線性鋸以及使用其的加工方法和數控加工設備的制作方法
【專利摘要】本發明提供了一種線性鋸以及使用其的加工方法和數控加工設備。所述線性鋸包括：加工部(1)，用于沿著所述線性鋸的線性延伸方向切削加工對象，并且在該加工對象上生成加工槽，所述線性鋸還包括避空部(2)，所述避空部(2)被設置為使得其在通過所述加工槽的過程中，至少部分時間不與所述加工槽接觸或者不受到來自所述加工槽的作用力。根據本發明實施例的線性鋸由于設置有避空結構，使得線性鋸有時間和空間回復切削加工對象后產生的形變，從而可以有效地防止累積誤差的發生，使得加工縫的位置精度大大提高。
【專利說明】線性鋸以及使用其的加工方法和數控加工設備
【技術領域】
[0001]本發明涉及加工工具領域，特別涉及加工板材的鋸條以及使用該鋸條的加工方法和數控加工設備。
【背景技術】
[0002]線性鋸條是現有的手動鋸以及電動鋸中常用的切割工具，在將鋸條安裝在手動鋸或電動鋸上之后，由于鋸條在前進方向上受到的加工對象反向向后的作用力，以及鋸條在做上下往返運動時，鋸齒受到上下反向作用力，鋸條在加工時往往會產生形變，包括鋸條線性方向的形變以及垂直于線性方向的形變。另外，鋸條本身具有彈性，因此在安裝鋸條時也會產生一定的誤差。
[0003]由于鋸條本身的受力形變，機床的誤差，加工對象的特性等等諸多因素，上述線性鋸在每次切削加工時常常會產生加工誤差，每次的加工誤差大小也是不一定的，此誤差會累積，直至鋸條最大的形變量為止。由于現有的鋸條在加工過程中鋸齒與加工對象一直是接觸的，從而導致上一次的加工形變無法消除，一直保留與積累下來，形成累積誤差，不但影響加工精度，還會導致鋸條的使用壽命縮短。
[0004]下面以在木板上加工直線縫隙為例具體說明傳統線性鋸的上述技術問題。
[0005]使用線性鋸上下往復加工時，上下方向(Z軸方向)受力(加工對象對鋸齒的作用力)不與線性鋸的中心線相重合，于是就會產生扭矩，并且，加工縫隙用的鋸條一般都比較薄，在垂直于鋸齒鋸背所在平面的方向上剛性不足，從而鋸條會出現彎曲，彎曲主要出現在鋸條的兩側，即Y軸方向，如圖1所示。
[0006]此外，鋸條在加工時，受到所加工的木板的材質不能均勻一致等等很多因素影響，使得鋸條左右兩側的受力很難一直保持平恒，受力不均也會造成鋸條在加工時會出現彎曲，鋸條的彎曲會造成鋸條加工位置偏離和加工方向偏移，使得鋸條的位置和所要加工的直線縫隙位置不在同一條直線上，鋸條X軸方向的角度不能與所要加工的直線保持平行，會產生一定的偏離角度，如圖2a和圖2b所示，其中，圖中黑色部分表示線性鋸，圖2a是起始狀態的直線加工效果(也可以看成是理想的直線加工效果)，圖2b是產生了偏離角度的直線加工效果。
[0007]因鋸條形變導致加工路徑偏移后，由于鋸齒有一定的高度，而所加工的木板有一定的厚度，鋸齒就被之前切削出的已經發生偏離角度的縫隙所夾持，使得鋸條依然以偏離的角度繼續往前加工，偏移距離就越來越大，這個就是累積偏移，或者說是加工累積誤差。圖2b同時顯示了一定的累積偏移。同時，為了保證直線加工位置，線性鋸的兩端通常不會偏離Z軸方向，這樣，加工路徑偏離的角度越大，線性鋸的形變也越大，也就是說，在加工誤差累積的過程中，也累積了線性鋸的形變誤差。
[0008]另一方面，鋸條形變也會產生一個反向的回復力，這個回復力是將鋸條拉直的力。由于前述的形變累積加大，當鋸條形變的回復力大于縫隙偏離所產生的偏離夾持力時，鋸條開始向形變相反的方向回復，其加工路徑也會向圖2b所示偏移的方向相反的方向偏移，直到回到直線加工位置(圖2c)，然后，會繼續向一個方向(可能是與圖2b相反方向也可能是與圖2b相同方向)產生加工誤差累積和形變累積(圖2d)，直到再次回到直線加工位置(圖 2e)。
[0009]這種向一個方向偏移，回到直線加工位置，再偏移，再回到直線加工位置的過程一直會不斷出現，因此造成加工的直線不直，加工的路徑一直在變化，典型的是會出現“S”形的加工路徑。此外，如果所述產生的偏離夾持力很大，使得鋸條形變累計到其無法承受的程度，那么鋸條可能會斷裂。在現有的解決方案中，累積誤差的減小，只能從鋸條的剛性加強、機床誤差減小、加工對象特性盡量優良來提升與改良，但無法從根本上消除，從而導致現有的線性鋸進行加工的位置精度低。
【發明內容】
[0010]為了防止鋸條加工時的累積誤差，提高加工位置精度，根據本發明的一個方面，提供了一種線性鋸，其包括:加工部，用于沿著線性鋸的線性延伸方向切削加工對象，并且在該加工對象上生成加工槽，線性鋸還包括避空部，避空部被設置為使得其在通過加工槽的過程中，至少部分時間不與加工槽接觸或者不受到來自加工槽的作用力。
[0011]根據本發明實施例的線性鋸，可選地，避空部的長度大于加工對象的厚度，避空部的寬度小于加工部的最大寬度，并且避空部的厚度小于加工部的最大加工寬度。
[0012]根據本發明實施例的線性鋸，可選地，加工部的最大加工寬度等于加工部的鋸齒厚度或者加工部的鋸齒開路后的最大厚度。
[0013]根據本發明實施例的線性鋸，可選地，加工部的最大加工寬度與避空部的厚度之差大于在該避空部通過加工對象之前線性鋸在避空部的厚度方向上產生的彎曲偏移量。
[0014]根據本發明實施例的線性鋸，可選地，加工部與避空部沿線性鋸的線性延伸方向一體成型或者組裝連接。
[0015]根據本發明實施例的線性鋸，可選地，在線性鋸的一端或兩端設置有固定部，該固定部的厚度不大于加工部的厚度，寬度不大于加工部的最大寬度。
[0016]根據本發明實施例的線性鋸，可選地，線性鋸包括多于一個加工部，避空部設置于兩個相鄰的加工部之間。
[0017]根據本發明實施例的線性鋸，可選地，線性鋸包括多于一個加工部和多于一個避空部，多個加工部與多個避空部間隔排列。
[0018]根據本發明實施例的另一方面，提供了一種線性鋸，其包括:鋸齒和鋸背，其中，線性鋸具有鋸齒的部分為加工部，線性鋸還包括避空部，在與加工部相連的不具有鋸齒的一段鋸背上形成避空部，避空部的長度大于線性鋸的加工對象的厚度，并且鋸背的厚度小于鋸齒的厚度，或者避空部所在的一段鋸背的厚度小于鋸齒的厚度，或者避空部的厚度小于鋸齒的厚度。
[0019]根據本發明實施例的又一方面，提供了一種數控加工設備，其包括前述的線性鋸。
[0020]根據本發明實施例的再一方面，提供了一種數控加工設備，設備包括:數控電機，權利要求中任何一個的線性鋸；數控電機包括:振動電機、移動電機；振動電機用于控制線性鋸在該線性鋸的線性延伸方向上進行振動；移動電機用于控制線性鋸在垂直于線性延伸方向的平面內平移運動。[0021 ] 根據本發明實施例的數據加工設備，可選地，數控電機還包括旋轉電機，該旋轉電機用于控制線性鋸以該線性鋸的中心軸為軸進行旋轉。
[0022]根據本發明實施例的數據加工設備，可選地，數控加工設備還包括夾持工具頭和彈性工具頭，夾持工具頭安裝于振動電機一側，用于夾持固定線性鋸的一端；彈性工具頭直接或者間接地連接線性鋸的另一端，其中，該彈性工具頭包括壓簧或者拉簧。
[0023]根據本發明實施例的其它方面，提供了一種使用線性鋸進行加工的加工方法，線性鋸的加工部切削加工對象，以在該加工對象上形成加工槽，在線性鋸的避空部通過加工槽的過程中，至少部分時間不與加工槽接觸或者不受到來自加工槽的作用力。
[0024]根據本發明實施例的使用線性鋸進行加工的加工方法，可選地，加工部切削加工對象時以及避空部通過加工槽時，線性鋸既進行在線性鋸的線性延伸方向上的運動又進行沿加工槽的加工方向上的運動。
[0025]根據本發明實施例的線性鋸由于設置有避空結構，使得線性鋸有時間和空間回復切削加工對象后產生的形變，從而可以有效地防止累積誤差的發生，使得加工縫的位置精度大大提聞。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發明的一些實施例，而非對本發明的限制。
[0027]圖1是根據現有技術的線性鋸的立體視圖；
[0028]圖2a?圖2e是利用現有技術的線性鋸對木板進行加工的分階段效果圖；
[0029]圖3a和圖3b是根據本發明實施例的線性鋸的基本結構的示意圖，其中，圖3a是線性鋸的正視圖，圖3b是線性鋸的側視圖；
[0030]圖4a、圖4b和圖4c示出了本發明實施例的線性鋸的一種結構，其中，圖4a是線性鋸的正視圖，圖4b是線性鋸的一側視圖，圖4c是線性鋸的另一側視圖；
[0031]圖5a、圖5b和圖5c示出了本發明實施例的線性鋸的另一種結構，其中，圖5a是線性鋸的正視圖，圖5b是線性鋸的一側視圖，圖5c是線性鋸的另一側視圖；
[0032]圖6a、圖6b和圖6c示出了本發明實施例的線性鋸的又一種結構，其中，圖6a是線性鋸的正視圖，圖6b是線性鋸的一側視圖，圖6c是線性鋸的另一側視圖；
[0033]圖7示出了根據本發明實施例的數控加工設備的示意圖。
[0034]附圖標記
[0035]I切削部分
[0036]II支撐部分
[0037]I加工部
[0038]IA加工部
[0039]IB加工部
[0040]2避空部
[0041]2A避空部
[0042]2B避空部
[0043]701 電機
[0044]702工具頭
【具體實施方式】
[0045]為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0046]除非另作定義，此處使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發明專利申請說明書以及權利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。同樣，“一個”或者“一”等類似詞語也不表示數量限制，而是表示存在至少一個。
[0047]如【背景技術】部分所述，傳統線性鋸在往復加工過程中，會產生累積形變(誤差)，一方面不能實現高精度的直線加工，另一方面也會加速線性鋸自身的老化，甚至引起鋸條的損壞斷裂。基于前述的分析，鋸的彎曲形變本身會產生一個回復力，該回復力的作用是使得鋸回復到彎曲前的平直狀態；但是，由于被加工對象的夾持作用，使得該回復力無法發生作用，從而形變不能及時回復，進而產生累積形變。
[0048]被加工對象的夾持作用通常包括加工出的縫隙的兩內壁的夾持作用力(Y軸方向)，以及線性鋸前進方向(X軸方向)上受到的來自加工對象的反作用力。其中，所述反作用力是與鋸前進方向相反的，由于加工出的縫隙(加工槽)的頂部內壁與鋸相抵而對其施加的作用力，該作用力對鋸產生的摩擦力使得鋸不能在Y軸方向上回復到平直狀態。在圖2a中，用F2表示前述的Y軸方向上的夾持作用力，用Fl表示前述X軸方向上的反作用力。
[0049]根據本發明的技術方案，通過改變傳統線性鋸的結構，具體而言，通過設置避空結構，使得鋸在一定的時間和空間內不受到來自被加工物體的前述作用力，從而在形變回復力的作用下回復到鋸的直線加工位置，這樣盡管仍然會在加工過程中產生形變誤差，但是可以消除前述的累積誤差。
[0050]圖3a和圖3b是根據本發明實施例的線性鋸的基本結構的示意圖。其中，圖3a是線性鋸的正視圖，圖3b是線性鋸的側視圖。圖3a和圖3b體現了兩種結構劃分方式。一種方式是從線性鋸的向外作用的角度進行劃分的，包括:切削部分I和支撐部分II ;另一種方式是從線性鋸的向內作用的角度進行劃分的，包括:加工部1，避空部2和固定部3。從空間的角度，也可以認為，第一種方式是從圖3a中寬度方向(對應于圖1中的X軸方向)的角度劃分的；第二種方式是從圖3a和圖3b中長度方向(線性鋸延伸方向，對應于圖1中的Z軸方向)的角度劃分的。
[0051]參見圖3a，以第一種方式描述結構，則該線性鋸包括:用于對加工對象進行切削加工的切削部分I，例如，鋸齒；以及用于支撐該切削部分I的支撐部分II，即鋸背。
[0052]本發明實施例所說的線性鋸可以是在鋸齒排列方向具有一定長度的鋸條。“線性鋸線性方向”或“線性鋸線性延伸方向”或“Z軸方向”與線性鋸的切削部分I中鋸齒排列的方向相同或平行。由于鋸條具有一定長度，且其加工面較薄，支撐部分II可以起到支撐鋸條、提高線性鋸的強度的作用，也可以方便鋸條的安裝與拆卸。
[0053]可選地，例如，可以將長條狀的剛性材料板沿其長邊的一側制作成切削部分I，將其長邊的另一側制作成支撐部分II，支撐部分II可以僅僅是剛性原材料本身，也可以進行進一步加工，例如，將支撐部分II進行進一步打磨，煅燒，其形狀、結構、厚度等均可以與切削部分I相同或不同。
[0054]可選地，支撐部分II可以由不同形狀和厚度的多段組成，即在不同位置具有不同的形狀和厚度。可選地，可以在剛性材料的支撐部分II上安裝其他材料對線性鋸進行加固和支撐。
[0055]可選地，切削部分I和支撐部分II除了一體成型外，也可以是組裝關系。可以將切削部分I直接與單獨制成的支撐部分II進行組裝和連接，形成線性鋸。
[0056]以第二種方式描述結構，則根據本發明實施例的線性鋸包括:加工部1，避空部2和固定部3。
[0057]加工部I，避空部2和固定部3也可以是一體成型或者組裝形成。
[0058]如圖3a所示，加工部I是線性鋸帶有鋸齒的部分，包括了切削部分I以及與之一體或者連接的支撐部分II的相應部分。切削部分I的鋸齒齒牙的方向是示意性的。
[0059]避空部2位于加工部I和固定部3之間，與加工部I和/或固定部3 —體成型或者組裝連接。避空部2在線性鋸對加工對象的加工過程中，穿過加工槽，但在穿過加工槽的過程中并不受到加工縫的內壁作用力。也就是說，在避空部2穿過加工對象的過程中，避空部2不會被加工槽兩側內壁夾持,也不會與加工槽頂側內壁相抵,因而加工對象也不會對線性鋸發生力的作用。這樣，如前述分析的，線性鋸(包括加工部I)在線性鋸自身的形變回復力的作用下回復到直線加工位置，于是可以消除加工過程中的累積誤差。
[0060]根據本發明的實施例，避空部2的長度大于加工對象的厚度(Z軸方向上的加工距離)，寬度小于加工部I的最大寬度(X軸方向)，且厚度小于加工槽的寬度(Y軸方向上的加工距離)，這樣，在避空部2通過加工對象時，可以保證在一定時段內既不會被加工槽兩側內壁夾持。也不會與加工槽頂側內壁相抵，從而在該時段內可以不受加工對象的作用力。所述時段的長度取決于避空部2的長度與加工對象厚度之差，以及線性鋸在Z軸方向上的運動角度和速度。
[0061]具體而言，如圖3a所示，避空部2的寬度L2小于加工部I的最大寬度LI (對應于圖1中X軸方向上的距離)，其中加工部I的最大寬度實際上是鋸齒在X軸方向上的最大延伸量與鋸背的寬度之和。如果避空部2的寬度小于加工部I的最大寬度，在加工部I對加工對象進行切削加工并在X軸方向上移動后，避空部2可以繼續在X軸方向上移動一段距離(例如，距離L = L1-L2)，而在避空部2移動的過程中，避空部2在X軸方向上不會接觸到加工對象，從而不會在X軸方向上受到作用力。
[0062]如圖3b所示，避空部2的厚度W2小于加工槽的寬度(Y軸方向上的加工距離)。由于加工槽的寬度(Y軸方向上的加工距離)取決于加工部I的加工寬度，也就是說，加工槽的寬度等于或者略大于加工部I的最大加工寬度。當加工部I為在延伸方向(Z軸方向)上直線排列的鋸齒時，加工槽的寬度即等于或者略大于鋸齒的厚度(Y軸方向)wi。
[0063]在加工部I對加工對象進行切削加工并在X軸方向上移動后，避空部2可以繼續在X軸方向上移動一段距離(例如，距離L = L1-L2)，同時在Z軸方向上移動穿過加工槽，由于避空部2的厚度小于加工槽的寬度，使得避空部2移動的過程中，避空部2在Y軸方向不會被加工槽兩側內壁所夾持，從而避空部2在X軸方向和Y軸方向均不會受到來自加工對象的限制其回復的作用力。
[0064]類似前述，在一個加工周期內，在加工部I對加工對象進行切削加工后，線性鋸整體(包括加工部I和避空部2)會發生彎曲形變，這樣，即使避空部2的厚度小于加工槽的寬度，避空部2的一個側面也有可能與加工槽的對應側內壁相接觸，不過該側內壁對避空部2的作用力也是與形變相反方向的作用力，不會阻礙線性鋸的形變回復。可選地，設置避空部2的厚度，使得加工部I的最大加工寬度與該厚度之差大于避空部2在Y軸方向的形變偏移量，從而使得避空部2在穿過加工槽時不與加工槽內壁相接觸。于是，在避空部2通過加工對象時，避空部2完全不與加工對象接觸，從而線性鋸完全脫離加工對象，使得線性鋸的形變得以回復。
[0065]根據圖3a和圖3b所示的實施例，可以用不具有切削部分I的支撐部分II來實現避空部2。例如，可以除去或者不安裝鋸齒，從而減小X軸方向的寬度；由于切削部分I與支撐部分II在Y軸方向厚度相同，可通過打薄該不具有切削部分I的支撐部分II的全部或一部分來實現Y軸方向厚度的減少。
[0066]避空部2也可以有鋸齒，只不過該鋸齒齒牙在X軸方向的最大長度小于切削部分I的齒牙在X軸方向的最大長度，或者該鋸齒齒牙和與其相應的支撐部分II整體上在X軸方向的最大長度小于切削部分I和與其相應的支撐部分II整體上在X軸方向的最大長度。考慮到線性鋸回復形變的時間及避空部2在X軸方向的運動速度，要求避空部2能夠與加工對象不接觸地在X軸方向運動一段距離，用不具有切削部分I的支撐部分II來實現避空部2是一種比較容易實現的方案。
[0067]可選地，用鋸齒開路等結構來增大加工部I的最大加工寬度，從而不必打薄無切削部分I的支撐部分II的厚度來實現避空部2，也可以使得避空部2的厚度小于加工部I的最大加工寬度。
[0068]上述打薄方案是將沒有切削部分I的支撐部分II的厚度減少來實現避空部2。可以將這部分支撐部分II的一部分或者全部的厚度減少，只要滿足厚度減少的部分(避空部2)的長度大于加工對象的厚度。類似地，通過打薄來設置避空部2的厚度，使得加工部I的最大加工寬度與該厚度之差大于避空部2在Y軸方向的形變偏移量，從而使得避空部2在穿過加工槽時不與加工槽內壁相接觸。
[0069]可選地，將整個支撐部分II打薄，或者使用厚度小于切削部分I的支撐部分II，這樣可以使得避空部2的加工更加簡單。為了保證線性鋸的整體硬度，避空部2仍需具有一定的厚度。
[0070]在圖3a和圖3b的方案中，沒有切削部分I的支撐部分II的部分連續長度的厚度小于切削部分I的最大加工寬度(等于加工部I的最大加工寬度)，而將該部分的支撐部分II作為避空部2。可選地，加工使得沒有切削部分I的支撐部分II的全部連續長度的厚度小于切削部分I的最大加工寬度，而將該部分的支撐部分II作為避空部2，可以提高線性鋸長度的利用效率，使得對應固定厚度的加工對象實現較短的線性鋸。
[0071]可選地，加工部I以及避空部2的長度能夠根據加工對象的厚度進行調整。這種調整可以是設計不同尺寸的線性鋸(包括不同長度的加工部I和避空部2)，也可以是設計避空部2可變的線性鋸。如前所述，避空部2的長度大于加工對象的厚度。可選地，加工部I的長度也可大于加工對象的厚度。這樣可以增加加工部I對加工對象的切削量。考慮到線性鋸整體長度加長可能會降低其剛性，因此，要從整體上考慮加工部I和避空部2的長度配置。
[0072]固定部3設置在線性鋸的端部，用于從外部對線性鋸進行夾持固定。圖3a和圖3b的方案中，在線性鋸的兩端均有固定部3，可以實現兩端固定。可選地，也可以只在一端設置固定部3，進行一端固定。或者，也可以直接夾持線性鋸的加工部I和/或避空部2，從而無需設置固定部3。如圖3a和圖3b所示，固定部3可以是對原始條狀型材加工了所述加工部I和避空部2之后剩余的部分，因此其在X軸方向上的寬度可以基本上等于加工部I在X軸方向上的寬度(圖3a)，其在Y軸方向上的厚度可以基本上等于加工部I在Y軸方向上的厚度(圖3b)。這樣，不僅簡化了加工過程(無需單獨加工固定部3)，還可以使得固定部3具有一定的寬度和厚度，更便于夾持，剛性也更強。可選地，固定部3也可以具有其它形狀，例如，鉤狀，用于固定于拉簧或者拉桿等。此外，固定部3的厚度和寬度一般分別不超過加工部I的厚度和寬度，這樣固定部3可以容易地與加工部I 一起從加工縫移入移出。
[0073]線性鋸可以在自動或手動驅動下沿工具線性延伸方向運動，以及在與工具線性延伸方向垂直的平面內進行平移運動。工具線性延伸方向的運動包括僅向一個方向的單向運動以及雙向往返運動。線性鋸可以處于三維空間中的任意位置，無論在何位置，線性加工工具的線性延伸方向均是指其鋸齒排列的長度方向。例如，在使用線性鋸加工水平放置的加工對象平面板材時，將線性鋸的鋸齒排列方向與水平面垂直放置，即與加工對象板材垂直放置，則線性鋸的運動包括:沿工具線性延伸方向的運動，即垂直于水平平面的向上或下方向(對應于前述的Z軸方向)的縱向運動；以及，在與所述線性延伸方向垂直的平面內的平移運動運動，例如，向X軸和/或Y軸方向的運動。如果線性鋸放置在與水平平面成一定角度的位置，那么，工具線性延伸方向仍然是指線性鋸鋸齒的排列方向，該方向此時也同樣與水平平面成一定角度；而與所述線性延伸方向垂直的平面也同樣與水平平面成一定角度。
[0074]根據本發明的實施例，線性鋸的加工部I作用于加工對象時，既做沿其延伸方向的運動，也做與其延伸方向垂直的平面內的平移運動；在避空部2通過加工對象時，線性鋸既做沿其延伸方向的運動，也做與其延伸方向垂直的平面內的平移運動。
[0075]圖3a和圖3b所示的根據本發明實施例的線性鋸包括了一個加工部I和一個避空部2。從鋸齒齒牙的方向，即對加工對象進行切削的方向來看，加工部I位于避空部2的上方，且二者不交叉。可選地，根據本發明的其它實施例，避空部2可以位于加工部I的上方，如圖4a和圖4b所示。
[0076]可選地，根據本發明實施例的線性鋸還可以包括一個或多個加工部1，以及一個或多個避空部2。可選地，加工部I和避空部2可以間隔出現；可選地，加工部I與避空部2可以成對出現；可選地，避空部2的數量可以少于或等于或多于加工部I的數量，例如，線性鋸可以包括兩個加工部I和一個避空部2 (如圖5a，圖5b和圖5c)，或者，線性鋸可以包括一個加工部I和兩個避空部2 (如圖6a，圖6b和圖6c)，或者，線性鋸可以包括兩段加工部I和兩段避空部2，等等。這樣，可以根據不同強度不同厚度的加工對象，選取不同結構的線性鋸，也可以根據不同的加工精度，選擇不同結構的線性鋸。
[0077]如果線性鋸具有多個避空部2，那么每個避空部2的長度一般均大于加工對象的厚度，其寬度小于加工部I的寬度，且其厚度小于加工部I的最大加工寬度。
[0078]以下針對幾種線性鋸結構，對其運動軌跡和對加工對象的加工過程進行說明。
[0079]如上所述，圖4a、圖4b和圖4c示出了本發明實施例的線性鋸的一種結構。參見圖4a、圖4b和圖4c，線性鋸包括一加工部I和一避空部2，且加工部I在下，避空部2在上。
[0080]以線性鋸垂直于水平放置的加工對象的加工面為例，加工部I先通過加工對象的加工面，然后，避空部2再通過加工對象的加工面。將線性鋸的最下端，放置在加工對象的邊沿上表面的初始位置，線性鋸初始位置確定后，線性鋸沿鋸條線性方向進行向下運動，同時進行前進方向的平移運動，在加工過程中，線性鋸受到了前進方向的阻力以及鋸條線性方向的阻力以及因夾持力和相抵阻力產生的摩擦力，鋸條會出現彎曲形變，鋸條的形變造成鋸條加工位置偏離或加工方向偏移，鋸條的位置和所要加工的直線縫隙不在同一條直線上，當加工部I的末端離開加工對象時,線性鋸的避空部2經過加工對象，此時，線性鋸仍然一邊進行線性方向的運動，一邊進行前進方向的運動，由于整個支撐部分II的厚度，或者至少避空部2處的支撐部分II的厚度小于切削部分I的厚度(在該例中等于加工部I的最大加工寬度)，因此，避空部2通過加工對象時，線性鋸不會被加工好的縫隙夾持，線性鋸因而能夠恢復形變；在鋸條本身的剛性回復力和/或線性鋸兩端的拉伸作用下，線性鋸迅速回復到直線加工位置，仍然按照原來的直線位置進行加工，達到了糾正偏移的作用，消除了累積誤差的發生。
[0081]當避空部2通過加工對象時，由于加工部I和避空部2的寬度差(類似前述圖3a中的L1-L2)可選地等于鋸齒齒牙的長度Xst,因而當避空部2通過加工縫隙時，避空部2在前進方向(X軸方向)前進距離一般要小于該鋸齒齒牙長度Xst，最多達到鋸齒齒牙長度的距離。這樣，可以使得避空部2在前進方向上不與加工對象接觸。為了滿足該條件，通常，在避空部2通過加工對象的時間內，符合Z2/V2z ( XST/V2x，其中，Z2是避空部的長度(Z軸方向)，Xst是鋸齒齒牙的長度(X軸方向)，V2x和V2z分別是避空部2通過加工對象時在X軸方向和在Z軸方向的速度或者平均速度。
[0082]當避空部2完全通過加工縫隙，或線性鋸停止運動或改變軌跡時，線性鋸完成了對加工對象進行的此次切削。
[0083]如前所述，可選地，避空部2的厚度與加工部I的最大加工寬度之差大于鋸條在該避空部2通過加工對象之前產生的偏移量，這樣，避空部2通過加工對象時，整個線性鋸的切削部分I以及支撐部分II均不與加工對象接觸，線性鋸不會被加工好的縫隙夾持。
[0084]接下來，可選地，線性鋸僅在線性延伸方向上做單向運動，而不繼續沿前進方向前進，那么，在電機的帶動下，或數控加工設備中的回復裝置的帶動下，或手動移動線性鋸至第二個加工周期的起始位置，此時第一個加工周期結束，例如，線性鋸仍然回到加工板的上表面位置，進行第二個周期的加工。以此類推，對加工對象進行加工。
[0085]可選地，采用往復切削的方式，切削效率更高。這時，線性鋸在線性延伸方向上做往復運動，前述的切削實際上是半個周期，即第一半周期，然后，線性鋸進行第二半周期，線性鋸沿線性方向進行向上運動(相對于第一半周期的切削方向相反的方向)，避空部2先通過加工對象。
[0086]此期間，如果在第一半周期避空部2橫向前進距離小于或等于鋸齒齒牙長度，那么在第二半加工周期，避空部2可以僅做沿線性鋸線性方向的運動，而不做沿前進方向的運動。這是因為，如果第一半周期避空部2前進距離已等于鋸齒齒牙的長度，那么第二半周期，避空部2僅做沿線性鋸線性方向的運動，不做沿前進方向的平移運動，否則，避空部2將沒有前進空間。
[0087]或者，在第二半周期，避空部2既做沿線性鋸線性方向的運動，又做沿前進方向的平移運動，在第二半周期的前進距離與第一半周期的前進距離之和仍需要小于或等于鋸齒齒牙的長度。這種在前進方向上的連續運動模式更有利于對線性鋸進行控制。
[0088]避空部2通過加工對象后，加工部I再通過加工對象,并且再次對加工對象進行切肖IJ，第二半周期結束。
[0089]由于在下一個周期(第二個加工周期)中，首先進行加工部對加工對象的切削，因此，實際上避空部2能夠消除的最大累積誤差是往復兩次切削的誤差量。
[0090]在之后的加工周期，線性鋸再繼續進行前進方向平移運動以及沿線性方向的運動，以此類推,對加工對象進行加工。
[0091]如果線性鋸有多個加工部I和多個避空部2，則加工部I和避空部2依次順序通過加工對象的加工面，加工部I在通過加工面時，與加工對象接觸來切削加工對象；避空部2通過加工面時，不受加工對象的夾持，回復形變。
[0092]圖5a、圖5b和圖5c示出了根據本發明實施例的線性鋸的另一種結構。參見圖5a、圖5b和圖5c，線性鋸包括兩個加工部，加工部IA和加工部1B，以及一個避空部2，且避空部2位于兩個加工部IA和IB之間。
[0093]以線性鋸垂直于水平放置的加工對象的加工面，對其進行加工為例，加工部IA先通過加工對象的加工面，然后，避空部2通過加工對象的加工面，之后加工部IB再通過加工對象的加工面。
[0094]將線性鋸的最下端放置在加工對象的邊沿上表面的加工初始位置點，進行第一個周期的加工。線性鋸初始位置確定后，線性鋸進行沿線性方向進行縱向向下運動以及在與工具線性方向垂直的加工對象的加工面內進行前進方向的平移運動，即首先線性鋸的加工部IA進行前進方向的平移運動以及沿線性方向進行縱向向下運動，在加工部IA切削加工對象的過程中，線性鋸受到了前進方向的阻力和鋸條延伸方向的阻力以及摩擦力，鋸條會出現彎曲形變，鋸條的形變造成鋸條加工位置偏離或加工方向偏移，鋸條的位置和所要加工的直線縫隙不在同一條直線上，當加工部IA的末端離開加工對象時，線性鋸的避空部2經過加工對象，此時，線性鋸仍然一邊進行線性方向的運動，一邊進行前進方向的運動，由于整個支撐部分II的厚度，或者至少避空部2處支撐部分II的厚度小于切削部分I的厚度，因此，避空部2通過加工對象時，線性鋸不會被加工好的縫隙夾持，線性鋸因而能夠恢復形變；在鋸條本身的剛性回復力和/或線性鋸兩端的拉伸作用下，線性鋸迅速回復到直線加工位置，仍然按照原來的直線位置進行加工，達到了糾正偏移的作用，消除了累積誤差的發生。
[0095]類似前述，當避空部2通過加工對象時，避空部2在X軸方向的前進距離一般小于加工部IA的鋸齒齒牙長度，最多鋸齒齒牙長度。
[0096]隨后，加工部IB通過加工對象，并對加工對象進行切削，線性鋸沿線性方向繼續進行縱向向下運動，并且進行前進方向的平移運動。在加工部IB加工木板板材的過程中，線性鋸仍然會受到了前進方向的阻力和鋸條延伸方向的阻力以及摩擦力，鋸條可能會出現彎曲形變，鋸條的形變有可能造成鋸條加工位置偏離或加工方向偏移，鋸條的位置和所要加工的直線縫隙不在同一條直線上。
[0097]可選地，當加工部IB的末端離開加工對象時，可以控制線性鋸的運行速度或運動軌跡，使其減速或停止運動。
[0098]接下來，可選地，線性鋸僅在其線性延伸方向上進行單向運動，可以使用電機帶動，或在數控設備上設置一個回復機構進行帶動，或手動控制，使線性鋸到達第二個加工周期的起始位置，此時第一個加工周期結束。在第二個加工周期結束后，在電機的帶動下，或手動移動線性鋸到下一個周期的起始位置，線性鋸進行第三個周期的加工，以此類推，對加工對象進行加工。
[0099]可選地，線性鋸進行上下的往復運動，那么，前述的切削實際上是半個周期，即第一半周期，然后，線性鋸進行第二半周期，線性鋸的加工部1B、避空部2和加工部IA依次通過加工縫隙。在該第二半周期，線性鋸沿線性方向進行縱向向上運動和在垂直于線性方向的加工平面上進行平移運動，加工部IB先通過加工對象，對加工對象進行切削，然后線性鋸的避空部2通過加工對象，在避空部2通過加工對象時，線性鋸加工時產生的誤差可以得到糾正和恢復，這時消除的誤差量是兩次切削產生的誤差量；最后，加工部IA再通過加工對象，并對加工對象進行切削，第一個加工周期結束。
[0100]由于在下一個周期(第二個加工周期)中，首先進行加工部對加工對象的切削，因此，實際上避空部2能夠消除的最大累積誤差也是往復兩次切削的誤差量。
[0101]在第二個加工周期，線性鋸再繼續向前向下運動，以此類推，對加工對象進行加工。
[0102]與圖4a、圖4b和圖4c所示的線性鋸結構相比，圖5a、圖5b和圖5c所示的線性鋸結構通過增加設置了一個加工部，可以增加切削量。
[0103]圖6a、圖6b和圖6c示出了根據本發明實施例的線性鋸的又一種結構。參見圖6，線性鋸包括兩個避空部，避空部2A和避空部2B，以及一個加工部I，且加工部I位于避空部2A和避空部2B之間。
[0104]以線性鋸垂直于水平放置的加工對象的加工面，對其進行加工為例，避空部2A先通過加工對象的加工面,然后,加工部I再通過加工對象的加工面,之后避空部2B再通過加工對象的加工面。由于避空部2A對加工對象無切削作用，可以通過加工對象的初始加工位置設置通孔來使得避空部2A得以通過加工對象。
[0105]或者，直接將加工部I的下端置于加工對象的加工初始位置，使加工部I先通過加工對象的加工面，然后避空部2B再通過加工對象的加工面。
[0106]將線性鋸放置在加工對象的加工初始位置點，進行第一個周期的加工。加工開始后，線性鋸進行前進方向的平移運動以及沿線性方向進行縱向向下運動，例如，依前述直接將加工部I的下端置于加工對象的加工初始位置的方案，線性鋸的加工部I進行前進方向的平移運動以及沿線性方向進行縱向向下運動，在加工部I切削加工對象的過程中，線性鋸受到了前進方向的阻力以及鋸條方向的阻力以及摩擦力，鋸條有可能會出現彎曲形變，鋸條的形變可能造成鋸條加工位置偏離或加工方向偏移，鋸條的位置和所要加工的直線縫隙位置不在同一條直線上，當加工部I的上端離開加工對象時，線性鋸的避空部2B經過加工對象，此時，線性鋸仍然一邊進行線性方向的運動，一邊進行橫向前進方向的運動，由于整個支撐部分II或者至少避空部2B處的支撐部分II的厚度小于切削部分I的厚度，因此，避空部2B通過加工對象時，線性鋸不會被加工好的縫隙夾持，線性鋸所以能夠恢復形變；在鋸條本身的剛性回復力和/或線性鋸兩端的拉伸作用下，鋸條迅速回復到直線加工位置，仍然按照原來的直線位置進行加工，達到了糾正偏移的作用，消除了累積誤差的發生。
[0107]在往復運動加工的模式下，避空部2B連續兩次通過加工對象上的加工縫隙，通過加工對象時，其橫向前進距離之和一般小于加工部I的鋸齒長度，最多前進鋸齒長度的距離。
[0108]當避空部2B向上再次通過加工對象后，線性鋸的加工部I通過加工對象,在加工部I通過加工對象時，對加工對象進行加工，同樣，線性鋸在此次切削過程中，仍然可能會產生形變和切削軌道偏移，但該誤差可以在隨后的避空部2A通過加工對象時得以消除和糾正。在避空部2A通過加工對象后，第一個加工周期結束。
[0109]在第二個加工周期，線性鋸再繼續向前向下運動，在第三個加工周期，線性鋸再繼續向前向下運動，以此類推，對加工對象進行加工。
[0110]在往復加工模式下，在一個完整加工周期中，圖4a、圖4b和圖4c所示的線性鋸結構以及圖5a、圖5b和圖5c所示的線性鋸結構均在一個避空部通過加工縫隙時消除了加工部進行了兩次切削所累積的誤差，而圖6a、圖6b和圖6c所示的線性鋸結構，由于在加工部的上下兩端都設置了避空部，因此可以在每次對加工對象切削后及時消除誤差，防止誤差累積效果更好。
[0111]在加工時，線性鋸在前進方向的前進速度需要進行準確控制，使線性鋸的鋸條有充足的避空時間。也就是說，線性鋸的避空部在運動時通過加工對象的速度與線性鋸在加工對象上前進的位移速度需要匹配好，使得避空部通過加工對象的時間不超過線性鋸前進鋸齒齒牙距離所需的時間。
[0112]由于線性鋸的加工部和避空部一體做前進方向的平移運動，同時還做沿鋸條線性方向的單向運動或往復運動，這樣，當加工部對加工對象進行切削后，避空部通過加工對象，在避空部通過加工對象的過程中，線性鋸仍然在橫向前進，避空部通過加工對象的時間越長，線性鋸前進的橫向位移越大，如果避空部通過加工對象的時間過長，那么線性鋸前進到加工對象沒有被切削的區域，這樣線性鋸將無法前進，或者可能造成鋸條的磨損或角度的偏移，產生切削誤差。如果避空部通過加工對象的時間過短，則線性鋸前進的橫向位移過小，遠小于有鋸齒部分鋸齒齒牙長度，加工部就又開始下一次加工，可能會造成切削好的縫隙的大部分又重新被切削了一遍，切削效率過低，浪費時間和資源。
[0113]另一方面，避空部通過加工對象的時間也要足夠使得整個線性鋸的形變完全恢復，從而起到消除累積誤差的作用。
[0114]因此，線性鋸避空部通過加工對象的時間需要不超過線性鋸前進位移鋸齒齒牙長度所需的時間，但不能過度小，可以根據加工對象的材質以及加工精度等因素進行適當調整，使線性鋸的避空部在運動時通過加工對象的速度與線性鋸在加工對象上進行橫向前進時的位移速度需要匹配好。如果采用振動電機來控制線性鋸在Z軸方向的往復運動，則要控制好振動電機振動頻率與位移電機所控制的線性鋸在X-Y平面上的位移速度的匹配關系O
[0115]本發明的線性鋸可以用在手動鋸或電動鋸上，也可以使用數控加工設備對其進行驅動。
[0116]本發明實施例還提供了一種使用線性鋸的數控加工設備，圖7示出了數控加工設備的示意圖，參見圖7，該數控加工設備具有多個電機701，包括振動電機、平移電機，旋轉電機等。振動電機用于控制線性鋸在線性延伸方向上進行運動；移動電機用于控制線性鋸S在垂直于所述線性延伸方向的方向上進行平移運動，例如，沿X軸和/或Y軸的運動，旋轉電機可以控制線性鋸以鋸條的中心軸為軸，進行不同角度的旋轉運動。
[0117]數控加工設備可以包括一個或多個工具頭702，用于連接或固定線性鋸的一端或兩端。
[0118]圖7所示的實施例中，數據加工設備具有一組工具頭702，其包括一個夾持工具頭和一個彈性工具頭，線性鋸的一端被夾持固定在夾持工具頭上，另一端直接或間接地連接于彈性工具頭。夾持工具頭被安裝在一個振動電機上，從而振動電機帶動夾持工具頭上的線性鋸做往復運動。該彈性機構例如壓簧或拉簧。拉簧或壓簧的彈性作用可以對線性鋸起到定位作用，也可以為線性鋸回復形變提供回復力。
[0119]數控電機還可以根據數控信號調整所述工具頭的運動位置和角度，從而調整加工角度。
[0120]根據本發明實施例的線性鋸由于設置有避空結構，使得線性鋸有時間和空間回復切削加工對象后產生的形變，從而可以有效地防止累積誤差的發生，使得加工縫的位置精度大大提高。
[0121]以上所述僅是本發明的示范性實施方式，而非用于限制本發明的保護范圍，本發明的保護范圍由所附的權利要求確定。
【權利要求】
1.一種線性鋸，其包括: 加工部(1)，用于沿著所述線性鋸的線性延伸方向切削加工對象，并且在該加工對象上生成加工槽， 其特征在于， 所述線性鋸還包括避空部(2)， 所述避空部(2)被設置為使得其在通過所述加工槽的過程中，至少部分時間不與所述加工槽接觸或者不受到來自所述加工槽的作用力。
2.根據權利要求1所述的線性鋸， 其特征在于， 所述避空部(2)的長度大于所述加工對象的厚度， 所述避空部(2)的寬度小于所述加工部(1)的最大寬度，并且 所述避空部(2)的厚度小于所述加工部(1)的最大加工寬度。
3.根據權利要求1所述的線性鋸， 其特征在于， 所述加工部(1)的最大加工寬度等于所述加工部(1)的鋸齒厚度或者所述加工部(1)的鋸齒開路后的最大厚度。
4.根據權利要求1所述的線性鋸， 其特征在于， 所述加工部(1)的最大加工寬度與所述避空部(2)的厚度之差大于在該避空部(2)通過所述加工對象之前所述線性鋸在所述避空部(2)的厚度方向上產生的彎曲偏移量。
5.根據權利要求1所述的線性鋸， 其特征在于， 所述加工部(1)與所述避空部(2)沿所述線性鋸的線性延伸方向一體成型或者組裝連接。
6.根據權利要求1所述的線性鋸， 其特征在于， 在所述線性鋸的一端或兩端設置有固定部(3)，該固定部(3)的厚度不大于所述加工部(1)的厚度，寬度不大于所述加工部(1)的最大寬度。
7.根據權利要求1所述的線性鋸， 其特征在于， 所述線性鋸包括多于一個加工部(1)，所述避空部(2)設置于兩個相鄰的所述加工部(1)之間。
8.根據權利要求1所述的線性鋸， 其特征在于， 所述線性鋸包括多于一個加工部(1)和多于一個避空部(2)，所述多個加工部(1)與所述多個避空部(2)間隔排列。
9.一種線性鋸，其包括:鋸齒(I)和鋸背(II)， 其中，所述線性鋸具有鋸齒(I)的部分為加工部(1)， 其特征在于， 所述線性鋸還包括避空部(2)， 在與所述加工部(1)相連的不具有鋸齒(I)的一段鋸背(II)上形成所述避空部(2)，所述避空部(2)的長度大于所述線性鋸的加工對象的厚度，并且所述鋸背(II)的厚度小于所述鋸齒(I)的厚度，或者所述避空部(2)所在的所述一段鋸背(II)的厚度小于所述鋸齒(I)的厚度，或者所述避空部(2)的厚度小于所述鋸齒(I)的厚度。
10.一種數控加工設備，其特征在于，所述數據加工設備包括權利要求1-9中任何一個所述的線性鋸。
11.一種數控加工設備，其特征在于， 所述設備包括:數控電機(701)，權利要求1-9中任何一個所述的線性鋸； 所述數控電機(701)包括:振動電機、移動電機； 所述振動電機用于控制所述線性鋸在該線性鋸的線性延伸方向上進行振動； 所述移動電機用于控制所述線性鋸在垂直于所述線性延伸方向的平面內平移運動。
12.根據權利要求11所述的數據加工設備，其特征在于， 所述數控電機(701)還包括旋轉電機，該旋轉電機用于控制所述線性鋸以該線性鋸的中心軸為軸進行旋轉。
13.根據權利要求11所述的數據加工設備，其特征在于， 所述數控加工設備還包括夾持工具頭和彈性工具頭， 所述夾持工具頭安裝于所述振動電機一側，用于夾持固定所述線性鋸的一端； 所述彈性工具頭直接或者間接地連接所述線性鋸的另一端，其中，該彈性工具頭包括壓簧或者拉簧。
14.一種使用線性鋸進行加工的加工方法， 其特征在于， 所述線性鋸的加工部(1)切削加工對象，以在該加工對象上形成加工槽， 在所述線性鋸的避空部(2)通過所述加工槽的過程中，至少部分時間不與所述加工槽接觸或者不受到來自所述加工槽的作用力。
15.根據權利要求14所述的加工方法， 其特征在于， 所述加工部(1)切削加工對象時以及所述避空部(2)通過所述加工槽時，所述線性鋸既進行在所述線性鋸的線性延伸方向上的運動又進行沿所述加工槽的加工方向上的運動。
【文檔編號】B23D61/18GK104339422SQ201410568604
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】池益慧 申請人:東莞市益松數控科技有限公司