动，滚珠丝杆的螺母连接支撑臂，滚珠丝杆的螺杆连接第七电机，第七电机传动螺杆转动。
9.根据权利要求7所述的蜂窝材料切割设备，其特征是：还包括用于带动切割头前后移动的伸缩调节机构，所述伸缩调节机构包括外箱体、贴塑耐磨板、滚珠丝杆、第七电机和支撑臂，贴塑耐磨板设在外箱体与支撑臂之间，所述支撑臂设在外箱体内两者之间可滑动，滚珠丝杆的螺母连接支撑臂，滚珠丝杆的螺杆连接第七电机，第七电机传动螺杆转动。
10.根据权利要求4至6任一权利要求所述的蜂窝材料切割设备，其特征是：还包括用于驱动第一工字线轮或第二工字线轮来回往复移动的摆线机构，摆线机构，包括第二电机或第三电机、底座、上平台、减速箱、凸轮、气缸、滚轮及同步带轮；所述上平台与底座滑动安装，第二电机或第三电机与上平台固定安装；所述气缸与底座固定安装，气缸的推杆连接上平台，所述减速箱的一个传动轴连接同步带轮，另一传动轴连接凸轮，减速箱与上平台固定安装，第二电机或第三电机与同步带轮通过传动带连接，所述凸轮设有环形斜面，所述滚轮与底座转动安装，凸轮的环形斜面抵触滚轮。
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