CN1052074A - 拉丝模复合研磨抛光机 - Google Patents

Abstract

加工和修整拉丝模的复合研磨抛光机，在与超声 换能器相连结的振动杆和工件拉丝模之间复合加上 电火花脉冲。有超声频信号调制电火花脉冲发生的 电路、电磁调节振动杆与拉丝模之间的间隙压力的机 构和电路和方便可靠的进电装置。具有加工效率高， 节省金刚石磨料，可加工由聚晶金刚石和其它超硬材 料制成的拉丝模。

Description

本发明涉及一种用于加工和修整拉丝模的复合研磨抛光机，属于超声波加工和电蚀加工领域。

目前国内外用于拉制线材的拉丝模一般多使用聚晶金刚石材料，这种材料的硬度与天然金刚石相近。国内外的拉丝模制造厂家，多使用单纯超声波研磨或机械研磨的设备。这些设备的加工效率低，而且金刚石磨料消耗大，加工成本高。

本发明的目的是提供一种用于加工和修整拉丝模的电火花超声复合研磨抛光机，可高效率地加工和修整由聚晶金刚石和其它超硬材料制成的拉丝模，具有一般生产技能的人就能操作此设备。

本发明由机械装置和电气装置〔41〕组成，机械装置由工作台、立柱、主轴头和床身组成。电气装置〔41〕的信号输出通过软线与机械装置连结。

工作台由X、Y移动机构、旋转机构、定位机构、摇动机构、调压力间隙机构和进电装置组成。

主轴头由超声换能器〔12〕、振动杆〔13〕、Z向调节机构、主柱调节夹持机构〔2〕、绝缘板〔10〕组成。从立柱调节夹持机构〔2〕处引出软线〔7〕与超声换能器〔12〕相接。

床身由底板〔39〕、箱壳体〔40〕组成。

立柱〔1〕由立柱支座〔50〕固定在底板〔39〕上。

工作台的X、Y移动机构由上导轨〔37〕、滑板〔36〕、下导轨〔38〕、移动滑片〔31〕、L形推拉杆〔42〕、固定销轴〔32〕、手柄〔28〕、〔29〕、推拉杆〔34〕、电机框架〔22〕、滑动推拉杆〔30〕组成。

下导轨〔38〕固定在底板〔39〕上。滑板〔36〕在上导轨〔37〕与下导轨〔38〕之间。下导轨〔38〕上面的短边两端分别有一燕尾形槽，滑板〔36〕的下面的两端有凸出的燕尾台，与下导轨〔38〕的燕尾槽配合，使得滑板〔36〕只具有一方向的移动自由度。上导轨〔37〕安装在滑板〔36〕之上，其宽度尺寸大于下导轨〔38〕的宽度尺寸，可以做横、纵向的移动。

L形推拉杆〔42〕用销轴〔32〕安装在底板〔39〕上，销轴〔32〕外部有套筒〔33〕。L形推拉杆〔42〕可做以销轴〔32〕为定点的转动。L形推拉杆〔42〕的一端与上导轨〔37〕连结，上导轨〔37〕与直角拉杆〔42〕的连结点为长方孔，为活动连结，不限制上导轨〔37〕于L形推拉杆〔42〕方向的移动。L形推拉杆〔42〕的另一端通过连结节〔35〕与推拉杆〔34〕连结，推拉杆〔34〕与手柄〔29〕连结，拧动手柄〔29〕，通过螺旋传动可推动推拉杆〔34〕的前后移动，使得L形推拉杆〔42〕产生以固定点的转动，拉引上导轨〔37〕的左右移动。

电机框架〔22〕固定在上导轨〔37〕上。电机框架〔22〕的前面上有一滑道，滑动推拉杆〔30〕与装在滑道内的移动滑片〔31〕连结，滑动推拉杆〔30〕的另一端与手柄〔28〕连结。拧动手柄〔28〕后，通过螺旋传动使推拉杆〔30〕前后移动。并推动上导轨〔37〕的前后移动。由于滑道的存在，不限制上导轨〔37〕的左右移动。

工作台的旋转机构由电动机〔43〕、皮带轮〔21〕、〔44〕、皮带〔20〕、转台〔17〕和中心轴〔18〕组成。电动机〔43〕固定在电机框架〔22〕中，皮带轮〔21〕装在电动机〔43〕的轴上，通过皮带〔20〕与另一皮带轮〔44〕连接皮带轮〔44〕固定在中心轴〔18〕上。转台〔17〕与中心轴〔18〕固定。拉丝模〔46〕放在转台〔17〕上。

工作台的摇摆机构由电动机〔19〕、圆盘〔70〕、偏心螺栓〔71〕、连杆〔72〕、摆杆〔73〕、轴承支架〔14〕、轴〔45〕、挂板〔15〕、平台板〔16〕和轴承、螺栓、螺母等组成。轴承支架〔14〕和电动机〔19〕分别固定在上导轨〔37〕上，轴〔45〕通过轴承安装在轴承支架〔14〕上，并与挂板〔15〕连结，用键〔48〕固定。挂板〔15〕与平台板〔16〕固定。

圆盘〔70〕安装在电动机〔19〕轴上，圆盘〔70〕的盘面上离开中心距离上有一可调位置的偏心螺栓〔71〕，偏心螺栓〔71〕与连杆〔72〕连结，连杆〔72〕通过螺栓和轴承与摆杆〔73〕连结。摆杆〔73〕与轴承支架〔14〕中的轴〔45〕固定连结。当电动机旋转时，通过曲柄连杆结构使平台板〔16〕做摇摆运动。

工作台的定位机构包括手柄〔27〕、手柄转动杆〔24〕、限位开关〔23〕、定位杆〔53〕、支托架〔41〕、定位摆杆〔51〕。

限位开关〔23〕安装在支托架〔47〕，支托架〔47〕固定在上导轨〔37〕上。支托架〔47〕支撑手柄转动杆〔24〕，定位摆杆〔51〕固定在手柄转动杆〔24〕的一端。定位杆〔53〕固定在平台板〔16〕上。定位摆杆〔51〕的另一端的端口为V字形槽口。定位杆〔53〕与平台板〔16〕成直角连结，定位杆〔53〕的另一端与杆身成直角突出有定位销〔52〕。

拧动手柄转动杆〔24〕，可切断限位开关〔23〕，电动机〔19〕停转，继续转动手柄转动杆〔24〕，其定位摆杆〔51〕的V形槽口与定位杆〔53〕上的定位销〔52〕接触，使得平台板〔16〕被定位于水平位置。

工作台的调压力间隙机构〔49〕包含电磁铁线圈〔61〕、磁芯〔62〕、壳体〔63〕、轴承〔65〕、中心轴〔18〕、永久磁铁〔64〕、外壳〔60〕。电磁铁的磁芯〔62〕由其外部的线圈〔61〕所缠绕，线圈〔61〕固定在外壳〔60〕内。永久磁铁〔64〕与中心轴〔18〕固定，另一永久磁铁〔66〕在永久磁铁〔64〕的下面，且同性相对，外径与壳体〔63〕相配合，并安装在壳体〔63〕内。壳体〔63〕与电磁铁的外壳〔60〕固定连结。轴承〔65〕固定在壳体〔63〕内，壳体〔63〕与平台板〔16〕固定连结。中心轴〔18〕由轴承〔65〕支撑。

主轴头的Z向调节机构包含燕尾槽上导轨〔11〕、下导轨〔3〕、齿轮〔4〕、轴套〔5〕、轴〔6〕、手柄〔8〕、固定手轮〔9〕、齿条和调节齿条等。燕尾槽下导轨〔3〕与立柱调节夹持机构〔2〕固定，立柱调节机构〔2〕装在立柱〔1〕上，可以上下移动调节。燕尾槽上导轨〔11〕与超声换能器〔12〕连结之间有一绝缘板〔10〕，使得超声换能器〔12〕固定在上导轨〔11〕上，并且彼此处于绝缘的状态。齿条安装在上导轨〔11〕处。调节齿条安装在上导轨〔11〕与下导轨〔3〕之间。拧动手轮〔8〕。使齿轮〔4〕转动，推动上导轨〔11〕做直线运动。可以调整振动杆〔13〕与工件拉丝模〔46〕的距离。固定手轮〔9〕可将上、下导轨〔11〕、〔3〕锁紧。

在加工过程中，在工件拉丝模〔46〕的背面需将孔堵上，以便保持住加在拉丝模〔46〕被加工区域中的液状磨料〔600〕，这种液状磨料〔600〕是由酒精、纯水或煤油与金刚石微粉混合而成的。一般的简单做法是，在拉丝模〔46〕的背面贴上一层胶带。但是这样做，使得拉丝模〔46〕与转台〔17〕绝缘。在电火花超声复合加工时，需将电火花脉冲输出接在拉丝模〔46〕上。本发明的进电方式是：将拉丝模〔46〕固定在一个卡具〔88〕上，卡具〔88〕如图5所示，可以是一个环或一个弹簧夹子，从拉丝模〔46〕的外径部卡住并接触拉丝模〔46〕，从卡具〔88〕的本体上引出软传导电线〔87〕，电线〔87〕的一端为插头式〔89〕或夹子式〔90〕，与转台〔17〕连结，在电火花超声复合加工时，将电线〔87〕联结于转台〔17〕。在单一超声加工时，只需将电线〔87〕从转台〔17〕上取下断开即可，且方便可靠，易于操作。不会限制拉丝模〔46〕的中心与振动杆〔13〕中心成一轴线。

本发明的电气装置〔41〕由超声波发生电路、高频电火花脉冲发生电路〔400〕、间隙压力调节电路〔500〕和超声频信号控制电火花脉冲发生的调制电路〔300〕组成。

超声波发生电路由自振式超声电源〔100〕和谐振网络〔200〕组成，并将超声频信号输出给超声换能器〔12〕。

超声频信号控制电火花脉冲发生的调制电路〔300〕由电阻R₁₁～R₁₄、稳压管D₁₁、光电耦合器D₁₂组成。

间隙压力调节电路〔500〕包括电阻R₂₁～R₂₆、运算放大器D₂₁、三极管D₂₃、二极管D₂₂、电磁铁线圈〔61〕及手动开关S₁。

本发明的电气结构如图6所示：自振式超声电源〔100〕和谐振网络〔200〕产生超声频信号，并输出给超声换能器〔12〕，超声换能器产生振动并传给与之相连结的振动杆〔13〕。在电火花超声复合加工时，调制电路〔300〕接受超声频的正弦信号，如图7所示，经过光电耦合器D₁₂和稳压管D₁₁和电阻R₁₁～R₁₄组成的电路，将正弦的下半波滤去，输出与正弦信号上半波相位相近的正脉冲信号。此信号控制高频电火花脉冲电路〔400〕的脉冲发出。电火花脉冲的输出分别接振动杆〔13〕和拉丝模〔46〕。调制电路〔300〕使得超声换能器〔12〕伸长时无电火花脉冲发出;超声换能器〔12〕缩短时，有电火花脉冲发出。

在电火花超声复合加工拉丝模时，若不加超声频信号控制电火花脉冲发生的调制电路，也可进行加工，但短路电流增大，虽然这样，也比单一超声加工拉丝模的现有技术相比，效率提高3倍以上。

间隙压力调节电路〔500〕如图8所示。图中开关S₁的作用是：合上开关S₁，进行电火花超声复合加工，通过运算放大器D₂₁和三极管D₂₃，调整可变电阻D₂₂，使得电磁铁线圈〔61〕中的电流减少，电磁铁的磁力减弱，中心轴〔18〕下降，振动杆〔13〕与拉丝模〔46〕孔的间隙保持一定距离，有利于放电加工。当断开S₁后，进行单一超声加工，调整R₂₂也可改变线圈〔61〕中的电流，改变振动杆〔13〕对拉丝模〔46〕孔的压力。永久磁铁〔66〕的作用是，当线圈〔61〕中的电流为零时，使得永久磁铁〔64〕与永久磁铁〔66〕之间保持一定距离。

同现有技术相比，本发明具有：

1.电火花加工与超声加工复合，使得加工效率提高3倍以上，并节省金刚石磨料。

2.采用超声频信号调制电火花加工的方式，大大减少了加工过程中的短路电流，提高加工效率5倍以上，并节约了电能。

3.采用电磁调整振动杆与工件拉丝模之间的压力间隙，具有方便可靠，易于调整的优点。

图1.拉丝模复合研磨抛光机外观及内部结构图

图2.定位机构示意图

图3.摇动机构的曲柄连杆结构图

图4.调压力间隙机构示意图

图5.进电装置的卡具图

图6.电气装置的方框图

图7.调制电路原理图

图8.调压力间隙电路原理图

图中：25……转台转动开关;26……转台摇动开关;100……自振式超声电源;200……谐振网络;300……调制电路;400……高频电火花脉冲电路;500……压力间隙调节电路;600……液状磨料。

Claims (4)

1、一种拉丝模复合研磨抛光机，包括机械装置和电气装置，所说的机械装置包括工作台、立柱、主轴头、床身，

所说的工作台由X、Y移动机构、旋转机构、定位机构、摇动机构、调压力间隙机构和进电装置组成，

所说的X，Y移动机构包含：

a、一个上导轨、一个下导轨和一个安装在所说的上导轨和所说的下导轨之间的滑板，

b、一个L形推拉杆，用销轴固定在床身上，其一端与所说的上导轨连结，

c、一个滑动推拉杆，

d、一个固定在上导轨的框架，

e、一个移动滑片与所说的滑动推拉杆连结，并安装在所说的框架的滑道内，

所说旋转机构包含：

a、一个固定在所说的上导轨的电动机，

b、一个固定在所说的电动机轴上的皮带轮，

c、另一个固定在中心轴上的皮带轮，

d、一根皮带套在所说的两个皮带轮上，

o、一个转台与所说的中心轴固定，

f、一个放在所说的转台上的拉丝模，

所说的摇动机构包含：

a、一个固定在所说的上导轨的电动机，

b、一个轴承支架固定在所说的上导轨上，

c、一个挂板与一个轴固定连结，所说的轴安装在所说的轴承支架上，所说的挂板与一个平台板固定，

d、一个圆盘固定在所说的电动机轴上，所说的圆盘的盘面上有一偏心螺栓，

e、一个连杆与所说的偏心螺栓连结，

f、一个摆杆与所说的连杆连结，并与所说的轴连结，

所说的定位机构包含：

a、一个手柄转动杆，

b、一个定位杆安装在所说的平台板上，

c、一个定位摆杆固定在所说的手柄转动杆上，

所说的主轴包含：

a、一个Z向调节机构，包括：

Ⅰ.一付燕尾槽导轨，

Ⅱ.一付齿轮和齿条，

b，一个立柱夹持调节机构，

c、一个超声换能器与所说的燕尾槽上导轨连结，

d、一个振动杆固定在所说的超声换能器上，

所说的电气装置包括超声波发生电路，高频电火花脉冲发生电路，

其特征在于：

a、所说的调压力间隙机构包含：

Ⅰ.一个电磁铁，包括磁芯和缠绕在所说的磁芯的线圈和外壳，

Ⅱ.一个永久磁铁与所说的中心轴固定，

Ⅲ.一个壳体与所说的永久磁铁组合并与所说的电磁铁外壳固定，

Ⅳ.另一个永久磁铁与所说的永久磁铁成为一种同性相斥的状态，并安装在所说的磁芯之上，

b、所说的燕尾槽上导轨与所说的超声换能器的连结之间有一绝缘板，使之彼此绝缘，

c、所说的进电装置为：

Ⅰ.一个卡具，从所说的拉丝模的外径部卡住并接触所说的拉丝模，

Ⅱ.一软传导电线与所说的卡具联结，

Ⅲ.所说的软传导电线的另一端接于所说的转台，

d、所说的电气装置还包括：

Ⅰ.一个间隙压力调节电路，包含一个调节电阻，控制所说的电磁铁线圈中的电流变化。

2、一种如权利要求1所规定的拉丝模复合研磨抛光机，其特征在于所说的电气装置还包括一超声频信号控制电火花脉冲发生的调制电路，在所说的超声换能器使构成间隙一端的振动杆缩短时，所说的高频电火花脉冲电路有脉冲输出，在使所说的振动杆伸长时无脉冲输出。

3、一种由权利要求2所规定的拉丝模复合研磨抛光机，其特征在于所说的调制电路是由电阻、稳压管、光电耦合器组成，其中电阻R接受超声频信号后，经光电耦合器输出端接所说的高频电火花脉冲发生电路。

4、一种由权利要求1.2.3.所规定的拉丝模复合研磨抛光机，其特征在于所说的间隙压力调节电路还包括：

a、一个运算放大器，

b、一个三极管功率放大器，

c、一个开关，

调节所说的电阻，可以改变接在所说的三极管功率放大器输出端的所说的电磁铁线圈中的电流。

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