專利名稱：一種壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用電加工的方法對(duì)壓電陶瓷管進(jìn)行電極分割的技術(shù)，具體的說是一 種壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割實(shí)現(xiàn)裝置，通過該裝置可以實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管的銀層的快速 有效的去除而不損傷壓電陶瓷管，實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管的電極均勻無(wú)損分割。
背景技術(shù)：
納米觀測(cè)與操作技術(shù)在納米材料觀測(cè)、納米器件制造，納米科學(xué)研究以及納米加 工應(yīng)用中具有十分重要的作用，采用AFM (原子力顯微鏡)的納米觀測(cè)與操作已成為目前納 米科學(xué)研究的重要方向。壓電陶瓷管作為AFM的納米觀測(cè)與操作的納米運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器，得到 了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。PZT壓電陶瓷(鋯鈦酸鉛)是將二氧化鉛、鋯酸鉛、鈦酸鉛在1200度高溫下燒結(jié) 而成的多晶體。對(duì)管式PZT五個(gè)電極(X+，X-，Y+, Y-和Z)施加不同電壓變化來(lái)實(shí)現(xiàn)三個(gè) 軸方向上的納米運(yùn)動(dòng)。其工作原理及方式如圖Ι-a，圖Ι-b所示，當(dāng)X+加正電壓，X-加負(fù)電 壓，PZT向X-方向彎曲產(chǎn)生X方向的位移；Z加正電壓，PZT沿Z方向伸長(zhǎng)。國(guó)內(nèi)購(gòu)買的管 式PZT多未劃分X+，X-，Y+, Y電極，而采用傳統(tǒng)的機(jī)械方式進(jìn)行銀層電極分割的時(shí)候容易 造成管式PZT陶瓷層的損傷，影響壓電陶瓷管性能和壽命，而且分割效率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，為了實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管的銀層的快速有效的去除而不損 傷壓電陶瓷管，本發(fā)明提供一種采用電加工的方法對(duì)壓電陶瓷管進(jìn)行電極分割的裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案一種壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割裝置，包括底座，還包括壓電陶瓷管夾持器、壓 電陶瓷切割器，所述壓電陶瓷管夾持器將壓電陶瓷管兩端沿壓電陶瓷管的軸向固定，所述 底座設(shè)置凹槽及壓片，所述電陶瓷管夾持器設(shè)置在凹槽內(nèi)被壓片固定，所述壓電陶瓷切割 器設(shè)置與壓電陶瓷管平行的滑道，所述滑道上設(shè)置滑塊，所述滑塊上設(shè)置切割探針，所述切 割探針與所述滑塊絕緣，所述壓電陶瓷管的銀層電極接電源的負(fù)極，所述切割探針接電源 的正極，所述電源為直流電源。為適應(yīng)不同長(zhǎng)度的壓電陶瓷管，所述壓電陶瓷管夾持器設(shè)置兩個(gè)夾持端，所述兩 個(gè)夾持端均為錐形，其中一端可以左右移動(dòng)并取下。為快速分出均勻的4個(gè)象限，所述壓電陶瓷管夾持器設(shè)置兩個(gè)夾持端，其中固定 的一端均勻分布4個(gè)柱塞，所述滑塊切割器支架設(shè)置有與所述柱塞位置相對(duì)應(yīng)的塞孔。為保證切割探針始終與銀層相接觸及適應(yīng)不同直徑的壓電陶瓷管，所述切割探針 固定在彈片上，所述彈片通過絕緣墊圈固定在滑塊上，使切割探針與滑塊絕緣。為取得最佳技術(shù)效果，所述直流電源為12V。為方便準(zhǔn)確定位，所述底座上的凹槽為V型槽。更具體地，所述壓電陶瓷管夾持器包括支桿、大錐塞、柱塞、可移動(dòng)錐塞，所述支桿與大錐塞過盈配合，所述大錐塞與四個(gè)柱塞過盈配合，所述四個(gè)柱塞均勻分布在大錐塞 上并與滑塊上的塞孔位置相對(duì)應(yīng)，所述可移動(dòng)錐塞通過螺紋與支桿連接，所述支桿設(shè)置在 底座上的ν型槽內(nèi)；所述壓電陶瓷管切割器，包括切割器支架、光軸、滑塊、絕緣墊圈、彈片、 切割探針，所述切割探針固定在彈片上，彈片通過絕緣墊圈固定在滑塊上，滑塊可在光軸上 滑動(dòng)，所述光軸固定于切割器支架上。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)采用電加工的方法對(duì)壓電陶瓷管表面銀層進(jìn)行電極分割，通過該裝置可以實(shí)現(xiàn)壓 電陶瓷管的銀層的快速有效的去除而不損傷壓電陶瓷管陶瓷層，實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管的4個(gè)象 限電極的均勻分割，象限電極間絕緣性能好。本裝置可以適應(yīng)不同直徑和長(zhǎng)度的壓電陶瓷管。


圖Ι-a為管式PZT工作原理圖；圖Ι-b為圖1的軸測(cè)圖；圖2為底座及壓電陶瓷管夾持器立體結(jié)構(gòu)圖；圖3為從右向左方向所看到的本發(fā)明裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為從左向右方向所看到的本發(fā)明裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；其中1.底板，2.側(cè)板，3.夾持器壓片，4.支桿，5.大錐塞，6.柱塞，7.背板，8.壓 電陶瓷管，9.可移動(dòng)錐塞，10.切割器支架，11.光軸，12.滑塊，13.絕緣墊圈，14.彈片， 15.切割探針，16.塞孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。如圖2-圖4所示，本發(fā)明裝置主要包括底座，用來(lái)固定壓電陶瓷管夾持器和壓電陶瓷管切割器。包括底板1、側(cè)板2、夾持 器壓片3、背板7與切割器支架10，其通過螺絲固定在一起。側(cè)板2上有ν型槽，利用夾持 器壓片3將壓電陶瓷管夾持器固定在底座ν型槽上，并可以在ν型槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)和左右移動(dòng)，方 便壓電陶瓷管夾持器的拆卸。壓電陶瓷管夾持器，用來(lái)固定壓電陶瓷管以及壓電陶瓷館分割時(shí)的分度，包括支 桿4、大錐塞5、柱塞6、與可移動(dòng)錐塞9。支桿4與大錐塞5過盈配合，大錐塞5與四個(gè)柱塞 6過盈配合，四個(gè)柱塞6均勻分布在大錐塞5上?？梢苿?dòng)錐塞9通過螺紋與支桿4連接，旋 轉(zhuǎn)可移動(dòng)錐塞9可使其在支桿4上左右移動(dòng)。安裝壓電陶瓷管8時(shí)，首先擰下可移動(dòng)錐塞 9，將壓電陶瓷管8插入支桿4內(nèi)，然后擰緊可移動(dòng)錐塞9即可。將壓電陶瓷管夾持器放入 側(cè)板2上的ν型槽，用夾持器壓片3壓緊，旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)支桿4將大錐塞5上的柱塞6塞入切 割器支架10上的塞孔16既完成定位。由于大錐塞5與可移動(dòng)錐塞9夾持部分為錐形，并 且可移動(dòng)錐塞9可以左右移動(dòng)，所以該夾持器可以適應(yīng)不同直徑，長(zhǎng)度的壓電陶瓷管。壓電陶瓷管切割器，包括光軸11、滑塊12、絕緣墊圈13、彈片14與切割探針15。切 割探針15固定在彈片14上，彈片14通過絕緣墊圈13固定在滑塊12上，使探針與滑塊絕 緣；光軸11固定于切割器支架10上，滑塊12可以在光軸11上自由移動(dòng)，帶動(dòng)切割探針15沿著光軸11方向滑動(dòng)，用來(lái)切割壓電陶瓷管表面銀層電極。本發(fā)明裝置的使用方法是本例使用的銀層未分割壓電陶瓷管，內(nèi)徑Φ 7mm，外徑Φ 8. 5mm，長(zhǎng)度50mm。將未 分割的陶瓷管8安裝于壓電陶瓷管夾持器上，取下側(cè)板2上的夾具壓片3，將壓電陶瓷管夾 具放入側(cè)板2上的V型槽內(nèi)，壓緊夾具壓片3，使壓電陶瓷管夾持器固定而不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和左 右移動(dòng)。將滑塊12移動(dòng)至光軸11的最右端，調(diào)整彈片14的高度，使切割探針15與壓電陶 瓷管銀層電極剛好接觸，并有一定的壓力。將切割探針接電源的正極，將壓電陶瓷管的銀層 電極接電源的負(fù)極，接通電源，其電源為直流12V電源，以勻速移動(dòng)速度為0. 3cm/s移動(dòng)滑 塊，使切割探針15從壓電陶瓷管8 一端移動(dòng)到另外一端，在于移動(dòng)過程中要保證切割探針 15始終與壓電陶瓷管8的銀層電極接觸，即完成壓電陶瓷管銀層電極分割。移動(dòng)支桿4，拔 出柱塞6，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)支桿4，將下一個(gè)柱塞6塞入塞孔16，再次將壓電陶瓷管8切割器勻速 移動(dòng)光軸11的最左端，重復(fù)上述步驟，實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管的電極分割。本發(fā)明的原理是利用極間火花放電切割加工原理，壓電陶瓷管表面的銀層鍍層 接電源的負(fù)極，切割探針接電源的正極，在正負(fù)極之間加上直流電源。在壓電陶瓷管表面的 銀層鍍層和切割探針之間產(chǎn)生火花放電，在放電通道的瞬時(shí)高溫作用下，與切割探針接觸 的壓電陶瓷管表面的銀層鍍層熔化甚至有少量氣化。這些氣化后銀層鍍層蒸氣瞬間迅速 熱膨脹，并具有爆炸的特性，這種熱膨脹和局部微爆炸，將熔化和氣化了的銀層鍍層材料拋 出。由于壓電陶瓷不導(dǎo)電，因此不損傷壓電陶瓷層，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電陶瓷管銀層電極進(jìn)行電 蝕切割加工而不損傷壓電陶瓷層。
權(quán)利要求
1.一種壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割裝置，包括底座，其特征在于還包括壓電陶瓷 管夾持器、壓電陶瓷切割器，所述壓電陶瓷管夾持器將壓電陶瓷管兩端沿壓電陶瓷管的軸 向固定，所述底座設(shè)置凹槽及壓片，所述電陶瓷管夾持器設(shè)置在凹槽內(nèi)被壓片固定，所述壓 電陶瓷切割器設(shè)置與壓電陶瓷管平行的滑道，所述滑道上設(shè)置滑塊，所述滑塊上設(shè)置切割 探針，所述切割探針與所述滑塊絕緣，所述壓電陶瓷管的銀層電極接電源的負(fù)極，所述切割 探針接電源的正極，所述電源為直流電源。
2.按權(quán)利要求1所述分割裝置，其特征在于所述壓電陶瓷管夾持器設(shè)置兩個(gè)夾持端， 所述兩個(gè)夾持端均為錐形，其中一端可以左右移動(dòng)并取下。
3.按權(quán)利要求1所述分割裝置，其特征在于所述壓電陶瓷管夾持器設(shè)置兩個(gè)夾持端， 其中固定的一端均勻分布4個(gè)柱塞，所述滑塊切割器支架設(shè)置有與所述柱塞位置相對(duì)應(yīng)的 塞孑L。
4.按權(quán)利要求1所述分割裝置，其特征在于所述切割探針固定在彈片上，所述彈片通 過絕緣墊圈固定在滑塊上，使探針與滑塊絕緣。
5.按權(quán)利要求1所述分割裝置，其特征在于所述直流電源為12V。
6.按權(quán)利要求1所述分割裝置，其特征在于所述凹槽為V型槽。
7.按權(quán)利要求1所述分割裝置，其特征在于所述壓電陶瓷管夾持器包括支桿、大錐 塞、柱塞、可移動(dòng)錐塞，所述支桿與大錐塞過盈配合，所述大錐塞與四個(gè)柱塞過盈配合，所述 四個(gè)柱塞均勻分布在大錐塞上并與滑塊上的塞孔位置相對(duì)應(yīng)，所述可移動(dòng)錐塞通過螺紋與 支桿連接，所述支桿設(shè)置在底座上的ν型槽內(nèi)；所述壓電陶瓷管切割器，包括切割器支架、 光軸、滑塊、絕緣墊圈、彈片、切割探針，所述切割探針固定在彈片上，彈片通過絕緣墊圈固 定在滑塊上，滑塊可在光軸上滑動(dòng)，所述光軸固定于切割器支架上。
全文摘要
本發(fā)明涉及采用電加工的方法對(duì)壓電陶瓷管進(jìn)行電極分度技術(shù)，公開了一種壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割裝置，實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管的銀層電極無(wú)損分割的裝置，裝置包括壓電陶瓷管夾持器，夾持器兩側(cè)夾持端成錐形，一端可拆卸，另一端均勻分布4個(gè)柱塞，用來(lái)固定壓電陶瓷管；壓電陶瓷管切割器，主要由滑塊、彈片、探針組成，探針固定在彈片上，彈片通過墊片固定在滑塊上，使探針與滑塊絕緣，用來(lái)切割壓電陶瓷管表面銀層電極；底座，主要用來(lái)固定壓電陶瓷管夾持器和壓電陶瓷管切割器。采用本發(fā)明可以將壓電陶瓷管表面電極均勻分成4個(gè)象限。
文檔編號(hào)B23H7/26GK102069239SQ200910220029
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者于鵬, 劉柱, 周磊, 楊洋, 董再勵(lì) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所