СТАНОК ДЛЯ РЕЗКИ ТВЕРДЫХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2002 года по МПК B28D1/08 E21C47/10 

Изобретение относится к области обработки различных твердых материалов резанием, например обработки сапфиров, а более конкретно - к станкам для резки твердых кристаллов при помощи гибкого бесконечного рабочего органа.

В настоящее время для обработки различных твердых материалов резанием широко используются станки с гибким рабочим органом, который может быть оснащен алмазным слоем (алмазная проволока).

Известен, например, станок, содержащий станину, на котором установлена катушка с проволокой, которая обмотана по внешним поверхностям четырех вращающихся цилиндров таким образом, что расстояние между обмотками равно толщине разрезаемых пластинок. На столе станка установлена заготовка, которая получает подачу на резание. В зону резания подается жидкость с абразивом (Патент США 5099820, кл. 125/16.0 от 31.03.1992).

Известно также устройство для резки твердых материалов, содержащее станину с вертикальными направляющими, на которых установлен суппорт с ведущим и направляющими роликами, один из которых для установки бесконечной алмазной проволоки имеет возможность перемещаться. Заготовка установлена на столе станка на двух роликах, которые сообщают ей вращательное движение (Патент США 6065462, кл. 125/21; 23.05.2000).

Во всех известных станках приводом гибкого рабочего органа является ведущий шкив.

Недостатками этих станков являются создание значительного предварительного натяжения гибкого рабочего органа для обеспечения передачи ему движения соответствующей мощности и неизбежный изгиб с последующим разгибом напряженного гибкого рабочего органа на приводных шкивах станка.

Неэффективное использование прочностных ресурсов гибкого рабочего органа приводит к увеличению диаметра несущей части гибкого рабочего органа, что является причиной уменьшения толщины алмазного слоя, закрепленного на нем, а это уменьшает долговечность бесконечного рабочего органа или при обеспечении адекватной долговечности увеличивается ширина распила, что приводит к излишнему расходу материала.

Все перечисленное является причиной необоснованно большой ширины реза при использовании этих станков, уменьшения долговечности сравнительно дорогого рабочего органа, увеличения энергоемкости технологического процесса и роста доли отходов относительно готовой продукции.

В основу настоящего изобретения положена задача создания станка для резки различных твердых материалов при помощи гибкого бесконечного рабочего органа с таким конструкторским выполнением, которое позволило бы устранить указанные выше недостатки.

Эта задача решена созданием станка, включающего, по меньшей мере, два гибких бесконечных рабочих органа, подвижно закрепленных в двух устройствах передачи движения, снабженных автономными приводами и закрепленных на станине станка в противоположных сторонах от стола, который имеет привод подачи на резание и, по меньшей мере, одну платформу для закрепления заготовки, направляющий аппарат, состоящий из закрепленных на станине с возможностью вращения относительно своих осей роликов с кольцевыми пазами и ванну для охлаждающе-смазывающей жидкости, отличающегося тем, что гибкие бесконечные рабочие органы подвижно закреплены в устройствах передачи движения, по меньшей мере, два ролика, ближайшие от зоны резания, являются калибровочными и установлены по траектории гибких бесконечных рабочих органов, из кольцевые пазы устанавливают расстояния между гибкими бесконечными рабочими органами в зоне резания, а на столе, имеющем привод на резание, герметично закреплена ванна, в которую установлена закрепленная на платформе стола заготовка.

Применение устройства передачи движения, конструкция которого разработана авторами настоящего изобретения (патент на изобретение РФ 2167351, от 26.07.2000), позволяет исключить появление изгибных напряжений в зоне передачи движения, и отпадает необходимость создания предварительного натяжения гибкого бесконечного рабочего органа для передачи движения необходимой мощности. Учитывая, что гибкий бесконечный рабочий орган работает при высоких скоростях (более 30 м/с), использование устройства передачи движения позволяет, независимо от величины скорости, обеспечить передачу приводной мощности. Применяя два устройства передачи движения, установленные с обеих сторон зоны резания, и используя их приводы в режиме двигателя или генератора в зависимости от направления движения каната, удается обеспечить необходимое для резки натяжение каната между устройствами передачи движения в зоне резки. Следовательно, гибкий бесконечный рабочий орган находится под рабочим напряжением только на участке зона резания - устройство передачи движения. Это позволяет существенно уменьшить диаметр несущей части гибкого бесконечного рабочего органа и тем самым добиваться как увеличения толщины алмазоносного слоя, так и уменьшения внешнего диаметра рабочего органа, что позволит увеличить долговечность гибкого рабочего органа и уменьшить образование отходов технологического процесса. Калибровочные ролики служат для обеспечения точности установки алмазных проволок в устройства передачи движения и тем самым обеспечения точности размера толщины разрезаемых пластинок. Они сменные и для каждого типоразмера разрезаемых пластинок расстояния между кольцевыми пазами роликов имеют соответствующий размер. Эти ролики устанавливаются на станке так, чтобы не создавать радиальное усилие со стороны гибкого рабочего органа на ролики, и следовательно, их диаметры могут быть меньше диаметров направляющих роликов. Ролики направляющего аппарата служат для направления движения гибких рабочих органов вне зоны резания. Неточность изготовления компенсируется тем, что впадины кольцевых пазов снабжают легко деформируемым материалом, например резиной. Диаметры роликов направляющего аппарата подбирают исходя из конструктивных соображений. Практически величина диаметра этих роликов не ограничена снизу, так как натяжение гибкого бесконечного рабочего органа в этой зоне сравнительно небольшое. Алмазные проволоки устанавливаются сначала в ролики направляющего аппарата, а потом, слегка растягивая, устанавливаются в калибровочные ролики и подвижно закрепляются устройствами передачи движения. Стол станка установлен на направляющих и имеет привод для подачи на резание, например гидроцилиндр. Стол снабжен платформой, на которой имеется приспособление для точной установки и закрепления подложки с заготовкой. Заготовка закреплена на подложке неподвижно, например приклеена. Ванна для охлаждающе-смазывающей жидкости установлена на столе станка и дно ее закреплено герметично между столом и платформой таким образом, что платформа с подложкой и заготовкой находятся внутри ванны. Наличие ванны обеспечивает непрерывное снабжение зоны резания охлаждающе-смазывающей жидкостью, что создает необходимые условия для работы алмазных зерен и облегчает удаление отходов резания. Уровень жидкости в ванне должен быть такой, чтобы зона резания всегда была в жидкости и чтобы те вращающиеся детали, которые находятся в жидкости, были полностью погружены в нее.

Можно придать наклон гибкому рабочему органу относительно заготовки по направлению его движения, что позволит легко удалить отходы резания из пропила и тем самим увеличит долговечность сравнительно дорогого рабочего органа. При этом угол выхода гибкого рабочего органа из зоны резания будет больше угла входа, и его величина будет зависеть от усилия подачи на резание. Это позволит обеспечить плавную работу гибкого рабочего органа и всего станка.

Для окончательной резки заготовки и создания благоприятных условий для удаления продуктов резания стол станка может быть снабжен механизмом для осуществления угловой подачи при помощи поворота заготовки в плоскости реза.

Стол станка можно снабжать второй платформой, установленной вертикально смещенной относительно основного стола и неподвижно закрепленной к нему. Платформа должна иметь приспособление установки и закрепления подложки с заготовкой на нижней горизонтальной поверхности. Это позволит на станок единовременно установить две заготовки и произвести их резку последовательно, меняя направление подачи на резание и направление движения гибких бесконечных рабочих органов, что сократит время на обслуживание станка и увеличит долговечность режущего инструмента.

Снабжая станок механизмом перемещения стола перпендикулярно к плоскости реза, можно обеспечить многократную резку заготовки без ее переустановки.

Возможно, по меньшей мере, один из направляющих роликов снабжать возможностью линейного перемещения под углом относительно гибких рабочих органов и тем самым обеспечить использование гибких рабочих органов разного периметра. После установки ролика его необходимо закрепить на станине станка.

Для существенного увеличения периметра используемых гибких рабочих органов можно установить дополнительные направляющие ролики на обратной стороне станины станка, что позволит существенно сократить время на обслуживание станка.

Установив вторую ванну, гидравлически сообщающуюся с основной, и снабжая ее кинематической связью, которая обеспечивает перемещение второй ванны в направлении, обратном к основной, можно обеспечить постоянный уровень жидкости в основной ванне относительно гибкого рабочего органа станка.

Можно кольцевые пазы роликов направляющего аппарата снабжать слоем фрикционного покрытия (например, пластик EPDM 80), что позволит существенно повысить их долговечность и уменьшить истирание алмазных зерен.

Можно гибкие бесконечные рабочие органы образовывать из гибкой нити конечной длины. Концы гибкой нити закрепляются на двух барабанных роликах, на одной из которых наматывается определенный запас. На направляющем аппарате нить наматывается по кольцевым пазам и образует необходимое количество винтовых колец, которые и служат гибкими рабочими органами. Устройства передачи движения попеременно меняют направление движения гибкого рабочего органа.

Учитывая, что ультразвуковые колебания благоприятно влияют на процесс резания и конструкция станка позволяет их создавать, можно устройство передачи движения снабдить аппаратом для создания продольных ультразвуковых колебаний рабочего органа непосредственно в зоне резания.

Для лучшего понимания предлагаемого изобретения приведены схематичные изображения станка.

Фиг. 1 схематично изображает многопильный станок с гибкими бесконечными рабочими органами согласно изобретению.

Фиг.2 схематично изображает стол станка при наличии двух платформ.

Предлагаемый многопильный станок с гибкими бесконечными рабочими органами включает станину 7 (фиг.1), на верхней части которой закреплены устройства передачи движения 2, 3 с автономными приводами главного движения (на чертеже не приводится), направляющий аппарат с роликами 5 и калибровочные 4 ролики. На нижней части станины на вертикальных направляющих установлен стол станка 6 с приводом 11 подачи на резание. На столе станка 6 установлен поддон 10 с закрепленной на нем заготовкой 12. При помощи привода подачи на резание 11 стол 6 получает перемещение в вертикальном направлении, а установленный на нем механизм обеспечивает поворот заготовки 12 в плоскости реза. Гибкие бесконечные рабочие органы 1 установлены в пазах роликов 5 направляющего аппарата и калибровочных 4 роликов и подвижно закреплены в устройствах передачи движения 2, 3. Если движение гибких рабочих органов направлено от устройства передачи движения 2 к 3, то привод устройства 2 работает в режиме генератора, а привод устройства 3 в режиме двигателя. При изменении направления движения гибких рабочих органов меняются и режимы работы их приводов. К столу 6 станка герметически закреплена ванна 8, в которой налита охлаждающе-смазывающая жидкость 9.

На фиг.2 схематично изображен стол 6 станка, который оснащен второй платформой 13, на которой установлен поддон 10 с заготовкой 14. Стол 6 изображен, когда производится рез верхней заготовки 14.

Станок работает следующим образом.

При помощи главного привода станка, через устройство передачи движения, гибкому бесконечному рабочему органу сообщается рабочее движение. Включается подача на резание, и после достижения контакта гибких бесконечных рабочих органов с обрабатываемым материалом начинается процесс резки.

Настоящее изобретение может быть использовано при резке различных твердых материалов.

Изобретение относится к области обработки твердых материалов резанием. Станок включает, по меньшей мере, два гибких бесконечных рабочих органа, подвижно закрепленных в двух устройствах передачи движения, снабженных автономными приводами и закрепленных на станине станка в противоположных сторонах от стола, который имеет привод подачи на резание. Направляющий аппарат состоит из роликов с кольцевыми пазами. По крайней мере, два калибровочных ролика, установленные по траектории гибкого бесконечного рабочего органа, выполнены с кольцевыми пазами, которые устанавливают расстояния между рабочими органами в зоне резания. Технический результат - повышение долговечности рабочего органа, снижение энергоемкости процесса. 10 з.п.ф-лы, 2 ил.

1. Станок для резки твердых материалов, включающий гибкий бесконечный рабочий орган, подвижно закрепленный при помощи направляющего аппарата и устройства передачи движения рабочему органу, и стол для заготовки, отличающийся тем, что он снабжен дополнительным устройством передачи движения, по меньшей мере, одним гибким бесконечным рабочим органом и, по меньшей мере, двумя калибровочными роликами, установленными по траектории гибкого бесконечного рабочего органа, при этом их кольцевые пазы устанавливают расстояния между рабочими органами в зоне резания, а направляющий аппарат состоит из закрепленных на станине с возможностью вращения относительно своих осей роликов с кольцевыми пазами, причем устройства передачи движения имеют автономные приводы и закреплены на станине в противоположных сторонах от стола, при этом на столе, имеющем привод подачи на резание, герметично закреплена ванна, в которую установлена закрепленная на платформе стола заготовка, для обеспечения непрерывного снабжения зоны резания охлаждающе-смазочной жидкостью. 2. Станок по п. 1, отличающийся тем, что гибкие бесконечные рабочие органы подвижно закреплены в устройствах передачи движения под углом к горизонтальной плоскости. 3. Станок по п. 1 или 2, отличающийся тем, что стол станка снабжен механизмом для поворота заготовки в плоскости реза. 4. Станок по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что стол станка снабжен второй платформой для установки заготовки, вертикально смещенной относительно первой. 5. Станок по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что станок снабжен механизмом перемещения стола перпендикулярно к плоскости реза. 6. Станок по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что, по меньшей мере, один из роликов направляющего аппарата снабжен возможностью линейного перемещения под углом относительно гибкого бесконечного рабочего органа в плоскости вращения ролика. 7. Станок по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что станок оснащен второй ванной, гидравлически сообщающейся с первой и кинематически связанной с ней таким образом, что перемещение первой ванны вызывает перемещение второй в обратном направлении. 8. Станок по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что ролики направляющего аппарата установлены и на обратной стороне станины станка. 9. Станок по любому из пп. 1-8, отличающийся тем, что кольцевые пазы роликов направляющего аппарата оснащены фрикционным покрытием. 10. Станок по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что кольцевые пазы калибровочных роликов оснащены антифрикционным покрытием. 11. Станок по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что гибкие бесконечные рабочие органы образуются из гибкой конечной нити, концы которой закреплены на двух барабанных роликах.