[发明专利]使用线性锯加工板材的方法和数控锯床设备

说明书

技术领域

本发明涉及板材加工领域，特别涉及使用线性锯加工板材的方法和数控锯床设备。

背景技术

目前市场上的刀模主要有木板刀模、塑料刀模、铁质或铝制刀模、亚克力刀模等等，但是最主要的刀模是木板刀模。木板刀模即是根据需要模切的产品形状在一定厚度的木板上依模切刀片的尺寸开出装刀缝隙，装刀缝隙的位置图与需要模切的产品保持一致，同时有过桥位来连接装刀缝隙的两边部分，以防止其脱落，然后再将刀片插入装刀缝隙中，刀模板上装刀的缝隙宽度要适应模切刀的宽度，缝隙壁两边和刀片紧密配合一致，达到固定模切刀的作用。

由于模切刀片厚度为0.45mm、0.53mm、0.71mm等，而产业中所用的木板的厚度一般为10～18mm左右，其中以18mm为最常用厚度。同时，用于加工刀模板的机械刀具直径太小且其刃长有限制，所以一般情况下，用机械刀具加工刀模板的有效厚度只能达到3mm～5mm左右。这样，采用机械刀具来加工刀模板，在刀模板的有效加工厚度上有很大的局限性。

特别是刀模板刀缝在安装模切刀片后，模切刀片刀刃的位置和需要与模切的图形保持一致，这就要求刀模板刀缝的位置精度越高越好，同时模切刀片插入刀缝后需要与刀模板保持垂直，以减少模切时模切刀片侧面的受力，模切刀片侧面受力后可能发生倾斜、变形，进而导致模切的位置精度降低。

通常在加工刀模板的刀缝时，刀缝的宽度(M)相对于刀缝的深度(H)来说很窄，刀缝深度(H)：刀缝宽度(M)＞10:1，因此要实现高精度加工刀模板的刀缝，目前适用的加工工具和加工手段非常有限，以最常见的厚度为18mm的刀模板上加工宽度为0.71mm的刀缝为例进行说明，如下：

第一种加工工艺，采用激光切割机非接触式加工刀模板刀缝。因为激光采用数控控制，且机器本身并不接触刀模板，所以刀缝的位置精度能得到保障，但是由于激光加工属于热加工，使用极高温度的激光束对刀模板进行烧结，烧结出来的刀缝宽度受激光的光路长短、环境的温度变化、激光发生器的稳定性、所加工的刀模板材质变化等诸多因素影响，导致刀缝宽度的精度得不到保障，而且激光加工后的刀缝两壁并不光滑，会在刀缝的两壁留下烧焦的碳质残渣，这些残渣在刀缝装刀后会因受力而掉落，使得刀缝变宽，影响了刀缝的夹紧力度，在刀模板进行模切加工时会使得模切刀片在刀缝中倾斜，甚至掉出，影响了刀模板模切的精度和品质，是激光加工刀模板的一大弊端。

第二种加工工艺，采用机械刀具接触式加工刀模板刀缝。机械刀具接触式加工通常是利用刀具本身的刚性，对材料进行切削加工，刀具的刚性保障了高加工精度的可能性。但是由于在厚度为18mm的刀模板上加工宽度为0.71mm的刀缝时刀模板刀缝的深宽比达到了25：1，远远大于10:1，由于现有机械刀具材质的局限，因此采用非常细长的机械刀具，如铣刀、钻头等等刚性的工具无法进行正常的切削加工，且刀具极容易断掉，每次切削量非常少，加工速度极其缓慢等等，不利因素很多。

目前较理想的加工工具和加工工艺是采用线性锯往复切削加工，可以实现在加工对象上加工出深宽比值大的缝隙，应用于刀模板加工时则可以在刀模板上加工出深宽比大的装刀缝。

采用线性锯进行往复切削加工时，一般线性锯本身的整体形状呈细而长的形状，在与线性锯线性方向垂直的横向方向(垂直于线性锯锯条延伸表面的方向)上刚性不足，只有在线性锯的两端加上合适的拉力，拉直并张紧线性锯，线性锯在与线性锯线性方向垂直的横向方向上才有一定的刚性，线性锯在与线性锯线性方向垂直的横向方向上才能利用线性锯锯齿切割加工对象执行往复切削加工，而此时线性锯的刚性主要体现在线性方向上，在与线性锯线性方向垂直的横向方向上线性锯容易受到外阻力的影响而发生弯曲、扭曲等形变，线性锯产生形变后，会造成线性锯在横向方向上产生加工位置的偏移，进而影响到加工对象上所加工缝隙的位置精度及垂直度，降低了线性锯加工的精度和加工的品质。

为了抵抗线性锯横向方向上所受外阻力的影响，减少线性锯发生弯曲、扭曲等形变，可以采用增强线性锯横向方向上刚性的方法。线性锯横向方向上的刚性主要和以下因素相关：(1)线性锯本身的材料与刚性相关的性能越好，则线性锯的刚性越好；(2)线性锯本身横向的尺寸(宽度)越大，则刚性越好；(3)线性锯在线性方向上所受到的拉力越大则线性锯在加工时横向方向上的刚性也越好，线性锯横向方向上的刚性与线性锯线性方向的拉力正相关。