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。基于蠕動式和沖擊式的電極直接驅(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，由于是靠單點摩擦驅(qū)動，對裝置的制造精度要求高，而且電極的運動性能不高。同時以上三種裝置的加工效率還有待進一步提高。這是因為利用這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。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的本實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是利用計算機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?？刂菩盘朇和驅(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)生斜線運動，但是兩個壓電換能器上小齒的運動方向是相反的。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，從而達到控制其振動強弱的目的。電極的運動方向決定于振動強的壓電換能器的驅(qū)動方向，這是因為振動強的壓電換能器驅(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，這是因為一旦去掉壓電陶瓷上的激勵源，由于摩擦力的存在，將有良好的制動效果，可提高響應(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給回退，電極的運動方向由振動強的換能器決定。本實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。由于電極是按前進一步，后退一步的運動方式運動的，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)具有較強的競爭力。該裝置的應(yīng)用場合將多個這種小型機構(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)動機葉片上的小孔；可將該小型裝置夾持在機械手上，實現(xiàn)方便靈活的較大范圍的小孔加工，易于實現(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)濟方便的加工方法。


圖1為本實用新型原理結(jié)構(gòu)圖圖2為本實用新型中壓電式超聲換能器原理結(jié)構(gòu)圖圖3為本實用新型圖2的側(cè)視圖圖4為本實用新型驅(qū)動脈沖波形示意圖實施例本實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、傳動機構(gòu)、錐體狀的動、定磨頭粉碎副、動磨頭軸向調(diào)接機構(gòu)、冷卻裝置等組成的橡塑粉碎機，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，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，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。
本實用新型的優(yōu)點結(jié)構(gòu)新穎、磨效高、耗電能力、細(xì)度好等優(yōu)點。是常溫下機械法生產(chǎn)再生膠粉行之有效的設(shè)備。
圖1為本實用新型橡塑粉碎機結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型橡塑粉碎機動磨頭結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本實用新型橡塑粉碎機動磨頭螺牙示意圖。
圖4為本實用新型橡塑粉碎機定磨頭結(jié)果示意圖。
圖5為本實用新型橡塑粉碎機定磨頭螺牙示意圖。
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。電極的運動方向由振動強的換能器決定。本實用新型可應(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)