[其他]聚晶金剛石電火花超聲波復合加工設備

無效

• 申請號: 87101455
• 申請日: 1987-11-28
• 公開（公告）號: CN87101455A
• 公開（公告）日: 1988-05-04
• 發明（設計）人: 曹鳳國;王建拓;何北星;黃建宇
• 申請（專利權）人: 北京市電加工研究所
• 主分類號: B24B9/16
• 分類號: B24B9/16;B23H7/00;B06B3/00;B23P15/28
• 代理公司: 北京市科技專利事務所
• 代理人: 毛燕生

本發明涉及一種聚晶金剛石電火花超聲波復合加工裝置，屬于超硬材料的加工領域。

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，因此世界各國都重視研究該材料的加工技術和設備。1984年北京市電加工研究所發明了《聚晶金剛石工具電火花加工技術》，解決了聚晶金剛石材料粗中加工技術，獲得了國家發明二等獎并在1985年第十三屆日內瓦國際發明與新技術展覽上獲銀獎。但是并沒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械研磨的加工方式，如美國專利US4063542介紹了一種在旋轉工作臺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。

本發明的目的是提供一種電火花超聲波復合加工設備，綜合電火花加工與超聲波加工的優點，不但提高加工聚晶金剛石材料的效率和表面光潔度，而且節省大量的金剛石磨料。也可加工其它超硬材料，

如工業陶瓷等。

本發明的原理：由超聲波正弦振蕩器1產生20KHZ～30KHZ的正弦振蕩信號，經超聲波前置放大器2、超聲波功率放大器3的放大后送入超聲換能器4，將電信號轉換為超聲頻機械振動并傳到工具5上。這時工具5就相對工件10作超聲機械振動。同時通過超聲波前置放大器2將超聲頻信號送入調制電路6，并通過調制電路6調制高頻窄脈沖振蕩器7，使之在超聲換能器4伸長時，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，高頻窄脈沖振蕩器器7發出頻率在0.1MHZ～1.5MHZ，脈沖寬度在0.2μs～2μs脈沖信號，該信號經前置放大器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，可根據加工工件的不同人工設定。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

1.綜合了超聲波與電火花加工的優點，加工聚晶金剛石比單純超聲波加工效率提高2～5倍。并節省金剛石磨料。

2.采用超聲頻調制電火花加工的方式，大大減少短路電流，提高加工效率，并節約了電能。

3.專用的高頻窄脈沖高峰值電流的脈沖電源，實現了有生產實際意義的高光潔度加工。

圖1是本發明聚晶金剛石電火花超聲波復合加工設備的原理方框圖。

圖2是本發明聚晶金剛石電火花超聲波復合加工設備的高頻窄脈沖發生器及調制電路原理圖。

圖1、圖2給出了本發明的實施例，結合圖進一步描述本發明。超聲波發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。電壓比較器IC5、光電耦合器T₂及電阻R₁₃～R組成的調制電路。電壓比較器的兩輸入端，其一接經過電阻R₁₃的超聲頻信號，其二為經電阻R₁₄、R₁₅分壓的基準電壓。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相位為Kπ的脈沖調制信號，其中K的選取根據超聲換能器形式的不同而選取0或1，以保證調制脈沖在超聲換能器4縮短時有效（為高電平）。通過上述調制信號來控制IC3的復位端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為模擬門電路，IC3為雙單穩多諧振蕩器電路。當IC3復位端3為高電平時，IC3工作并發出一系列高頻窄脈沖信號并送入前置放大器IC4，當IC3復位端3為低電平時，IC3輸出為高電平、IC4輸出為低電平，無脈沖發出，由此實現了超聲波調制電火花脈沖電源的目的。前置放大器IC4的作用是將IC3的輸出信號變換成驅動功率管T₄所需電平的脈沖信號，同時這個脈沖的上升、下降沿小于20ns。