專利名稱：超聲換能器直接驅(qū)動電極的微型電火花加工裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電火花加工裝置。
目前的電極直接驅(qū)動的微型電火花加工裝置，通常是利用壓電陶瓷的逆壓電效應(yīng)，即壓電體的伸長和收縮來驅(qū)動電極進(jìn)行加工的，主要有蠕動式、沖擊式和橢圓驅(qū)動式等三種形式?；谌鋭邮胶蜎_擊式的電極直接驅(qū)動的微型電火花加工裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大；基于橢圓驅(qū)動原理的電極直接驅(qū)動的微型電火花加工裝置，由于是靠單點(diǎn)摩擦驅(qū)動，對裝置的制造精度要求高，而且電極的運(yùn)動性能不高。同時以上三種裝置的加工效率還有待進(jìn)一步提高。這是因?yàn)槔眠@些裝置的微型電火花加工裝置的電火花加工間隙只有數(shù)微米，間隙的電蝕產(chǎn)物排除比較困難，導(dǎo)致拉弧、開路和短路等非正常加工狀態(tài)頻繁出現(xiàn)，影響了加工效率的提高。
本實(shí)用新型的目的是提出一種體積小、結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度快、控制性好的高效電極直接驅(qū)動的微型電火花加工裝置。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型主要由壓電式超聲換能器、電極、導(dǎo)向器、膠墊和支架組成，其中壓電式超聲換能器是由彈性體1和壓電陶瓷8構(gòu)成，導(dǎo)向器3和4位于支架6的兩側(cè)，在支架6內(nèi)，兩塊彈性體1和5將電極2夾在中間，并在兩塊彈性體1和5的平面上貼有若干片壓電陶瓷8，膠墊7在支架6和壓電陶瓷8之間。壓電式超聲換能器中的彈性體1和5的另一表面有若干個小齒，齒上有V形槽。本實(shí)用新型的工作過程如下超聲驅(qū)動電源發(fā)出兩路頻率分別為f1和f2的超聲頻驅(qū)動脈沖信號A和B，控制信號C是利用計(jì)算機(jī)通過比較電火花加工間隙的平均電壓值和預(yù)先設(shè)置的伺服參考電壓后發(fā)出的占空比可調(diào)的方波信號，其頻率低于A和B的頻率。控制信號C和驅(qū)動信號A、B經(jīng)過邏輯與門判斷之后，使脈沖信號A、B交替關(guān)閉、打開，從而輸出電壓信號為D和E，圖4為驅(qū)動脈沖波形示意圖。這樣分別加在兩個壓電換能器上的信號D和E具有一定的間隔，在信號導(dǎo)通的時候，激勵壓電驅(qū)動體產(chǎn)生超聲振動。由于信號C的快速導(dǎo)通和關(guān)閉以及彈性體的振動特性，在宏觀上表現(xiàn)為兩個壓電驅(qū)動器同時產(chǎn)生超聲振動，使小齒產(chǎn)生斜線運(yùn)動，但是兩個壓電換能器上小齒的運(yùn)動方向是相反的。通過比較間隙平均電壓和伺服參考電壓的差值來改變控制信號C的占空比，以此來控制每個壓電換能器的導(dǎo)通時間，從而達(dá)到控制其振動強(qiáng)弱的目的。電極的運(yùn)動方向決定于振動強(qiáng)的壓電換能器的驅(qū)動方向，這是因?yàn)檎駝訌?qiáng)的壓電換能器驅(qū)動電極移動的步距大于另一個方向的移動步距。本裝置電極的運(yùn)動利用了摩擦驅(qū)動原理，電極驅(qū)動裝置既可是驅(qū)動器，也可是制動器，這是因?yàn)橐坏┤サ魤弘娞沾缮系募钤?，由于摩擦力的存在，將有良好的制動效果，可提高響?yīng)速度。同時，由于兩個換能器分別在方波脈沖信號的交替作用下，產(chǎn)生超聲振動，并通過摩擦對電極產(chǎn)生方向相反的驅(qū)動力，從而使電極前進(jìn)一步，后退一步，在電極上形成了沿電極軸向的小振幅的快速進(jìn)給回退，電極的運(yùn)動方向由振動強(qiáng)的換能器決定。本實(shí)用新型有利于電蝕產(chǎn)物的排除，改善電火花加工間隙的狀態(tài)，可明顯地提高電火花加工的生產(chǎn)率。為了減少電極的徑向振動對加工質(zhì)量的影響，在電極的導(dǎo)向器與電極接觸部分有吸振材料。
本實(shí)用新型具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度快、控制性好等優(yōu)點(diǎn)。由于電極是按前進(jìn)一步，后退一步的運(yùn)動方式運(yùn)動的，從而形成了沿電極軸向的小振幅的快速振動。振動可以促進(jìn)電火花加工間隙的電蝕產(chǎn)物的排除，改善加工狀態(tài)，減少拉弧、開路和短路等不利于正常電火花加工的因素，最終達(dá)到提高加工速度的目的，降低產(chǎn)品的加工成本，使該技術(shù)具有較強(qiáng)的競爭力。該裝置的應(yīng)用場合將多個這種小型機(jī)構(gòu)按一定的方式排列，可在小面積上同時加工多孔，如航空航天發(fā)動機(jī)葉片上的小孔；可將該小型裝置夾持在機(jī)械手上，實(shí)現(xiàn)方便靈活的較大范圍的小孔加工，易于實(shí)現(xiàn)自動化；該小型裝置適合于在狹小空間尤其是在管道內(nèi)壁的加工，是一種經(jīng)濟(jì)方便的加工方法。


圖1為本實(shí)用新型原理結(jié)構(gòu)圖圖2為本實(shí)用新型中壓電式超聲換能器原理結(jié)構(gòu)圖圖3為本實(shí)用新型圖2的側(cè)視圖圖4為本實(shí)用新型驅(qū)動脈沖波形示意圖實(shí)施例本實(shí)用新型彈性體為不銹鋼的矩形薄板(40×10×1.5mm)，其下表面粘貼四片壓電陶瓷(10×10×0.5mm)，上表面有四個小齒(1.5×6×3mm)，其它參數(shù)如表1所示。在這樣的條件下，加工出10個0.5mm的孔，其平均的加工時間為2分45秒。加工質(zhì)量良好。定磨頭(10)上螺牙的幾何角度由角α2、α2′組成，位置由α2角決定，螺牙的深度以C2，相鄰兩螺牙的夾角為
度(n2為螺牙)數(shù)量。參考圖6，為降低物料的研磨過程中發(fā)熱溫度、定磨頭(10)與磨頭座(8)之間設(shè)有水冷卻夾套。1、一種由電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、錐體狀的動、定磨頭粉碎副、動磨頭軸向調(diào)接機(jī)構(gòu)、冷卻裝置等組成的橡塑粉碎機(jī)，其特征在于錐體形的動磨頭(11)大端直徑為D，錐角為β的外錐面上設(shè)有n1條斜線走向或螺旋走向的螺牙，內(nèi)芯設(shè)有軸孔；大端直徑為D，錐角為β的定磨頭(10)的內(nèi)錐面上設(shè)有n2條直線放射狀或斜線放狀螺牙，在定磨頭的外錐體上設(shè)有水冷卻裝置。2、按照權(quán)利要求1所述的像塑粉碎機(jī)，其特征在于動磨頭(11)上螺牙的幾何角度由α2、α2′組成，其位置由α1角度決定，螺牙的深度為C1，相鄰兩螺牙的夾角為
度，定磨頭(10)上螺牙幾何角度由角α2、α2′組成，位置由α2角決定。螺牙的深度為C2，相鄰兩螺牙的夾角為
度。3、按照權(quán)利要求1所術(shù)的橡塑粉碎機(jī)，其特征在于動磨頭和定磨頭的材質(zhì)用合金猛白口鐵鑄造或采用硬質(zhì)合金焊接而成。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)新穎、磨效高、耗電能力、細(xì)度好等優(yōu)點(diǎn)。是常溫下機(jī)械法生產(chǎn)再生膠粉行之有效的設(shè)備。
圖1為本實(shí)用新型橡塑粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型橡塑粉碎機(jī)動磨頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實(shí)用新型橡塑粉碎機(jī)動磨頭螺牙示意圖。
圖4為本實(shí)用新型橡塑粉碎機(jī)定磨頭結(jié)果示意圖。
圖5為本實(shí)用新型橡塑粉碎機(jī)定磨頭螺牙示意圖。
權(quán)利要求1.一種超聲換能器直接驅(qū)動電極的微型電火花加工裝置，其特征在于主要由壓電式超聲換能器、電極、導(dǎo)向器、膠墊和支架組成，其中壓電式超聲換能器是由彈性體[1]和壓電陶瓷[8]構(gòu)成，導(dǎo)向器[3]和[4]位于支架[6]的兩側(cè)，在支架[6]內(nèi)兩塊彈性體[1]和[5]將電極[2]夾在中間，并在兩塊彈性體[1]和[5]的平面上貼有若干片壓電陶瓷[8]，膠墊[7]在支架[6]和壓電陶瓷[8]之間，壓電式超聲換能器中的彈性體[1]和[5]的另一表面有若干個小齒，齒上有V形槽。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種超聲換能器直接驅(qū)動電極的微型電火花加工裝置,本實(shí)用新型主要由兩個線性壓電式超聲換能器、電極、導(dǎo)向器和支架組成。兩個換能器分別在方波脈沖信號的交替作用下,產(chǎn)生超聲振動,并通過摩擦對電極產(chǎn)生方向相反的驅(qū)動力,從而使電極前進(jìn)一步,后退一步,形成小振幅的快速振動,有利于提高加工效率。電極的運(yùn)動方向由振動強(qiáng)的換能器決定。本實(shí)用新型可應(yīng)用在狹小空間場合的電火花加工和其它領(lǐng)域的線性往復(fù)進(jìn)給場合。
文檔編號B23H7/00GK2286439SQ9721348
公開日1998年7月22日 申請日期1997年4月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年4月8日
發(fā)明者趙萬生, 劉維東 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)