專利名稱：超聲打孔機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超聲加工設(shè)備，特別涉及一種對硬脆材料打孔加工的設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，超聲打孔機(jī)的超聲頭全部為固定式，其功率、效率和精度都較低，且均為手 動控制方式。這種設(shè)備主要應(yīng)用在玉石、水晶、瑪瑙、翡翠等珠寶，較低端的硬脆零件加工 中，不能滿足航空航天等電子裝備生產(chǎn)的要求。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明解決了現(xiàn)有超聲打孔機(jī)在對硬脆材料鉆通孔時，容易造成沖擊點(diǎn)周圍的裂 紋和薄型材料邊角破裂的技術(shù)問題，同時將手動變?yōu)樽詣犹岣吡嗽O(shè)備的工作效率。本發(fā)明是通過以下方案解決以上問題的超聲打孔機(jī)，包括數(shù)控銑床、數(shù)控銑床控制器、數(shù)控銑床主軸旋轉(zhuǎn)組件、視覺系統(tǒng) 組件、工業(yè)控制機(jī)、數(shù)控銑床工作臺、穩(wěn)壓電源和超聲波電源，所述的數(shù)控銑床主軸旋轉(zhuǎn)組 件中的主軸中沿軸線設(shè)置有主軸通孔，在主軸通孔的頂端固定設(shè)置有集流環(huán)組件，在主軸 通孔的底端錐形接口中固定設(shè)置有壓電陶瓷換能器的固定套，在壓電陶瓷換能器的固定套 中設(shè)置有壓電陶瓷換能器，壓電陶瓷換能器的下端與鉆頭固定連接在一起，壓電陶瓷換能 器的上端連有兩根壓電陶瓷換能器的電源線，這兩根壓電陶瓷換能器的電源線穿過主軸通 孔分別與集流環(huán)組件上的上集流環(huán)和下集流環(huán)連接，上集流環(huán)和下集流環(huán)與超聲波電源電 連接在一起。在所述的數(shù)控銑床工作臺上設(shè)置有氣懸浮工作臺，氣懸浮工作臺的底座固定設(shè)置 在數(shù)控銑床工作臺上，在底座上設(shè)置有四根垂直設(shè)置的導(dǎo)柱，每根導(dǎo)柱的上端活動套接一 導(dǎo)套，導(dǎo)套的頂端與鉆臺的底面固定連接在一起，在底座的中部固定設(shè)置有氣缸，氣缸的輸 出軸與鉆臺的底面固定連接在一起，在鉆臺的上表面上的左側(cè)邊固定設(shè)置有側(cè)定位塊，在 鉆臺的上表面上的后側(cè)邊固定設(shè)置有后定位塊，在側(cè)定位塊與后定位塊之間設(shè)置有被鉆工 件本發(fā)明的有益效果是超聲打孔機(jī)采用超聲頭旋轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行加工，通過電反饋電路 產(chǎn)生頻率自動跟蹤功能，使超聲電源的頻率隨著換能器的諧振頻率作相應(yīng)的變化，以保證 換能器始終工作在諧振狀態(tài)，使諧振效果達(dá)到最佳；配備視覺系統(tǒng)進(jìn)行精確定位，保證了 設(shè)備具有很高的定位精度；采用氣浮臺控制技術(shù)，可以有效地降低碎片率，并提高表面光潔度。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是本發(fā)明的主軸旋轉(zhuǎn)組件的結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本發(fā)明的集流環(huán)組件的結(jié)構(gòu)示意圖[0011]圖4是本發(fā)明的氣懸浮工作臺的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
超聲打孔機(jī)，包括數(shù)控銑床1、數(shù)控銑床控制器2、數(shù)控銑床主軸旋轉(zhuǎn)組件3、視覺 系統(tǒng)組件4、工業(yè)控制機(jī)5、數(shù)控銑床工作臺6、穩(wěn)壓電源8和超聲波電源9，所述的數(shù)控銑床 主軸旋轉(zhuǎn)組件3中的主軸中沿軸線設(shè)置有主軸通孔14，在主軸通孔14的頂端固定設(shè)置有 集流環(huán)組件15，在主軸通孔14的底端錐形接口 13中固定設(shè)置有壓電陶瓷換能器的固定套 12，在壓電陶瓷換能器的固定套12中設(shè)置有壓電陶瓷換能器10，壓電陶瓷換能器10的下端 與鉆頭11固定連接在一起，壓電陶瓷換能器10的上端連有兩根壓電陶瓷換能器的電源線 16，這兩根壓電陶瓷換能器的電源線穿過主軸通孔14分別與集流環(huán)組件15上的上集流環(huán) 17和下集流環(huán)18連接，上集流環(huán)17和下集流環(huán)18與超聲波電源9電連接在一起。在所述的數(shù)控銑床工作臺6上設(shè)置有氣懸浮工作臺7，氣懸浮工作臺7的底座19 固定設(shè)置在數(shù)控銑床工作臺6上，在底座19上設(shè)置有四根垂直設(shè)置的導(dǎo)柱20，每根導(dǎo)柱20 的上端活動套接一導(dǎo)套21，導(dǎo)套21的頂端與鉆臺22的底面固定連接在一起，在底座19的 中部固定設(shè)置有氣缸23，氣缸23的輸出軸24與鉆臺22的底面固定連接在一起，在鉆臺22 的上表面上的左側(cè)邊固定設(shè)置有側(cè)定位塊25，在鉆臺22的上表面上的后側(cè)邊固定設(shè)置有 后定位塊26，在側(cè)定位塊25與后定位塊26之間設(shè)置有被鉆工件27。在氣浮工作臺上安裝硬脆性工件，數(shù)控銑床控制器2設(shè)置在自動運(yùn)行程序上。按 下運(yùn)行程序按鈕后，視覺系統(tǒng)組件4對硬脆性工件27左、右上角進(jìn)行拍照，工控機(jī)5運(yùn)算程 序分析照片得出工件在數(shù)控銑床控制器2坐標(biāo)系下的精確坐標(biāo)，并將坐標(biāo)傳輸給數(shù)控銑床 控制器2。數(shù)控銑床控制器2在工件左角頂點(diǎn)為原點(diǎn)，左、右角頂點(diǎn)連線為X軸的坐標(biāo)系下 進(jìn)行自動定位加工。主軸旋轉(zhuǎn)組件3與超聲波電源9、數(shù)控銑床控制器2、氣懸浮工作臺7 相配合實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)超聲加工。超聲打孔機(jī)是屬于旋轉(zhuǎn)超聲加工設(shè)備中的一種，它的超聲頭在工作時會隨著主軸 旋轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)超聲加工是在傳統(tǒng)超聲加工的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它與傳統(tǒng)超聲加工的不同之 處在于工具在作超聲振動的同時附加了旋轉(zhuǎn)運(yùn)動；工具由金屬粉末和人造金剛石或立方 氮化硼磨料按一定比例燒結(jié)而成；將冷卻水而不是磨料懸浮液輸入到工具和工件表面之 間。旋轉(zhuǎn)超聲加工的原理實(shí)質(zhì)是將超聲振動工具的錘擊運(yùn)動和工具旋轉(zhuǎn)的磨削作用結(jié)合在 一起是傳統(tǒng)超聲加工和金剛石磨削材料去除機(jī)理的復(fù)合。它包括錘擊(在超聲振動下的壓 痕和碎裂)、磨蝕(切削工具的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動可以看作是磨削過程)和拋蝕(在超聲振動和工具 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的同時產(chǎn)生的)等作用。在這種加工方式作用下，工件表面層在高頻超聲振動下 產(chǎn)生疲勞，從而容易被磨削去除，且加工壓力較小，大大提高了工作效率。超聲打孔機(jī)解決了超聲振動系統(tǒng)諧振設(shè)計制造技術(shù)、視覺系統(tǒng)精確定位技術(shù)、氣 浮平臺控制等關(guān)鍵技術(shù)，設(shè)備不僅能實(shí)現(xiàn)打孔的功能，還能進(jìn)行銑削圖形及盲孔的加工，大 大拓寬了加工范圍，提高了加工精度和加工速度，加工范圍包括硅片、陶瓷基板、光學(xué)玻璃、 石英等材料，可以廣泛應(yīng)用于薄、厚膜基板的制造、半導(dǎo)體制造、航空航天、光學(xué)玻璃制造等 行業(yè)。
權(quán)利要求一種超聲打孔機(jī)，包括數(shù)控銑床(1)、數(shù)控銑床控制器(2)、數(shù)控銑床主軸旋轉(zhuǎn)組件(3)、視覺系統(tǒng)組件(4)、工業(yè)控制機(jī)(5)、數(shù)控銑床工作臺(6)、穩(wěn)壓電源(8)和超聲波電源(9)，其特征在于，所述的數(shù)控銑床主軸旋轉(zhuǎn)組件(3)中的主軸中沿軸線設(shè)置有主軸通孔(14)，在主軸通孔(14)的頂端固定設(shè)置有集流環(huán)組件(15)，在主軸通孔(14)的底端錐形接口(13)中固定設(shè)置有壓電陶瓷換能器的固定套(12)，在壓電陶瓷換能器的固定套(12)中設(shè)置有壓電陶瓷換能器(10)，壓電陶瓷換能器(10)的下端與鉆頭(11)固定連接在一起，壓電陶瓷換能器(10)的上端連有兩根壓電陶瓷換能器的電源線(16)，這兩根壓電陶瓷換能器的電源線穿過主軸通孔(14)分別與集流環(huán)組件(15)上的上集流環(huán)(17)和下集流環(huán)(18)連接，上集流環(huán)(17)和下集流環(huán)(18)與超聲波電源(9)電連接在一起。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲打孔機(jī)，其特征在于，在所述的數(shù)控銑床工作臺(6) 上設(shè)置有氣懸浮工作臺(7)，氣懸浮工作臺(7)的底座(19)固定設(shè)置在數(shù)控銑床工作臺 (6)上，在底座(19)上設(shè)置有四根垂直設(shè)置的導(dǎo)柱(20)，每根導(dǎo)柱(20)的上端活動套接 一導(dǎo)套(21)，導(dǎo)套(21)的頂端與鉆臺(22)的底面固定連接在一起，在底座(19)的中部固 定設(shè)置有氣缸(23)，氣缸(23)的輸出軸(24)與鉆臺(22)的底面固定連接在一起，在鉆臺 (22)的上表面上的左側(cè)邊固定設(shè)置有側(cè)定位塊(25)，在鉆臺(22)的上表面上的后側(cè)邊固 定設(shè)置有后定位塊(26)，在側(cè)定位塊(25)與后定位塊(26)之間設(shè)置有被鉆工件(27)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超聲打孔機(jī)，解決了現(xiàn)有超聲打孔機(jī)在對硬脆材料鉆通孔時，容易造成沖擊點(diǎn)周圍的裂紋和薄型材料邊角破裂的技術(shù)問題。包括數(shù)控銑床(1)、數(shù)控銑床控制器(2)、設(shè)置有主軸通孔(14)的數(shù)控銑床主軸旋轉(zhuǎn)組件(3)、視覺系統(tǒng)組件(4)、工業(yè)控制機(jī)(5)、數(shù)控銑床工作臺(6)、穩(wěn)壓電源(8)和超聲波電源(9)，在主軸通孔(14)的頂端固定設(shè)置有集流環(huán)組件(15)，在主軸通孔(14)的底端錐形接口(13)中固定設(shè)置有壓電陶瓷換能器的固定套(12)和壓電陶瓷換能器(10)，壓電陶瓷換能器(10)的下端與鉆頭(11)固定連接在一起。本實(shí)用新型可以廣泛應(yīng)用于薄、厚膜基板的制造、半導(dǎo)體制造、航空航天等行業(yè)。
文檔編號B23P23/02GK201625865SQ20102013912
公開日2010年11月10日 申請日期2010年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者吳楠, 吳洪坤, 孫曉波, 岳軍, 張謹(jǐn), 李云峰, 李俊嶺, 李永珍, 楊杰, 梁麗娟, 牛進(jìn)毅, 王莉, 胡文平, 苗俊芳, 苗澤志, 馬斌 申請人:中國電子科技集團(tuán)公司第二研究所