專利名稱：拉絲模復合研磨拋光機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于加工和修整拉絲模的復合研磨拋光機，屬于超聲波加工和電蝕加工領域。
目前國內外用于拉制線材的拉絲模一般多使用聚晶金剛石材料，這種材料的硬度與天然金剛石相近。國內外的拉絲模制造廠家，多使用單純超聲波研磨或機械研磨的設備。這些設備的加工效率低，而且金剛石磨料消耗大，加工成本高。
本發明的目的是提供一種用于加工和修整拉絲模的電火花超聲復合研磨拋光機，可高效率地加工和修整由聚晶金剛石和其它超硬材料制成的拉絲模，具有一般生產技能的人就能操作此設備。
本發明由機械裝置和電氣裝置〔41〕組成，機械裝置由工作臺、立柱、主軸頭和床身組成。電氣裝置〔41〕的信號輸出通過軟線與機械裝置連結。
工作臺由X、Y移動機構、旋轉機構、定位機構、搖動機構、調壓力間隙機構和進電裝置組成。
主軸頭由超聲換能器〔12〕、振動桿〔13〕、Z向調節機構、主柱調節夾持機構〔2〕、絕緣板〔10〕組成。從立柱調節夾持機構〔2〕處引出軟線〔7〕與超聲換能器〔12〕相接。
床身由底板〔39〕、箱殼體〔40〕組成。
立柱〔1〕由立柱支座〔50〕固定在底板〔39〕上。
工作臺的X、Y移動機構由上導軌〔37〕、滑板〔36〕、下導軌〔38〕、移動滑片〔31〕、L形推拉桿〔42〕、固定銷軸〔32〕、手柄〔28〕、〔29〕、推拉桿〔34〕、電機框架〔22〕、滑動推拉桿〔30〕組成。
下導軌〔38〕固定在底板〔39〕上。滑板〔36〕在上導軌〔37〕與下導軌〔38〕之間。下導軌〔38〕上面的短邊兩端分別有一燕尾形槽，滑板〔36〕的下面的兩端有凸出的燕尾臺，與下導軌〔38〕的燕尾槽配合，使得滑板〔36〕只具有一方向的移動自由度。上導軌〔37〕安裝在滑板〔36〕之上，其寬度尺寸大于下導軌〔38〕的寬度尺寸，可以做橫、縱向的移動。
L形推拉桿〔42〕用銷軸〔32〕安裝在底板〔39〕上，銷軸〔32〕外部有套筒〔33〕。L形推拉桿〔42〕可做以銷軸〔32〕為定點的轉動。L形推拉桿〔42〕的一端與上導軌〔37〕連結，上導軌〔37〕與直角拉桿〔42〕的連結點為長方孔，為活動連結，不限制上導軌〔37〕于L形推拉桿〔42〕方向的移動。L形推拉桿〔42〕的另一端通過連結節〔35〕與推拉桿〔34〕連結，推拉桿〔34〕與手柄〔29〕連結，擰動手柄〔29〕，通過螺旋傳動可推動推拉桿〔34〕的前后移動，使得L形推拉桿〔42〕產生以固定點的轉動，拉引上導軌〔37〕的左右移動。
電機框架〔22〕固定在上導軌〔37〕上。電機框架〔22〕的前面上有一滑道，滑動推拉桿〔30〕與裝在滑道內的移動滑片〔31〕連結，滑動推拉桿〔30〕的另一端與手柄〔28〕連結。擰動手柄〔28〕后，通過螺旋傳動使推拉桿〔30〕前后移動。并推動上導軌〔37〕的前后移動。由于滑道的存在，不限制上導軌〔37〕的左右移動。
工作臺的旋轉機構由電動機〔43〕、皮帶輪〔21〕、〔44〕、皮帶〔20〕、轉臺〔17〕和中心軸〔18〕組成。電動機〔43〕固定在電機框架〔22〕中，皮帶輪〔21〕裝在電動機〔43〕的軸上，通過皮帶〔20〕與另一皮帶輪〔44〕連接皮帶輪〔44〕固定在中心軸〔18〕上。轉臺〔17〕與中心軸〔18〕固定。拉絲模〔46〕放在轉臺〔17〕上。
工作臺的搖擺機構由電動機〔19〕、圓盤〔70〕、偏心螺栓〔71〕、連桿〔72〕、擺桿〔73〕、軸承支架〔14〕、軸〔45〕、掛板〔15〕、平臺板〔16〕和軸承、螺栓、螺母等組成。軸承支架〔14〕和電動機〔19〕分別固定在上導軌〔37〕上，軸〔45〕通過軸承安裝在軸承支架〔14〕上，并與掛板〔15〕連結，用鍵〔48〕固定。掛板〔15〕與平臺板〔16〕固定。
圓盤〔70〕安裝在電動機〔19〕軸上，圓盤〔70〕的盤面上離開中心距離上有一可調位置的偏心螺栓〔71〕，偏心螺栓〔71〕與連桿〔72〕連結，連桿〔72〕通過螺栓和軸承與擺桿〔73〕連結。擺桿〔73〕與軸承支架〔14〕中的軸〔45〕固定連結。當電動機旋轉時，通過曲柄連桿結構使平臺板〔16〕做搖擺運動。
工作臺的定位機構包括手柄〔27〕、手柄轉動桿〔24〕、限位開關〔23〕、定位桿〔53〕、支托架〔41〕、定位擺桿〔51〕。
限位開關〔23〕安裝在支托架〔47〕，支托架〔47〕固定在上導軌〔37〕上。支托架〔47〕支撐手柄轉動桿〔24〕，定位擺桿〔51〕固定在手柄轉動桿〔24〕的一端。定位桿〔53〕固定在平臺板〔16〕上。定位擺桿〔51〕的另一端的端口為V字形槽口。定位桿〔53〕與平臺板〔16〕成直角連結，定位桿〔53〕的另一端與桿身成直角突出有定位銷〔52〕。
擰動手柄轉動桿〔24〕，可切斷限位開關〔23〕，電動機〔19〕停轉，繼續轉動手柄轉動桿〔24〕，其定位擺桿〔51〕的V形槽口與定位桿〔53〕上的定位銷〔52〕接觸，使得平臺板〔16〕被定位于水平位置。
工作臺的調壓力間隙機構〔49〕包含電磁鐵線圈〔61〕、磁芯〔62〕、殼體〔63〕、軸承〔65〕、中心軸〔18〕、永久磁鐵〔64〕、外殼〔60〕。電磁鐵的磁芯〔62〕由其外部的線圈〔61〕所纏繞，線圈〔61〕固定在外殼〔60〕內。永久磁鐵〔64〕與中心軸〔18〕固定，另一永久磁鐵〔66〕在永久磁鐵〔64〕的下面，且同性相對，外徑與殼體〔63〕相配合，并安裝在殼體〔63〕內。殼體〔63〕與電磁鐵的外殼〔60〕固定連結。軸承〔65〕固定在殼體〔63〕內，殼體〔63〕與平臺板〔16〕固定連結。中心軸〔18〕由軸承〔65〕支撐。
主軸頭的Z向調節機構包含燕尾槽上導軌〔11〕、下導軌〔3〕、齒輪〔4〕、軸套〔5〕、軸〔6〕、手柄〔8〕、固定手輪〔9〕、齒條和調節齒條等。燕尾槽下導軌〔3〕與立柱調節夾持機構〔2〕固定，立柱調節機構〔2〕裝在立柱〔1〕上，可以上下移動調節。燕尾槽上導軌〔11〕與超聲換能器〔12〕連結之間有一絕緣板〔10〕，使得超聲換能器〔12〕固定在上導軌〔11〕上，并且彼此處于絕緣的狀態。齒條安裝在上導軌〔11〕處。調節齒條安裝在上導軌〔11〕與下導軌〔3〕之間。擰動手輪〔8〕。使齒輪〔4〕轉動，推動上導軌〔11〕做直線運動。可以調整振動桿〔13〕與工件拉絲模〔46〕的距離。固定手輪〔9〕可將上、下導軌〔11〕、〔3〕鎖緊。
在加工過程中，在工件拉絲模〔46〕的背面需將孔堵上，以便保持住加在拉絲模〔46〕被加工區域中的液狀磨料〔600〕，這種液狀磨料〔600〕是由酒精、純水或煤油與金剛石微粉混合而成的。一般的簡單做法是，在拉絲模〔46〕的背面貼上一層膠帶。但是這樣做，使得拉絲模〔46〕與轉臺〔17〕絕緣。在電火花超聲復合加工時，需將電火花脈沖輸出接在拉絲模〔46〕上。本發明的進電方式是將拉絲模〔46〕固定在一個卡具〔88〕上，卡具〔88〕如圖5所示，可以是一個環或一個彈簧夾子，從拉絲模〔46〕的外徑部卡住并接觸拉絲模〔46〕，從卡具〔88〕的本體上引出軟傳導電線〔87〕，電線〔87〕的一端為插頭式〔89〕或夾子式〔90〕，與轉臺〔17〕連結，在電火花超聲復合加工時，將電線〔87〕聯結于轉臺〔17〕。在單一超聲加工時，只需將電線〔87〕從轉臺〔17〕上取下斷開即可，且方便可靠，易于操作。不會限制拉絲模〔46〕的中心與振動桿〔13〕中心成一軸線。
本發明的電氣裝置〔41〕由超聲波發生電路、高頻電火花脈沖發生電路〔400〕、間隙壓力調節電路〔500〕和超聲頻信號控制電火花脈沖發生的調制電路〔300〕組成。
超聲波發生電路由自振式超聲電源〔100〕和諧振網絡〔200〕組成，并將超聲頻信號輸出給超聲換能器〔12〕。
超聲頻信號控制電火花脈沖發生的調制電路〔300〕由電阻R11～R14、穩壓管D11、光電耦合器D12組成。
間隙壓力調節電路〔500〕包括電阻R21～R26、運算放大器D21、三極管D23、二極管D22、電磁鐵線圈〔61〕及手動開關S1。
本發明的電氣結構如圖6所示自振式超聲電源〔100〕和諧振網絡〔200〕產生超聲頻信號，并輸出給超聲換能器〔12〕，超聲換能器產生振動并傳給與之相連結的振動桿〔13〕。在電火花超聲復合加工時，調制電路〔300〕接受超聲頻的正弦信號，如圖7所示，經過光電耦合器D12和穩壓管D11和電阻R11～R14組成的電路，將正弦的下半波濾去，輸出與正弦信號上半波相位相近的正脈沖信號。此信號控制高頻電火花脈沖電路〔400〕的脈沖發出。電火花脈沖的輸出分別接振動桿〔13〕和拉絲模〔46〕。調制電路〔300〕使得超聲換能器〔12〕伸長時無電火花脈沖發出;超聲換能器〔12〕縮短時，有電火花脈沖發出。
在電火花超聲復合加工拉絲模時，若不加超聲頻信號控制電火花脈沖發生的調制電路，也可進行加工，但短路電流增大，雖然這樣，也比單一超聲加工拉絲模的現有技術相比，效率提高3倍以上。
間隙壓力調節電路〔500〕如圖8所示。圖中開關S1的作用是合上開關S1，進行電火花超聲復合加工，通過運算放大器D21和三極管D23，調整可變電阻D22，使得電磁鐵線圈〔61〕中的電流減少，電磁鐵的磁力減弱，中心軸〔18〕下降，振動桿〔13〕與拉絲模〔46〕孔的間隙保持一定距離，有利于放電加工。當斷開S1后，進行單一超聲加工，調整R22也可改變線圈〔61〕中的電流，改變振動桿〔13〕對拉絲模〔46〕孔的壓力。永久磁鐵〔66〕的作用是，當線圈〔61〕中的電流為零時，使得永久磁鐵〔64〕與永久磁鐵〔66〕之間保持一定距離。
同現有技術相比，本發明具有1.電火花加工與超聲加工復合，使得加工效率提高3倍以上，并節省金剛石磨料。
2.采用超聲頻信號調制電火花加工的方式，大大減少了加工過程中的短路電流，提高加工效率5倍以上，并節約了電能。
3.采用電磁調整振動桿與工件拉絲模之間的壓力間隙，具有方便可靠，易于調整的優點。
圖1.拉絲模復合研磨拋光機外觀及內部結構2.定位機構示意3.搖動機構的曲柄連桿結構4.調壓力間隙機構示意5.進電裝置的卡具6.電氣裝置的方框7.調制電路原理8.調壓力間隙電路原理中25……轉臺轉動開關;26……轉臺搖動開關;100……自振式超聲電源;200……諧振網絡;300……調制電路;400……高頻電火花脈沖電路;500……壓力間隙調節電路;600……液狀磨料。
權利要求
1.一種拉絲模復合研磨拋光機，包括機械裝置和電氣裝置，所說的機械裝置包括工作臺、立柱、主軸頭、床身，所說的工作臺由X、Y移動機構、旋轉機構、定位機構、搖動機構、調壓力間隙機構和進電裝置組成，所說的X，Y移動機構包含a、一個上導軌、一個下導軌和一個安裝在所說的上導軌和所說的下導軌之間的滑板，b、一個L形推拉桿，用銷軸固定在床身上，其一端與所說的上導軌連結，c、一個滑動推拉桿，d、一個固定在上導軌的框架，e、一個移動滑片與所說的滑動推拉桿連結，并安裝在所說的框架的滑道內，所說旋轉機構包含a、一個固定在所說的上導軌的電動機，b、一個固定在所說的電動機軸上的皮帶輪，c、另一個固定在中心軸上的皮帶輪，d、一根皮帶套在所說的兩個皮帶輪上，o、一個轉臺與所說的中心軸固定，f、一個放在所說的轉臺上的拉絲模，所說的搖動機構包含a、一個固定在所說的上導軌的電動機，b、一個軸承支架固定在所說的上導軌上，c、一個掛板與一個軸固定連結，所說的軸安裝在所說的軸承支架上，所說的掛板與一個平臺板固定，d、一個圓盤固定在所說的電動機軸上，所說的圓盤的盤面上有一偏心螺栓，e、一個連桿與所說的偏心螺栓連結，f、一個擺桿與所說的連桿連結，并與所說的軸連結，所說的定位機構包含a、一個手柄轉動桿，b、一個定位桿安裝在所說的平臺板上，c、一個定位擺桿固定在所說的手柄轉動桿上，所說的主軸包含a、一個Z向調節機構，包括Ⅰ.一付燕尾槽導軌，Ⅱ.一付齒輪和齒條，b，一個立柱夾持調節機構，c、一個超聲換能器與所說的燕尾槽上導軌連結，d、一個振動桿固定在所說的超聲換能器上，所說的電氣裝置包括超聲波發生電路，高頻電火花脈沖發生電路，其特征在于a、所說的調壓力間隙機構包含Ⅰ.一個電磁鐵，包括磁芯和纏繞在所說的磁芯的線圈和外殼，Ⅱ.一個永久磁鐵與所說的中心軸固定，Ⅲ.一個殼體與所說的永久磁鐵組合并與所說的電磁鐵外殼固定，Ⅳ.另一個永久磁鐵與所說的永久磁鐵成為一種同性相斥的狀態，并安裝在所說的磁芯之上，b、所說的燕尾槽上導軌與所說的超聲換能器的連結之間有一絕緣板，使之彼此絕緣，c、所說的進電裝置為Ⅰ.一個卡具，從所說的拉絲模的外徑部卡住并接觸所說的拉絲模，Ⅱ.一軟傳導電線與所說的卡具聯結，Ⅲ.所說的軟傳導電線的另一端接于所說的轉臺，d、所說的電氣裝置還包括Ⅰ.一個間隙壓力調節電路，包含一個調節電阻，控制所說的電磁鐵線圈中的電流變化。
2.一種如權利要求1所規定的拉絲模復合研磨拋光機，其特征在于所說的電氣裝置還包括一超聲頻信號控制電火花脈沖發生的調制電路，在所說的超聲換能器使構成間隙一端的振動桿縮短時，所說的高頻電火花脈沖電路有脈沖輸出，在使所說的振動桿伸長時無脈沖輸出。
3.一種由權利要求2所規定的拉絲模復合研磨拋光機，其特征在于所說的調制電路是由電阻、穩壓管、光電耦合器組成，其中電阻R接受超聲頻信號后，經光電耦合器輸出端接所說的高頻電火花脈沖發生電路。
4.一種由權利要求1.2.3.所規定的拉絲模復合研磨拋光機，其特征在于所說的間隙壓力調節電路還包括a、一個運算放大器，b、一個三極管功率放大器，c、一個開關，調節所說的電阻，可以改變接在所說的三極管功率放大器輸出端的所說的電磁鐵線圈中的電流。
全文摘要
加工和修整拉絲模的復合研磨拋光機，在與超聲換能器相連結的振動桿和工件拉絲模之間復合加上電火花脈沖。有超聲頻信號調制電火花脈沖發生的電路、電磁調節振動桿與拉絲模之間的間隙壓力的機構和電路和方便可靠的進電裝置。具有加工效率高，節省金剛石磨料，可加工由聚晶金剛石和其它超硬材料制成的拉絲模。
文檔編號B23H5/00GK1052074SQ8910861
公開日1991年6月12日 申請日期1989年11月20日 優先權日1989年11月20日
發明者曹鳳國, 王建拓, 何北星, 黃建宇, 操海虹, 孫洪濤, 楊紅兵 申請人:北京市電加工研究所