CN102069240B - 基于火花放电加工的压电陶瓷管银层电极无损分割方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于火花放电加工的压电陶瓷管银层电极无损分割方法，具体地说是一种实现压电陶瓷管银层的快速有效去除而不损伤压电陶瓷管，实现压电陶瓷管的银层电极无损分割的方法。该方法使用压电陶瓷管表面的银层为负极，自制的切割探针为正极，配合固定装置与导向移动装置，利用极间火花放电融化银层完成压电陶瓷管银层电极分割。采用该方法进行压电陶瓷管银层的分割，具有安全效率高，不损伤压电陶瓷管陶瓷层，被分割电极间绝缘性能好，分割均匀的优点。

Description

基于火花放电加工的压电陶瓷管银层电极无损分割方法

技术领域

本发明涉及采用火花放电加工对压电陶瓷管银层进行分割的方法，具体地说是一种压电陶瓷管银层电极无损分割的实现方法。通过该方法可以实现压电陶瓷管银层电极的快速有效去除而不损伤压电陶瓷管，实现压电陶瓷管银层电极无损分割。

技术背景

纳米观测与操作技术在纳米材料观测、纳米器件制造，纳米科学研究以及纳米加工应用中具有十分重要的作用，采用AFM(原子力显微镜)的纳米观测与操作已成为目前纳米科学研究的重要方向。压电陶瓷管作为AFM的纳米观测与操作的纳米运动驱动器，得到了越来越广泛的应用。

PZT压电陶瓷(锆钛酸铅)是将二氧化铅、锆酸铅、钛酸铅在1200度高温下烧结而成的多晶体。对管式PZT五个电极(X+，X-，Y+，Y-和Z)施加不同电压变化来实现三个轴方向上的纳米运动。其工作原理及方式如图1-a，图1-b所示，当X+加正电压，X-加负电压，PZT向X-方向弯曲产生X方向的位移；Z加正电压，PZT沿Z方向伸长。国内购买的管式PZT多未划分X+，X-，Y+，Y电极，而采用传统的机械方式进行银层电极分割的时候容易造成管式PZT陶瓷层的损伤，影响压电陶瓷管性能和寿命，而且分割效率低。

发明内容

针对上述存在的技术问题，为了实现压电陶瓷管的银层的快速有效的去除而不损伤压电陶瓷管，本发明提供一种采用电加工的方法对压电陶瓷管进行电极分割的方法。

为了实现上述目的，本发明技术方案是：

一种基于火花放电加工的压电陶瓷管银层电极无损分割方法，压电陶瓷管表面的银层镀层接电源的负极，切割探针接电源的正极，在正负极之间加上直流电源，所述切割探针与所述银层镀层接触，所述切割探针从压电陶瓷管一端匀速移动到另外一端。

具体包括以下步骤：

(1)将压电陶瓷管固定；

(2)使切割探针与压电陶瓷管银层电极接触，并有一定的压力；

(3)将切割探针接电源的正极，将压电陶瓷管的银层电极接电源的负极；

(4)接通电源，匀速移动切割探针从压电陶瓷管一端移动到另外一端，即完成压电陶瓷管银层电极分割，移动过程中要保证切割探针始终与压电陶瓷管的银层电极接触。

所述切割探针的匀速移动速度为0.3厘米/秒。

所述电源为直流12V电源。

本发明具有如下优点：

采用电加工的方法对压电陶瓷管表面银层进行电极分割，通过该方法可以实现压电陶瓷管的银层的快速有效的去除而不损伤压电陶瓷管陶瓷层，被分割电极间绝缘性能好，分割均匀。

附图说明

图1-a为管式PZT工作原理图；

图1-b为图1的轴测图；

图2为底座及压电陶瓷管夹持器立体结构图；

图3为从右向左方向所看到的本发明装置的立体结构示意图；

图4为从左向右方向所看到的本发明装置的立体结构示意图；

其中：1.底板，2.侧板，3.夹持器压片，4.支杆，5.大锥塞，6.柱塞，7.背板，8.压电陶瓷管，9.可移动锥塞，10.切割器支架，11.光轴，12.滑块，13.绝缘垫圈，14.弹片，15.切割探针，16.塞孔。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步的详细说明。

如图2-图4所示，为实现本发明的方法可采用的装置包括：

底座，用来固定压电陶瓷管夹持器和压电陶瓷管切割器。包括底板1、侧板2、夹持器压片3、背板7与切割器支架10，其通过螺丝固定在一起。侧板2上有v型槽，利用夹持器压片3将压电陶瓷管夹持器固定在底座v型槽上，并可以在v型槽内旋转和左右移动，方便压电陶瓷管夹持器的拆卸。

压电陶瓷管夹持器，用来固定压电陶瓷管以及压电陶瓷馆分割时的分度，包括：支杆4、大锥塞5、柱塞6、与可移动锥塞9。支杆4与大锥塞5过盈配合，大锥塞5与四个柱塞6过盈配合，四个柱塞6均匀分布在大锥塞5上。可移动锥塞9通过螺纹与支杆4连接，旋转可移动锥塞9可使其在支杆4上左右移动。安装压电陶瓷管8时，首先拧下可移动锥塞9，将压电陶瓷管8插入支杆4内，然后拧紧可移动锥塞9即可。将压电陶瓷管夹持器放入侧板2上的v型槽，用夹持器压片3压紧，旋转和移动支杆4将大锥塞5上的柱塞6塞入切割器支架10上的塞孔16既完成定位。由于大锥塞5与可移动锥塞9夹持部分为锥形，并且可移动锥塞9可以左右移动，所以该夹持器可以适应不同直径，长度的压电陶瓷管。

压电陶瓷管切割器，包括光轴11、滑块12、绝缘垫圈13、弹片14与切割探针15。切割探针15固定在弹片14上，弹片14通过绝缘垫圈13固定在滑块12上，使探针与滑块绝缘；光轴11固定于切割器支架10上，滑块12可以在光轴11上自由移动，带动切割探针15沿着光轴11方向滑动，用来切割压电陶瓷管表面银层电极。

实现本发明方法的具体实施例如下：

本例使用的银层未分割压电陶瓷管，内径φ7mm，外径φ8.5mm，长度50mm。将未分割的陶瓷管8安装于压电陶瓷管夹持器上，取下侧板2上的夹具压片3，将压电陶瓷管夹具放入侧板2上的V型槽内，压紧夹持器压片3，使压电陶瓷管夹持器固定而不产生旋转和左右移动。将滑块12移动至光轴11的最右端，调整弹片14的高度，使切割探针15与压电陶瓷管银层电极刚好接触，并有一定的压力。将切割探针接电源的正极，将压电陶瓷管的银层电极接电源的负极，接通电源，其电源为直流12V电源，以匀速移动速度为0.3cm/s移动滑块，使切割探针15从压电陶瓷管8一端移动到另外一端，在于移动过程中要保证切割探针15始终与压电陶瓷管8的银层电极接触，即完成压电陶瓷管银层电极分割。移动支杆4，拔出柱塞6，逆时针旋转支杆4，将下一个柱塞6塞入塞孔16，再次将压电陶瓷管切割器匀速移动光轴11的最左端，重复上述步骤，实现压电陶瓷管的电极分割。

本发明的原理是：利用极间火花放电切割加工原理，压电陶瓷管表面的银层镀层接电源的负极，切割探针接电源的正极，在正负极之间加上直流电源。在压电陶瓷管表面的银层镀层和切割探针之间产生火花放电，在放电通道的瞬时高温作用下，与切割探针接触的压电陶瓷管表面的银层镀层熔化甚至有少量气化。这些气化后银层镀层蒸气瞬间迅速热膨胀，并具有爆炸的特性，这种热膨胀和局部微爆炸，将熔化和气化了的银层镀层材料抛出。由于压电陶瓷不导电，因此不损伤压电陶瓷层，从而实现对压电陶瓷管银层电极进行电蚀切割加工而不损伤压电陶瓷层。

Claims (4)

1.一种压电陶瓷管银层电极无损分割方法，其特征在于：压电陶瓷管表面的银层镀层接电源的负极，切割探针接电源的正极，在正负极之间加上直流电源，所述切割探针与所述银层镀层接触，所述切割探针从压电陶瓷管一端匀速移动到另外一端。

2.按权利要求1所述压电陶瓷管银层电极无损分割方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将压电陶瓷管固定；

(2)使切割探针与压电陶瓷管银层电极接触，并有一定的压力；

(3)将切割探针接电源的正极，将压电陶瓷管的银层电极接电源的负极；

(4)接通电源，匀速移动切割探针从压电陶瓷管一端移动到另外一端，即完成压电陶瓷管银层电极分割，移动过程中要保证切割探针始终与压电陶瓷管的银层电极接触。

3.按权利要求2所述压电陶瓷管银层电极无损分割方法，其特征在于：所述切割探针的匀速移动速度为0.3厘米/秒。

4.按权利要求2所述压电陶瓷管银层电极无损分割方法，其特征在于：所述电源为直流12V电源。

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