專(zhuān)利名稱(chēng)：基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用火花放電加工對(duì)壓電陶瓷管銀層進(jìn)行分割的方法，具體地說(shuō)是一 種壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割的實(shí)現(xiàn)方法。通過(guò)該方法可以實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管銀層電極的 快速有效去除而不損傷壓電陶瓷管，實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管銀層電極無(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(mǎi)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(wèn)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)行電極分割的方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案是一種基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割方法，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，所述切割探 針與所述銀層鍍層接觸，所述切割探針從壓電陶瓷管一端勻速移動(dòng)到另外一端。具體包括以下步驟(1)將壓電陶瓷管固定；(2)使切割探針與壓電陶瓷管銀層電極接觸，并有一定的壓力；(3)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；(4)接通電源，勻速移動(dòng)切割探針從壓電陶瓷管一端移動(dòng)到另外一端，即完成壓電 陶瓷管銀層電極分割，移動(dòng)過(guò)程中要保證切割探針始終與壓電陶瓷管的銀層電極接觸。所述切割探針的勻速移動(dòng)速度為0. 3厘米/秒。所述電源為直流12V電源。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(guò)該方法可以實(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，被分割電極間絕緣性能 好，分割均勻。


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(shuō)明。如圖2-圖4所示，為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的方法可采用的裝置包括底座，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(guò)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(guò)盈配合，大錐塞5與四個(gè)柱塞 6過(guò)盈配合，四個(gè)柱塞6均勻分布在大錐塞5上。可移動(dòng)錐塞9通過(guò)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(guò)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。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的具體實(shí)施例如下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)，壓緊夾持器壓片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(guò)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
1.一種基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割方法，其特征在于壓電陶 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， 所述切割探針與所述銀層鍍層接觸，所述切割探針從壓電陶瓷管一端勻速移動(dòng)到另外一端。
2.按權(quán)利要求1所述壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割方法，其特征在于包括以下步驟(1)將壓電陶瓷管固定；(2)使切割探針與壓電陶瓷管銀層電極接觸，并有一定的壓力；(3)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；(4)接通電源，勻速移動(dòng)切割探針從壓電陶瓷管一端移動(dòng)到另外一端，即完成壓電陶瓷 管銀層電極分割，移動(dòng)過(guò)程中要保證切割探針始終與壓電陶瓷管的銀層電極接觸。
3.按權(quán)利要求2所述壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割方法，其特征在于所述切割探針 的勻速移動(dòng)速度為0. 3厘米/秒。
4.按權(quán)利要求2所述壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割方法，其特征在于所述電源為直 流12V電源。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無(wú)損分割方法，具體地說(shuō)是一種實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管銀層的快速有效去除而不損傷壓電陶瓷管，實(shí)現(xiàn)壓電陶瓷管的銀層電極無(wú)損分割的方法。該方法使用壓電陶瓷管表面的銀層為負(fù)極，自制的切割探針為正極，配合固定裝置與導(dǎo)向移動(dòng)裝置，利用極間火花放電融化銀層完成壓電陶瓷管銀層電極分割。采用該方法進(jìn)行壓電陶瓷管銀層的分割，具有安全效率高，不損傷壓電陶瓷管陶瓷層，被分割電極間絕緣性能好，分割均勻的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23H1/00GK102069240SQ20091022003
公開(kāi)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