珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，包括有超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、變幅桿、工具頭、機(jī)架、工具頭升降機(jī)構(gòu)、X-Y十字工作臺(tái)和工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、磨料液收集池、裝夾機(jī)構(gòu)、磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成。超聲波發(fā)生器與超聲波換能器電連接，超聲波換能器、變幅桿和工具頭依次連接。超聲波換能器將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩能，并傳遞給工具頭。工具頭與被加工工件之間有磨料液，工具頭將超聲振動(dòng)傳給磨料液，磨料液對(duì)加工工件進(jìn)行加工。磨料液由磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)提供。本裝置能有效減少了珍珠、珠核鉆孔和刻槽產(chǎn)生的分層裂開或破裂，擴(kuò)大了新型珠核材料的選擇范圍，加工質(zhì)量高，加工定位、裝夾簡(jiǎn)單。
【專利說明】珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種鉆孔和刻槽裝置，具體是一種珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽
>J-U ρ?α裝直。

【背景技術(shù)】
[0002]珍珠鉆孔是串珠、固定等加工的需要，是珍珠加工前處理工藝的重要環(huán)節(jié)之一。為了提高有核珍珠成珠率和珍珠質(zhì)量，一種有效的方法是在珠核上刻一個(gè)凹槽，該凹槽能使植入的外套膜小片與珠核間不易發(fā)生位移，而且小片不易發(fā)生卷折，可顯著提高成珠率和減少尾巴珠的比例。目前珍珠鉆孔方式主要是機(jī)械式，典型的結(jié)構(gòu)是由小型電機(jī)驅(qū)動(dòng)鎢鋼針旋轉(zhuǎn)，利用腳踏夾珠，手推進(jìn)針的方法實(shí)現(xiàn)鉆孔。由于一般的珠核材料如蛘殼，是層狀構(gòu)造，硬度和熱膨脹系數(shù)具有各向異性，機(jī)械鉆孔過程中機(jī)械力直接作用于珍珠上，伴隨生熱，珠核容易發(fā)生分層裂開或破裂。近年來，一些新型的珠核材料被采用，如白云巖、硬玉巖，但白云巖珠核珍珠機(jī)械鉆孔易產(chǎn)生邊崩，硬玉巖珠核硬度極大，幾乎無法用機(jī)械式鉆孔。珍珠珠核較小，直徑在1mm以內(nèi)，如要在珠核表面上刻2.5X2.5X0.8mm的凹槽，機(jī)械式鉆孔很難實(shí)現(xiàn)。超聲波鉆孔是通過將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的20KHz的電信號(hào)轉(zhuǎn)換成為高頻機(jī)械振蕩能,通過變幅桿(振幅放大棒)使固定在變幅桿端部的工具產(chǎn)生超聲振動(dòng),迫使工具和工件之間的磨料懸浮液高速撞擊和拋磨，從而對(duì)工件進(jìn)行加工。超聲波鉆孔適合于玻璃、陶瓷、石材和石英等脆硬材料。超聲波加工技術(shù)目前還沒有應(yīng)用于珍珠鉆孔、刻槽加工中，其原因是:珍珠鉆孔位置具有選擇性，通常在小凸起、小黑點(diǎn)和平頭等瑕疵上，且珍珠鉆孔精度要求高，現(xiàn)有超聲波設(shè)備在珍珠裝夾、位置調(diào)整上不能滿足珍珠鉆孔要求；除此之夕卜，對(duì)于珠核刻槽，普通的打孔針很難雕刻出所需凹槽的形狀，且效率低下。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于:提供一種用于珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽的裝置，克服機(jī)械鉆孔導(dǎo)致的層裂和破損問題，采用超聲波加工，擴(kuò)大新型珠核材料的選擇范圍，使其適用于脆硬性珍珠和珠核的加工，特別是珠核刻槽加工，要求能加工定位、裝夾操作簡(jiǎn)單方便，提高加工效率。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:它主要有超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、變幅桿、工具頭、機(jī)架、工具頭升降機(jī)構(gòu)、X-Y十字工作臺(tái)和工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、磨料液收集池、裝夾機(jī)構(gòu)、磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成，所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)和工具頭升降機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)架上，X-Y十字工作臺(tái)設(shè)在工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)上，超聲波發(fā)生器與超聲波換能器電連接，所述超聲波換能器、變幅桿和工具頭依次連接，工具頭升降機(jī)構(gòu)用以帶動(dòng)工具頭升降，磨料液收集池設(shè)在X-Y十字工作臺(tái)上，裝夾機(jī)構(gòu)設(shè)在磨料液收集池內(nèi)，所述磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)向裝夾在裝夾機(jī)構(gòu)內(nèi)的被加工工件噴灑磨料液，超聲波換能器將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩能，并通過變幅桿傳遞給工具頭，工具頭將機(jī)械振蕩能傳給磨料液，磨料液對(duì)加工工件進(jìn)行加工。
[0006]所述的超聲波換能器和變幅桿安裝在固定筒內(nèi)，固定筒通過固定支架連接在工具頭升降機(jī)構(gòu)的立式滑動(dòng)導(dǎo)軌上。
[0007]所述工具頭是由軟質(zhì)材料制成的實(shí)心針或空心針結(jié)構(gòu)，在被加工的珠核表面上刻凹槽所用的工具頭要加工成與凹槽一致的形狀和大小。
[0008]所述機(jī)架由立柱和底板構(gòu)成，立柱設(shè)在底板上。
[0009]所述的工具頭升降機(jī)構(gòu)由立式固定導(dǎo)軌、立式滑動(dòng)導(dǎo)軌和立式升降手輪構(gòu)成，立式固定導(dǎo)軌安裝在立柱上，立式滑動(dòng)導(dǎo)軌通過立式升降手輪沿著立式固定導(dǎo)軌上下移動(dòng)，以調(diào)整工具頭與被加工工件的相對(duì)高度。
[0010]所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)由偏心輪軸、偏心輪、軸承、支承座、升降套筒和工作臺(tái)升降手輪構(gòu)成，所述支承座設(shè)在底板上，偏心輪軸通過軸承安裝在支承座上，偏心輪設(shè)在偏心輪軸上，升降套筒支撐在偏心輪上，工作臺(tái)升降手輪設(shè)在偏心輪軸的一端部。
[0011 ] 所述X-Y十字工作臺(tái)主要由X方向?qū)к壐焙蚘方向?qū)к壐睒?gòu)成，所述Y方向?qū)к壐边B接在工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)的升降套筒上，所述磨料液收集池設(shè)在X方向?qū)к壐鄙希ㄟ^轉(zhuǎn)動(dòng)X方向移動(dòng)手輪和Y方向移動(dòng)手輪可使磨料液收集池產(chǎn)生X和Y方向的位移，以調(diào)整工件和工具頭的水平相對(duì)位置。
[0012]所述裝夾機(jī)構(gòu)由上模板、下模板和模板座構(gòu)成，上模板上排列有圓孔，下模板上排列有凹坑，圓孔和凹坑對(duì)應(yīng)，所述上模板上設(shè)有定位銷，所述下模板上設(shè)有與定位銷相適配的定位孔，上模板和下模板將被加工工件夾住，并用螺釘將上模板和下模板固定在模板座上。
[0013]所述的磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)包括磨料液容器、攪拌器、球閥、抽水泵、水管、噴嘴和球閥，所述的磨料液容器上設(shè)有料口，底部有抽水孔，料口用于添加水和磨料，攪拌器設(shè)在磨料液容器上，用于攪拌磨料液容器中的懸浮液，抽水泵將磨料液從磨料液容器的抽水孔抽出，經(jīng)水管和球閥，由噴嘴噴灑在被加工工件上。
[0014]所述的磨料液容器上設(shè)有回流孔，所述的磨料液收集池通過回流管與回流孔相連通。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果:
[0016]1、減少了珍珠、珠核鉆孔和刻槽的分層裂開或破裂:機(jī)械式鉆孔破損率在3%左右，超聲波鉆孔和刻槽基本無破損。
[0017]2、擴(kuò)大了珠核材料的選擇范圍:由于現(xiàn)有珠核材料如貝殼，資源減少，或受到法律保護(hù)，尋求新的珠核材料勢(shì)在必行。新的珠核材料有的脆性更大，有的硬度極高，普通鉆孔或刻槽方法不能滿足珍珠加工需要。上述磨料液超聲波加工方式，適合于各種脆硬材料鉆孔或刻槽。因此擴(kuò)大了珠核材料的選擇范圍。
[0018]3、提高了加工質(zhì)量:磨料液超聲波加工主要靠微小磨粒瞬時(shí)的局部沖擊作用，因此加工精度高，表面質(zhì)量好，且工件表面受到的宏觀作用力很小，加工時(shí)生熱少，被加工表面無殘余應(yīng)力、燒傷等現(xiàn)象。
[0019]4、定位、裝夾簡(jiǎn)單:X-Y十字工作臺(tái)和工具頭升降機(jī)構(gòu)具有調(diào)整工件和工具頭空間相對(duì)位置的功能，方便確定鉆孔或刻槽位置；采用模板裝夾珍珠或珠核，珍珠或珠核能良好固定在模板中，且一次可裝夾多粒，操作簡(jiǎn)單方便。
[0020]5、刻槽效率高:采用與凹槽形狀一致的整體式工具頭，一次進(jìn)給即完成刻槽加工，效率高。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0022]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本實(shí)用新型工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)剖視圖；
[0024]圖3為本實(shí)用新型裝夾機(jī)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4為本實(shí)用新型裝夾機(jī)構(gòu)的立體示意圖；
[0026]圖5為本實(shí)用新型刻凹槽所用的工具頭及珠核的示意圖。
[0027]圖中標(biāo)號(hào)說明如下:1、超聲波發(fā)生器；2、超聲波換能器；3、變幅桿；4、工具頭；5、立柱；6、底板；7、立式升降手輪；8、立式固定導(dǎo)軌；9、立式滑動(dòng)導(dǎo)軌；10、固定筒；11、固定支架；12、鎖緊手柄；13、X方向?qū)к壐保?4、Y方向?qū)к壐保?5、Χ方向移動(dòng)手輪；16、Υ方向移動(dòng)手輪；17、支承座；18、升降套筒；19、工作臺(tái)升降手輪；20、裝夾機(jī)構(gòu)；21、磨料液容器；22、攪拌器；23、料口 ；24、球閥；25、抽水泵；26、水管；27、噴嘴；28球閥；29、磨料液收集池；30、回流管；31、偏心輪軸；32偏心輪；33、軸承；34、上模板；35、下模板；36、定位銷；37、定位孔；38、圓孔；39、凹坑；40珍珠或珠核；41、模板座；42螺釘；43、回流孔；44、抽水孔；45、刻凹槽所用的工具頭；46、珠核表面的凹槽。

【具體實(shí)施方式】
[0028]如圖1所示，本實(shí)用新型裝置由超聲波發(fā)生器1、超聲波換能器2、變幅桿3、工具頭4、機(jī)架、工具頭升降機(jī)構(gòu)、X-Y十字工作臺(tái)和工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、磨料液收集池、裝夾機(jī)構(gòu)、磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成。超聲波發(fā)生器I與超聲波換能器2電連接，超聲波換能器2、變幅桿3和工具頭4依次連接。超聲波換能器2將超聲波發(fā)生器I產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩能，并傳遞給工具頭4。工具頭4與被加工工件之間有磨料液，工具頭將超聲振動(dòng)傳給磨料液，磨料液對(duì)加工工件進(jìn)行加工。磨料液由磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)提供。
[0029]所述超聲波換能器2和變幅桿3安裝在固定筒10內(nèi)，固定筒10通過固定支架11連接在工具頭升降機(jī)構(gòu)的立式滑動(dòng)導(dǎo)軌9上，固定筒10與固定支架11通過鎖緊手柄12鎖緊。
[0030]所述工具頭4 一般采用實(shí)心針或空心針的結(jié)構(gòu)形式。超聲波加工適合脆硬材料加工，但工具頭并不需要硬質(zhì)材料，可以用較軟的材料制成。
[0031]所述機(jī)架由立柱5和底板6連接構(gòu)成，立柱5設(shè)在底板6上。
[0032]所述工具頭升降機(jī)構(gòu)由立式固定導(dǎo)軌8、立式滑動(dòng)導(dǎo)軌9、立式升降手輪7構(gòu)成，立式固定導(dǎo)軌8安裝在立柱5上。轉(zhuǎn)動(dòng)立式升降手輪7，立式滑動(dòng)導(dǎo)軌9沿著立式固定導(dǎo)軌8移動(dòng)，從而帶動(dòng)工具頭4升降，以調(diào)整工具頭4與被加工工件的相對(duì)高度。
[0033]所述X-Y十字工作臺(tái)由X方向?qū)к壐?3和Y方向?qū)к壐?4構(gòu)成，所述磨料液收集池29設(shè)在X方向?qū)к壐?3上，Y方向?qū)к壐?4設(shè)在工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)的升降套筒18上，通過轉(zhuǎn)動(dòng)X方向移動(dòng)手輪15和Y方向移動(dòng)手輪16可使磨料液收集池29產(chǎn)生X和Y方向的位移，以調(diào)整工件和工具頭4的水平相對(duì)位置，確定鉆孔位置。
[0034]所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)如圖2所示，由偏心輪軸31、偏心輪32、軸承33、支承座17、升降套筒18和工作臺(tái)升降手輪19構(gòu)成，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)升降手輪19可使整個(gè)工作臺(tái)上下位移，完成工件加工進(jìn)給和退出。工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)固定在機(jī)架的底板6上。
[0035]如圖3、4所示，所述裝夾機(jī)構(gòu)20由上模板34、下模板35和模板座41構(gòu)成，上模板上排列有圓孔38，下模板上排列有凹坑39，圓孔38和凹坑39對(duì)應(yīng)，所述上模板上設(shè)有定位銷36，所述下模板上設(shè)有與定位銷36相適配的定位孔37，上模板34和下模板35將被加工工件夾住，并用螺釘42將上模板34和下模板35固定在模板座41上。
[0036]如圖5所示，在珠核表面上刻凹槽所用的工具頭45要加工成與珠核表面的凹槽46一致的形狀和大小。
[0037]如圖1所示，所述的磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)包括磨料液容器21攪拌器22、球閥24、抽水泵25、水管26、噴嘴27和球閥28，所述的磨料液容器21上設(shè)有料口 23，底部有抽水孔44，料口 23用于添加水和磨料，攪拌器22設(shè)在磨料液容器21上，用于攪拌磨料液容器21中的懸浮液，抽水泵25將磨料液從磨料液容器21的抽水孔44抽出，經(jīng)水管26和球閥28，由噴嘴27噴灑在被加工工件上。所述的磨料液容器21上設(shè)有回流孔43，所述的磨料液收集池29通過回流管30與回流孔43相連通。
[0038]以上所述是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:它主要有超聲波發(fā)生器、超聲波換能器、變幅桿、工具頭、機(jī)架、工具頭升降機(jī)構(gòu)、X-Y十字工作臺(tái)和工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)、磨料液收集池、裝夾機(jī)構(gòu)、磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成，所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)和工具頭升降機(jī)構(gòu)設(shè)在機(jī)架上，X-Y十字工作臺(tái)設(shè)在工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)上，超聲波發(fā)生器與超聲波換能器電連接，所述超聲波換能器、變幅桿和工具頭依次連接，工具頭升降機(jī)構(gòu)用以帶動(dòng)工具頭升降，磨料液收集池設(shè)在X-Y十字工作臺(tái)上，裝夾機(jī)構(gòu)設(shè)在磨料液收集池內(nèi)，所述磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)向裝夾在裝夾機(jī)構(gòu)內(nèi)的被加工工件噴灑磨料液，超聲波換能器將超聲波發(fā)生器產(chǎn)生的電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械振蕩能，并通過變幅桿傳遞給工具頭，工具頭將機(jī)械振蕩能傳給磨料液，磨料液對(duì)加工工件進(jìn)行加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述的超聲波換能器和變幅桿安裝在固定筒內(nèi)，固定筒通過固定支架連接在工具頭升降機(jī)構(gòu)的立式滑動(dòng)導(dǎo)軌上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述工具頭是由軟質(zhì)材料制成的實(shí)心針或空心針結(jié)構(gòu)，在被加工的珠核表面上刻凹槽所用的工具頭要加工成與凹槽一致的形狀和大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述機(jī)架由立柱和底板構(gòu)成，立柱設(shè)在底板上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述的工具頭升降機(jī)構(gòu)由立式固定導(dǎo)軌、立式滑動(dòng)導(dǎo)軌和立式升降手輪構(gòu)成，立式固定導(dǎo)軌安裝在立柱上，立式滑動(dòng)導(dǎo)軌通過立式升降手輪沿著立式固定導(dǎo)軌上下移動(dòng)，以調(diào)整工具頭與被加工工件的相對(duì)高度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)由偏心輪軸、偏心輪、軸承、支承座、升降套筒和工作臺(tái)升降手輪構(gòu)成，所述支承座設(shè)在底板上，偏心輪軸通過軸承安裝在支承座上，偏心輪設(shè)在偏心輪軸上，升降套筒支撐在偏心輪上，工作臺(tái)升降手輪設(shè)在偏心輪軸的一端部。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述X-Y十字工作臺(tái)主要由X方向?qū)к壐焙蚘方向?qū)к壐睒?gòu)成，所述Y方向?qū)к壐边B接在工作臺(tái)升降機(jī)構(gòu)的升降套筒上，所述磨料液收集池設(shè)在X方向?qū)к壐鄙?，通過轉(zhuǎn)動(dòng)X方向移動(dòng)手輪和Y方向移動(dòng)手輪可使磨料液收集池產(chǎn)生X和Y方向的位移，以調(diào)整工件和工具頭的水平相對(duì)位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述裝夾機(jī)構(gòu)由上模板、下模板和模板座構(gòu)成，上模板上排列有圓孔，下模板上排列有凹坑，圓孔和凹坑對(duì)應(yīng)，所述上模板上設(shè)有定位銷，所述下模板上設(shè)有與定位銷相適配的定位孔，上模板和下模板將被加工工件夾住，并用螺釘將上模板和下模板固定在模板座上。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述的磨料懸浮液供應(yīng)系統(tǒng)包括磨料液容器、攪拌器、球閥、抽水泵、水管、噴嘴和球閥，所述的磨料液容器上設(shè)有料口，底部有抽水孔，料口用于添加水和磨料，攪拌器設(shè)在磨料液容器上，用于攪拌磨料液容器中的懸浮液，抽水泵將磨料液從磨料液容器的抽水孔抽出，經(jīng)水管和球閥，由噴嘴噴灑在被加工工件上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的珍珠、珠核超聲波鉆孔和刻槽裝置，其特征在于:所述的磨料液容器上設(shè)有回流孔，所述的磨料液收集池通過回流管與回流孔相連通。
【文檔編號(hào)】B28D1/22GK204221530SQ201420673499
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】鄢奉林, 童銀洪, 尹團(tuán) 申請(qǐng)人:廣東海洋大學(xué)