切断装置、加工装置及切断方法制造方法及图纸

一种切断装置，冲击体以与支轴之间设有规定的嵌合间隙、并且冲击体外周的一部分可位于旋转体的外周之外的方式可旋转地安装在竖直设置于旋转体的主平面上的支轴上。使旋转体高速旋转，冲击体以高于加工对象临界速度的速度撞击加工对象。从而仅使加工对象的撞击部表面瞬时断裂。只要使旋转体边旋转边移动，即可切断加工对象。利用这种切断装置，可用一种切断刀具连续切断玻璃、陶瓷、树脂、金属等单一部件或由复合部件构成的物体。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种切断装置，该装置可利用同一种切断刀具(切断工具)连续切断由玻璃、陶瓷、树脂、金属等单一材料或它们的复合材料构成的物体。更详细地说，涉及通过用硬质固体制成的冲击体以高速、高频率地撞击物体，一面破碎物体的最表层的区域，一面进行切断的切断装置及切断方法。在以回收处理为目的，将布劳恩管(CRT/阴极射线管)的玻璃切断、拆卸的情况下，一般采用通过将加热丝绕在CRT周围通电加热的热冲击方法，或者通过金刚石砂轮刀具的高速旋转进行切断，或者采取气体熔断等方法。另外，形成汽车车身、各种家电制品的框架或其它组成部件的薄钢板(冷轧板)等的切断，一般采用具有高硬度锯齿的带状刀具(带锯)或圆盘状刀具(切缝铣刀)进行切断，或者采用由磨粒制成圆盘状或圆筒状砂轮、刀具的砂轮机切断，或者采用乙炔等进行气体熔断。树脂成型品的切断一般采用带锯、切缝铣刀、立铣刀等进行切断。此外，尚没有使同一种刀具(带切削刃的工具)转动或高速移动，从而顺序、连续切断上述布劳恩管等玻璃、薄钢板、树脂成型品等不同材质部件的切断装置的方案。但是，上述现有的切断方法分别存在以下问题。(1)对于所述CTR玻璃的切断，由于CTR的形状、大小、制造工艺的区别等，使得玻璃的残余应力不定。因而，如果采用利用热冲击的加热丝通电的方式，则很难找出稳定的切断加热条件，形成稳定的恒定切断面。另外，如果用金刚石砂轮刀具进行切断，若切断速度过大，则摩擦热使得金刚石砂轮刀具的磨损速度增大，因而限制了切断速度。并且，金刚石砂轮刀具的价格很高，使得与切断量和金刚石砂轮刀具的磨损量有密切关系的切断成本增大。另外，用高温气体熔断，由于切断速度慢，并且若在被切断物或切断部附近有可燃物的话是很危险的，因而限制了其可能使用的范围。(2)在用带锯、切缝铣刀等刀具切断所述薄钢板的情况下，所述刀具的切削刃被牢牢地紧压在被切断物上，通过对被切断物的连续剪切破坏进行切断加工。由于切削刃被牢牢地紧压在被切断物上，使得切断部位的摩擦热很大，由于热引起刃尖的脆化和软化，使得刃尖的磨损增大。切削刃的磨损限制了切断速度，使其大幅度下降。并且由于切削刃咬入被切断物，需要很高的刚性来保持刀具(切刀)和被切断物，因而需要大规模的保持机构和很高的设备成本。采用砂轮的砂轮机切断是通过带有磨粒的切削刃进行连续的微小剪切实现的。若磨粒角部(切削刃)不够锋利且砂轮机的圆周速度较大，会使得切断部位的摩擦热很大。为保证砂轮机的寿命，必须适当控制切断部位的温度，从而限制了切断速度。用乙炔等气体熔断，保证切断部附近没有可燃物在安全上是很重要的，这就限制了切断的范围。(3)在采用对树脂成型品等进行切断的带锯、切缝铣刀等的情况下，当切断速度大时，由于刀具的摩擦而引起在被切断物的切断部附近着火或熔融，造成物理性质的变化。(4)当切断磁性金属部件时，在使用以铁合金为主体的切削刃的情况下，切断时产生的被切断物碎片和粉末由于是磁性体而附着到刃尖上，由于刃尖的摩擦阻力增大或刃尖损伤，造成切断能力大幅度下降。(5)对于由具有不同物理性质的多种部件(例如，金属、树脂成型品、玻璃、铁氧体等)构成的被切断物，用同一刀具顺序、连续地切断是极为困难的。(6)在被切断物的切断加工信息(物理性质等)不明的情况下，或者，在被切断物由多种部件构成、且隐藏在表面部件后面的部件的形状或材质不明的情况下，除了被切断物的表面和外观形状的图象信息外，找不出最适合的切断条件，不能进行最适当的切断自动控制。本专利技术是为了解决上述课题，根据施加临界冲击速度(Criticalinpact velocity)以上的高速张力时，在受力端立即产生断裂的塑性波理论，或者当施加临界冲击速度以上的高速压缩力时延展性急剧下降，受力端由于小的畸变而破裂(类似变脆的现象)的理论，制成切断装置，使之实用化。详细的说，代替配有传统切削刃的刀具，用金属等硬质固体制成的冲击体以超高速、高频率地撞击被切断物(以下称为“加工对象”或“工件”)，利用所述撞击能量产生塑性波，瞬时破坏并除去撞击部位。即，本专利技术是根据下述原理制成的切断装置作高速圆周运动的冲击体以高于工件的临界冲击速度撞击工件，在反射(回跳)时，伴随冲击产生的高速压缩或摩擦，借助由此产生的高速张力和高速剪切等，在冲击体和工件的撞击部位及其附近极为有限的范围内，使工件表面瞬时破碎(破坏)成微粒状或碎片。一般地，在加工时利用工具的移动在工件上施加拉伸力、压缩力或剪切力等外力，使工件产生应变或变形。这时，不断增加工具的速度，即加工速度，当加工速度达到极限时，工件的可延展性急剧下降。这一极限速度被称为临界冲击速度。当加工速度在临界冲击速度以上时，工件受到工具施力的一端立即被破坏。利用这一现象，通过冲击体以临界冲击速度以上的速度撞击工件，可仅破坏并除去工件撞击部的最表层部分。而且，如果冲击体单位时间的撞击次数非常多，可使这种现象反复发生。另外，若顺次移动冲击体的撞击位置，可仅对撞击部顺次进行除去加工，而不破坏工件撞击部以外的部分。从宏观来看，就实现了对工件的切断加工。采用这种切断方法可获得比较平滑的切断面。为了产生塑性波，冲击体必须以超过临界冲击速度的速度撞击工件。具体地说，撞击速度一般在大约139m/秒(约500km/小时)以上较为理想，在大约340m/秒(约1224km/小时)以上更好。当上述撞击速度换算成圆板的圆周速度时，若用直径为100mm的圆板，则顺次分别相当于转速为26,500rpm以上，及转速为65,130rpm以上。实际上，临界冲击速度随工件种类而不同。例如，铝、低碳钢、不锈钢、钛的临界速度分别为49.7m/秒、30.0m/秒，152.3m/秒、61.8m/秒左右。因而，冲击体的撞击速度可根据工件的种类而变换。冲击体的撞击速度可在工件临界冲击速度的2倍以上，在3倍以上更好，最好在4倍以上，以便可以稳定地切断。在冲击体上形成有贯通孔，并与竖直设置在旋转体上的支轴之间留有规定的嵌合间隙、可旋转地保持于该支轴上。由于留有嵌合间隙，冲击体可在撞击之后立刻吸收冲击体的位移。支承所述冲击体的支轴和所述冲击体的贯通孔的嵌合间隙在2mm以上为好，在5～10mm左右更好。嵌合间隙必须对应于冲击体冲击速度增大而设定得更大。并且在本专利技术中，规定嵌合间隙为一般的轴与轴承的配合状态比JIS标准的间隙数值大2～3个数量级。从而，本专利技术的加工原理与现有的冲击所产生的加工的原理不同。现有的加工原理为使切削工具(刀具)的切削刃以低速(最大约10m/sec左右以下)撞击工件，工件经过弹性变形顺次从塑性变形至到断裂，工件表面上较宽范围内发生断裂。另外，在本专利技术中，冲击体没有象现有的切削工具那样配备锐利的切削刃。按照上述结构，本专利技术进行的切断具有以下特征(1)利用通过冲击体和工件撞击时高于临界冲击速度的高速压缩和高速拉伸进行破碎(切断)的原理，工件在切断部位产生的摩擦热极少。另外，冲击体由于高速运动而实现急速的空冷，使冲击体本身的温度上升极小。(2)旋转、往复运动或直线运动的切削工具(刀具)存在剧烈的磨损。然而，本专利技术的冲击体，通过与工件的撞击，冲击体被加工硬化，随着使用不断硬化，使其耐磨性能提高。(3)本专利技术的切断原理切断阻力和摩擦阻力小。从而，在切断时不必牢固地本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种切断装置，具有旋转体，和至少一个以上可旋转地安装在竖直设立于所述旋转体的主平面上的支轴上的冲击体，其特征为， 所述冲击体安装成与所述支轴之间设有规定的嵌合间隙，并且，所述冲击体外周的一部分可位于所述旋转体外周之外， 高速旋转所述旋转体，使所述冲击体以高于临界冲击速度的速度撞击加工对象。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：松田裕，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]