專(zhuān)利名稱(chēng):聚晶金剛石電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備的制作方法
本發(fā)明涉及一種聚晶金剛石電火花超聲波復(fù)合加工裝置，屬于超硬材料的加工領(lǐng)域。
聚晶金剛石是一種新型超硬材料，其硬度與天然金剛石相近，耐磨度比天然金剛石還好，是制造拉絲模、刀具、鉆頭等多種工具的理想材料。由于聚晶金剛石超硬耐磨難于成型加工，因此世界各國(guó)都重視研究該材料的加工技術(shù)和設(shè)備。1984年北京市電加工研究所發(fā)明了《聚晶金剛石工具電火花加工技術(shù)》，解決了聚晶金剛石材料粗中加工技術(shù)，獲得了國(guó)家發(fā)明二等獎(jiǎng)并在1985年第十三屆日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明與新技術(shù)展覽上獲銀獎(jiǎng)。但是并沒(méi)有解決聚晶金剛石材料的精加工難題。到目前為止，聚晶金剛石材料的精加工大都采用超聲波研磨或單純機(jī)械研磨的加工方式，如美國(guó)專(zhuān)利US4063542介紹了一種在旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上用加超聲的針研磨金剛石工具的方法，這種方法已成為世界上研磨金剛石工具的主要方法。這種超聲波研磨或機(jī)械研磨的方法，不但加工效率低，而且金剛石磨料消耗大，加工成本高。
本發(fā)明的目的是提供一種電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備，綜合電火花加工與超聲波加工的優(yōu)點(diǎn)，不但提高加工聚晶金剛石材料的效率和表面光潔度，而且節(jié)省大量的金剛石磨料。也可加工其它超硬材料，如工業(yè)陶瓷等。
本發(fā)明的原理由超聲波正弦振蕩器1產(chǎn)生20KHZ～30KHZ的正弦振蕩信號(hào)，經(jīng)超聲波前置放大器2、超聲波功率放大器3的放大后送入超聲換能器4，將電信號(hào)轉(zhuǎn)換為超聲頻機(jī)械振動(dòng)并傳到工具5上。這時(shí)工具5就相對(duì)工件10作超聲機(jī)械振動(dòng)。同時(shí)通過(guò)超聲波前置放大器2將超聲頻信號(hào)送入調(diào)制電路6，并通過(guò)調(diào)制電路6調(diào)制高頻窄脈沖振蕩器7，使之在超聲換能器4伸長(zhǎng)時(shí)，高頻窄脈沖振蕩器停止工作，工具5在磨料作用下加工工件;在超聲換能器縮短時(shí)，高頻窄脈沖振蕩器器7發(fā)出頻率在0.1MHZ～1.5MHZ，脈沖寬度在0.2μs～2μs脈沖信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)前置放大器8和MOS功率放大器9的放大，形成峰值電流在5A～50A之間的電火花加工脈沖，送到工具5和工件10之間進(jìn)行電火花脈沖放電加工。該脈沖的頻率、脈沖寬度和峰值電流，可根據(jù)加工工件的不同人工設(shè)定。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1.綜合了超聲波與電火花加工的優(yōu)點(diǎn)，加工聚晶金剛石比單純超聲波加工效率提高2～5倍。并節(jié)省金剛石磨料。
2.采用超聲頻調(diào)制電火花加工的方式，大大減少短路電流，提高加工效率，并節(jié)約了電能。
3.專(zhuān)用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源，實(shí)現(xiàn)了有生產(chǎn)實(shí)際意義的高光潔度加工。
圖1是本發(fā)明聚晶金剛石電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備的原理方框圖。
圖2是本發(fā)明聚晶金剛石電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備的高頻窄脈沖發(fā)生器及調(diào)制電路原理圖。
圖1、圖2給出了本發(fā)明的實(shí)施例，結(jié)合圖進(jìn)一步描述本發(fā)明。超聲波發(fā)生器由超聲波正弦振蕩器、超聲波前置放大器、超聲波功率放大器和超聲換能器組成;脈沖發(fā)生器由高頻窄脈沖振蕩器、前置放大器和MOS功率放大器組成。由超聲波前置放大器2，引出超聲頻正弦信號(hào)。電壓比較器IC5、光電耦合器T2及電阻R13～R
組成的調(diào)制電路。電壓比較器的兩輸入端，其一接經(jīng)過(guò)電阻R13的超聲頻信號(hào)，其二為經(jīng)電阻R14、R15分壓的基準(zhǔn)電壓。該電壓比較器的輸出接光電耦合器T2。該光電耦合器輸出一與超聲頻正弦信號(hào)相位為Kπ的脈沖調(diào)制信號(hào)，其中K的選取根據(jù)超聲換能器形式的不同而選取0或1，以保證調(diào)制脈沖在超聲換能器4縮短時(shí)有效(為高電平)。通過(guò)上述調(diào)制信號(hào)來(lái)控制IC3的復(fù)位端3。集成電路IC1、IC2、IC3，電阻R1～R
，電容C1和C2組成了高頻窄脈沖振蕩器。其中IC1、IC2為模擬門(mén)電路，IC3為雙單穩(wěn)多諧振蕩器電路。當(dāng)IC3復(fù)位端3為高電平時(shí)，IC3工作并發(fā)出一系列高頻窄脈沖信號(hào)并送入前置放大器IC4，當(dāng)IC3復(fù)位端3為低電平時(shí)，IC3輸出為高電平、IC4輸出為低電平，無(wú)脈沖發(fā)出，由此實(shí)現(xiàn)了超聲波調(diào)制電火花脈沖電源的目的。前置放大器IC4的作用是將IC3的輸出信號(hào)變換成驅(qū)動(dòng)功率管T4所需電平的脈沖信號(hào)，同時(shí)這個(gè)脈沖的上升、下降沿小于20ns。
在IC3復(fù)位端3為高電平、IC3輸出高頻窄脈沖信號(hào)時(shí)，由前置放大器IC4放大的脈沖信號(hào)送入由大功率場(chǎng)效應(yīng)管T4、限流電阻R9～R11、負(fù)波吸收回路R12、C3、D1組成的功率放大器9，最終形成脈沖寬度在0.2μs～2μs之間，頻率在0.1MHZ～1.5MHZ之間，脈沖峰值電流在5A～50A之間的高頻加工脈沖，輸送到工具5與工件10之間的放電間隙11上。這就實(shí)現(xiàn)了當(dāng)超聲換能器使工具5伸長(zhǎng)時(shí)，功率放大器9不向放電間隙11輸送脈沖，工具在磨料作用下加工工件;當(dāng)超聲換能器使工具5縮短時(shí)，功率放大器9向放電間隙11輸送脈沖，形成電火花放電、蝕除工件。
超聲波發(fā)生器的輸出功率是10W至400W之間。圖1中1.……超聲波正弦振蕩器;2……超聲波前置放大器;3……超聲波功率放大器;4……超聲換能器;5……工具;6……調(diào)制電路;7……高頻窄脈沖振蕩器;8……前置放大器;9……MOS功率放大器;10……工件;11……放電間隙。
權(quán)利要求
1.一個(gè)由脈沖發(fā)生器和超聲波發(fā)生器組成的電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備，其特征在于有由超聲頻信號(hào)控制脈沖發(fā)生的調(diào)制電路，在超聲換能器伸長(zhǎng)時(shí)脈沖停止；在超聲換能器縮短時(shí)脈沖發(fā)出。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備，其特征在于調(diào)制電路是由電壓比較器IC5、光電耦合器T2、電阻R13～R
組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1、2所述的電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備，其特征在于脈沖的輸出頻率為0.1MHZ～1.5MHZ，脈沖寬度為0.2μs～2μs，峰值電流為5A～50A。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3所述的電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備，其特征在于超聲波輸出功率在10W至400W之間。
專(zhuān)利摘要
一種電火花超聲波復(fù)合加工設(shè)備。屬于超硬材料的加工領(lǐng)域。該設(shè)備包括高頻高峰值電流窄脈沖發(fā)生器、超聲波發(fā)生器以及由超聲頻信號(hào)控制電火花脈沖發(fā)生的調(diào)制電路，利用在超聲振動(dòng)的工具與聚晶金剛石工件之間，加入由超聲頻調(diào)制的高頻電火花脈沖放電，使工具在超聲換能器伸長(zhǎng)時(shí)機(jī)械磨削工件，在縮短時(shí)放電蝕除工件。因此可大大提高加工速度和加工表面光潔度?？捎糜诰劬Ы饎偸z模、刀具、鉆頭等工具的加工。
文檔編號(hào)B23H7/00GK87101455SQ87101455
公開(kāi)日1988年5月4日 申請(qǐng)日期1987年11月28日
發(fā)明者曹鳳國(guó), 王建拓, 何北星, 黃建宇 申請(qǐng)人:北京市電加工研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan