專利名稱：一種側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，尤其涉及一種超聲工作 壓力為側(cè)向的、適合于生產(chǎn)金剛石拉絲模的超聲研磨拋光裝置，同時(shí)也 涉及該裝置實(shí)現(xiàn)超聲研磨拋光的方法，屬于特種加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在外力作用下使金屬?gòu)?qiáng)行通過(guò)模具，金屬橫截面被壓縮，并獲得所 要求的橫截面形狀和尺寸的金屬加工方法稱為拉絲。使金屬改變形狀、 尺寸的工具稱為拉絲模。為了保持金屬絲從初始至最終各截面形狀和尺 寸一致，拉絲模的材料需要有足夠的硬度和耐磨性。常用的拉絲模有金 剛石拉絲模(分天然和人造聚晶金剛石模具)、硬質(zhì)合金拉絲模(分鎢鈷 類合金模和鋼結(jié)硬質(zhì)合金模)、陶瓷拉絲模(分剛玉陶瓷模和炭化硅陶瓷 模)等。
在目前的拉絲模制造業(yè)中，普遍使用超聲研磨拋光機(jī)。例如在中國(guó)
發(fā)明專利91107366. 3中介紹了一種利用超聲振動(dòng)的電火花研磨拋光方法 及設(shè)備。它利用超聲換能器伸長(zhǎng)縮短時(shí)進(jìn)行電火花加工，而只在工具與 工件短路瞬時(shí)停止加工。該設(shè)備包括低壓恒流窄脈寬脈沖發(fā)生器、超聲 波發(fā)生器和短路控制器、利用超聲波信號(hào)的周期或幅值使短路控制信號(hào) 只在電極與工件接觸瞬間停止脈沖，因此，提高了工效，防止了短路， 改善了工件表面質(zhì)量，可廣泛用于由碳鋼、合金鋼、硬質(zhì)合金等導(dǎo)電材 料制作的模具的研磨拋光。
現(xiàn)有的超聲研磨拋光機(jī)的工作壓力全部采用正壓式，即工具針與工 件之間的壓力方向與超聲波縱波振動(dòng)方向平行。在超聲研磨拋光金剛石 拉絲模的過(guò)程中， 一般都是以仿形的方式進(jìn)行的。由于金剛石的硬度遠(yuǎn) 比工具針(普遍使用45tt鋼)高得多，工具針的損耗量也比模具的加工去 量大很多，因此必須頻繁進(jìn)行磨針一加工，反復(fù)多次操作才能使拉絲模 的孔形接近工具針的孔形，達(dá)到加工的目的。
例如在專利號(hào)為ZL 03208758.6的中國(guó)實(shí)用新型專利中，公開了一 種可在線磨針的半自動(dòng)超聲研磨拋光機(jī)。該半自動(dòng)超聲研磨拋光機(jī)雖然降低了工具針修磨的難度，提高了修磨的重復(fù)精度，節(jié)省了裝卸工具針 所花費(fèi)的工時(shí)，但仍然延續(xù)了傳統(tǒng)超聲研磨拋光機(jī)普遍采用的仿形加工 方式，對(duì)工具針修磨角度的精度有絕對(duì)的依賴性，沒有從實(shí)質(zhì)上擺脫反 復(fù)磨針對(duì)加工造成的影響，因此對(duì)機(jī)器本身的結(jié)構(gòu)和與修磨工具針相關(guān) 部件的形位精度都有很高的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的第一個(gè)問(wèn)題是提供一種側(cè)壓式超聲研磨拋光裝 置。該裝置中的超聲工作壓力為側(cè)向，尤其適合于生產(chǎn)加工金剛石拉絲 模。
本發(fā)明所解決的另外一個(gè)問(wèn)題在于提供一種該側(cè)壓式超聲研磨拋光 裝置實(shí)現(xiàn)超聲研磨拋光的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明釆用下述的技術(shù)方案
一種側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，包括用于產(chǎn)生超聲波的換能器和固 定在所述換能器上方的工具針，其特征在于
所述換能器固定在換能器固定座上，在所述換能器固定座的一側(cè)具 有壓力裝置；
所述工具針頂入找正樣規(guī)內(nèi)，所述找正樣規(guī)安裝在旋轉(zhuǎn)夾具上，所 述旋轉(zhuǎn)夾具固定在可根據(jù)加工需要調(diào)整角度的工作臺(tái)上；
所述工具針的工作壓力方向與所述換能器發(fā)出的超聲波的縱波振動(dòng) 方向相垂直。
其中，所述壓力裝置推動(dòng)所述換能器固定座，使換能器固定座產(chǎn)生 軸向力，帶動(dòng)工具針的側(cè)面始終以一定的壓力緊貼于所述找正樣規(guī)的一 側(cè)。
在加工過(guò)程中，所述工具針沿箭頭301方向往復(fù)擺動(dòng)，其側(cè)面與所 述找正樣規(guī)的找正面平行。
所述找正樣規(guī)的夾持部分的外徑尺寸與待加工的拉絲模的外徑尺寸 相同。
一種實(shí)現(xiàn)超聲研磨拋光的方法，利用上述的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝 置實(shí)現(xiàn)，其特征在于
(1)根據(jù)待加工的拉絲模孔形的要求，利用找正樣規(guī)對(duì)工作臺(tái)的角度 和換能器固定座的位置進(jìn)行調(diào)整，使工具針的側(cè)面與找正樣規(guī)的找正面平行；
(2) 使工具針的工作壓力方向與超聲縱波方向相互垂直，并使工具針 的側(cè)面與拉絲模的被加工表面緊貼在一起；
(3) 工具針沿箭頭301方向往復(fù)擺動(dòng)，對(duì)所述被加工表面起到研磨拋 光的作用。
本發(fā)明所提供的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能 穩(wěn)定、便于操作。利用本發(fā)明，可以有效降低金剛石拉絲模的加工難度， 減少修磨工具針的次數(shù)，消除工具針在修磨時(shí)產(chǎn)生偏差對(duì)加工的影響， 提高生產(chǎn)效率。


下面結(jié)合附圖及實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。 圖1為本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置中的超聲工作壓力方向及工具針 的損耗示意圖3為本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置中的工具針擺動(dòng)示意圖4為本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置中的找正樣規(guī)的示意圖
圖5為利用本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置加工拉絲模不同區(qū)域時(shí)，工
具針的方位示意圖。
具體實(shí)施例方式
前已述及，現(xiàn)有超聲研磨拋光機(jī)的工作壓力全部采用正壓式，即工 具針與工件之間的壓力方向與超聲波縱波振動(dòng)方向平行。在本發(fā)明中， 將現(xiàn)有研磨機(jī)超聲加工的工作壓力方向改為側(cè)向，即與超聲縱波振動(dòng)方 向相垂直，使工具針的側(cè)面緊貼模具內(nèi)孔的被加工表面。在此基礎(chǔ)上， 增加工具針的往復(fù)擺動(dòng)。在加工過(guò)程中，使工具針與工件接觸面始終保 持相對(duì)運(yùn)動(dòng)。為了使加工不受工具針修磨精度的影響，在本側(cè)壓式超聲 研磨拋光裝置中還加入了找正樣規(guī)、工作臺(tái)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、換能器固定 座X、 Y方向的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)等。下面對(duì)此展開詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖1所示，在本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置中，用于產(chǎn)生超聲波的 換能器8固定在換能器固定座1上。在換能器固定座1的底側(cè)裝有使工 具針往復(fù)運(yùn)動(dòng)的擺動(dòng)裝置2和用于調(diào)整換能器固定座X、 Y方向的調(diào)節(jié)旋 鈕10。壓力裝置9安裝在換能器固定座1的一側(cè)。在換能器8的上方固
5定有工具針3。該工具針3向上頂入找正樣規(guī)7內(nèi)。找正樣規(guī)7安裝在旋 轉(zhuǎn)夾具6上，根據(jù)拉絲模需要加工的實(shí)際角度調(diào)整工作臺(tái)4的角度，使 指針位于刻度盤5確定的位置上。由于壓力裝置9的作用，使換能器固 定座1產(chǎn)生軸向力，帶動(dòng)工具針3的側(cè)面始終以一定的壓力緊貼于找正 樣規(guī)7的一側(cè)，調(diào)整X、 Y方向調(diào)節(jié)旋鈕10使二者之間的貼面平行。這 樣，無(wú)論工具針的角度如何，只要工作空間允許都可以通過(guò)上述調(diào)整， 達(dá)到加工所需角度，換上待加工的金剛石拉絲模就可以進(jìn)行實(shí)際加工。
圖2是本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置的超聲工作壓力方向示意圖，其 中箭頭201是超聲縱波振動(dòng)方向，箭頭202所示為超聲工作壓力方向， 二者方向垂直。這是與現(xiàn)有超聲研磨拋光機(jī)之間最明顯的不同。正壓式 超聲加工造成損耗的工具針203形狀與側(cè)壓式超聲加工形成損耗的工具 針204有明顯的差異。這是因?yàn)檎龎菏匠暭庸?，由于壓力方向的制約， 在工件與工具針加工接觸面之間不可能產(chǎn)生相對(duì)位移，磨損后的工具針 與工件內(nèi)孔形狀貼實(shí)，無(wú)法繼續(xù)將其修平，須反復(fù)磨針才能繼續(xù)加工。 而側(cè)壓式超聲加工在加工過(guò)程中，側(cè)壓和擺動(dòng)的結(jié)合有效地去除工件被 加工面上的"高點(diǎn)"，同時(shí)上述"高點(diǎn)"自動(dòng)對(duì)工具針進(jìn)行修整，磨損后 的工具針還保持平面形狀，仍可以繼續(xù)使用。從而擺脫了多次磨針對(duì)加 工的干擾，提高了加工效率。
圖3是工具針的擺動(dòng)示意圖，圖中箭頭301所指是工具針302往復(fù) 運(yùn)動(dòng)的方向。連接工具針的換能器固定座具有X、 Y方向及旋轉(zhuǎn)等三個(gè)自 由度，側(cè)向壓力是靠一組壓力裝置(為磁斥力裝置)9推動(dòng)換能器固定座 沿軸向運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)工具針的單側(cè)頂在模具內(nèi)孔施壓而形成的。力的大小 可以根據(jù)加工狀況加以調(diào)整。工具針的往復(fù)擺動(dòng)是用包括電機(jī)，滾珠、 導(dǎo)軌，偏心輪、撥桿組成的擺動(dòng)裝置2，其中電機(jī)帶動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)頂動(dòng)撥 桿帶動(dòng)換能器固定座1擺動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)工具針的擺動(dòng)。工作臺(tái)4根據(jù)模 具內(nèi)孔角度的不同進(jìn)行位置調(diào)整。利用找正樣規(guī)，通過(guò)與換能器固定座X、 Y方向配合調(diào)整可以準(zhǔn)確而方便地調(diào)出工具針需要的工作角度。在加工過(guò) 程中，工具針302始終沿箭頭301方向往復(fù)擺動(dòng)，使其參與加工的側(cè)面 始終作用于拉絲模303加工區(qū)的"高點(diǎn)"上，由于往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的存在， 工具針302作用面也不斷受到修整而保持平整。這種工具針往復(fù)擺動(dòng)的 方式，是在改變超聲加工工作壓力方向的基礎(chǔ)上提出的一項(xiàng)能減少磨針
6施。
圖4為本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置中找正樣規(guī)的結(jié)構(gòu)示意圖，其中 夾持部分401的外徑尺寸與拉絲模外徑尺寸相同，便于在操作中與待加 工模具相互更換。找正面402為標(biāo)準(zhǔn)加工角度。找正樣規(guī)的作用在于對(duì) 工具針方位的調(diào)整確定基準(zhǔn)。在操作時(shí)，該找正樣規(guī)根據(jù)拉絲模角度調(diào) 整工作臺(tái)4及通過(guò)調(diào)節(jié)X、 Y調(diào)節(jié)旋鈕IO，從而調(diào)整工具針的加工角度， 使工具針的側(cè)面與找正面402調(diào)整成平行，方能對(duì)模具進(jìn)行加工。
圖5為本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置加工拉絲模不同區(qū)域時(shí)，工具針 的方位示意圖。在正面裝夾拉絲模具時(shí)，通過(guò)調(diào)整工具針的方位可以加 工壓縮區(qū)501、定徑區(qū)502、倒錐區(qū)503。這種加工方式可以避免掉頭裝 夾加工可能出現(xiàn)各區(qū)不同心的現(xiàn)象。
本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置在正式加工前，先要待加工的拉絲模孔 形的要求，利用找正樣規(guī)對(duì)工作臺(tái)角度和換能器固定座的位置進(jìn)行調(diào)整， 使工具針的側(cè)面與找正樣規(guī)的找正面平行，從而準(zhǔn)確而方便地確定工具 針的方位，確定加工角度，不必考慮工具針角度的偏差，并實(shí)現(xiàn)不用掉 頭裝夾就可以分別完成除出口區(qū)外整個(gè)模具孔形的加工，消除工具針修 磨精度對(duì)加工的影響。
在研磨拋光過(guò)程中，使工具針的工作壓力方向與超聲縱波方向相互 垂直，并使工具針的側(cè)面與拉絲模的被加工表面緊貼在一起。這樣，工 具針沿箭頭301方向往復(fù)擺動(dòng)，在加工過(guò)程中始終保持相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在二 者之間的相互作用下， 一方面模具被加工表面的"高點(diǎn)"成為始終被去 除重點(diǎn)，很容易將其去除，從而對(duì)被加工表面起到研磨拋光的作用；另 一方面工具針在工件上"高點(diǎn)"的不斷修整下，保持了相對(duì)平整。從而 減少了對(duì)工具針修磨的需求。
以上對(duì)本發(fā)明所述的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。 對(duì)本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)精神的前提下對(duì)它 所做的任何顯而易見的改動(dòng)，都將構(gòu)成對(duì)本發(fā)明專利權(quán)的侵犯，將承擔(dān) 相應(yīng)的法律責(zé)任。
權(quán)利要求
1. 一種側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，包括用于產(chǎn)生超聲波的換能器和固定在所述換能器上方的工具針，其特征在于所述換能器固定在換能器固定座上，在所述換能器固定座的一側(cè)具有壓力裝置；所述工具針頂入找正樣規(guī)內(nèi)，所述找正樣規(guī)安裝在旋轉(zhuǎn)夾具上，所述旋轉(zhuǎn)夾具固定在可根據(jù)加工需要調(diào)整角度的工作臺(tái)上；所述工具針的工作壓力方向與所述換能器發(fā)出的超聲波的縱波振動(dòng)方向相垂直。
2. 如權(quán)利要求1所述的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，其特征在于所述壓力裝置推動(dòng)所述換能器固定座，帶動(dòng)工具針的側(cè)面始終以一 定的壓力緊貼于所述找正樣規(guī)的一側(cè)。
3. 如權(quán)利要求1所述的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，其特征在于在加工過(guò)程中，所述工具針沿箭頭(301)方向往復(fù)擺動(dòng)。
4. 如權(quán)利要求1所述的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，其特征在于在加工過(guò)程中，所述工具針的側(cè)面與所述找正樣規(guī)的找正面平行。
5. 如權(quán)利要求1所述的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，其特征在于 所述找正樣規(guī)的夾持部分的外徑尺寸與待加工的拉絲模的外徑尺寸相同。
6. —種實(shí)現(xiàn)超聲研磨拋光的方法，利用如權(quán)利要求1所述的側(cè)壓式 超聲研磨拋光裝置實(shí)現(xiàn)，其特征在于(1) 根據(jù)待加工的拉絲?？仔蔚囊?，利用找正樣規(guī)對(duì)工作臺(tái)的角度 和換能器固定座的位置進(jìn)行調(diào)整，使工具針的側(cè)面與找正樣規(guī)的找正面 平行；(2) 使工具針的工作壓力方向與超聲縱波方向相互垂直，并使工具針 的側(cè)面與拉絲模的被加工表面緊貼在一起；(3) 工具針沿箭頭(301)方向往復(fù)擺動(dòng)，對(duì)所述被加工表面起到研磨拋光的作用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置，包括用于產(chǎn)生超聲波的換能器和固定在換能器上方的工具針，其中換能器固定在換能器固定座上，在換能器固定座的一側(cè)具有壓力裝置；工具針頂入找正樣規(guī)內(nèi)，找正樣規(guī)安裝在旋轉(zhuǎn)夾具上，旋轉(zhuǎn)夾具固定在可根據(jù)加工需要調(diào)整角度的工作臺(tái)上；工具針的工作壓力方向與換能器發(fā)出的超聲波的縱波振動(dòng)方向相垂直。本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、性能穩(wěn)定、便于操作。利用本發(fā)明，可以有效降低金剛石拉絲模的加工難度，減少修磨工具針的次數(shù)，消除工具針在修磨時(shí)產(chǎn)生偏差對(duì)加工的影響，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B24B1/04GK101502938SQ200810240469
公開日2009年8月12日 申請(qǐng)日期2008年12月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月22日
發(fā)明者曹鳳國(guó), 黃建宇 申請(qǐng)人:北京迪蒙吉意超硬材料技術(shù)有限公司