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，同時也 涉及該裝置實現(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強行通過模具，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。例如在中國
發(fā)明專利91107366. 3中介紹了一種利用超聲振動的電火花研磨拋光方法 及設(shè)備。它利用超聲換能器伸長縮短時進行電火花加工，而只在工具與 工件短路瞬時停止加工。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、利用超聲波信號的周期或幅值使短路控制信號 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方向平行。在超聲研磨拋光金剛石 拉絲模的過程中， 一般都是以仿形的方式進行的。由于金剛石的硬度遠 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，達到加工的目的。
例如在專利號為ZL 03208758.6的中國實用新型專利中，公開了一 種可在線磨針的半自動超聲研磨拋光機。該半自動超聲研磨拋光機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 所花費的工時，但仍然延續(xù)了傳統(tǒng)超聲研磨拋光機普遍采用的仿形加工 方式，對工具針修磨角度的精度有絕對的依賴性，沒有從實質(zhì)上擺脫反 復(fù)磨針對加工造成的影響，因此對機器本身的結(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問題是提供一種側(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問題在于提供一種該側(cè)壓式超聲研磨拋光 裝置實現(xiàn)超聲研磨拋光的方法。
為實現(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 方向相垂直。
其中，所述壓力裝置推動所述換能器固定座，使換能器固定座產(chǎn)生 軸向力，帶動工具針的側(cè)面始終以一定的壓力緊貼于所述找正樣規(guī)的一 側(cè)。
在加工過程中，所述工具針沿箭頭301方向往復(fù)擺動，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)對工作臺的角度 和換能器固定座的位置進行調(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，對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產(chǎn)生偏差對加工的影響， 提高生產(chǎn)效率。


下面結(jié)合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步的說明。 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，工
具針的方位示意圖。
具體實施例方式
前已述及，現(xiàn)有超聲研磨拋光機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方向平行。在本發(fā)明中， 將現(xiàn)有研磨機超聲加工的工作壓力方向改為側(cè)向，即與超聲縱波振動方 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。在加工過程中，使工具針與工件接觸面始終保 持相對運動。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)、工作臺角度調(diào)節(jié)機構(gòu)、換能器固定 座X、 Y方向的調(diào)節(jié)機構(gòu)等。下面對此展開詳細的說明。
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)運動的擺動裝置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際角度調(diào)整工作臺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，無論工具針的角度如何，只要工作空間允許都可以通過上述調(diào)整， 達到加工所需角度，換上待加工的金剛石拉絲模就可以進行實際加工。
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。這是因為正壓式超聲加工，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)生相對位移，磨損后的工具針 與工件內(nèi)孔形狀貼實，無法繼續(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程中，側(cè)壓和擺動的結(jié)合有效地去除工件被 加工面上的"高點"，同時上述"高點"自動對工具針進行修整，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加 工的干擾，提高了加工效率。
圖3是工具針的擺動示意圖，圖中箭頭301所指是工具針302往復(fù) 運動的方向。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推動換能器固定座 沿軸向運動，帶動工具針的單側(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)擺動是用包括電機，滾珠、 導(dǎo)軌，偏心輪、撥桿組成的擺動裝置2，其中電機帶動偏心輪旋轉(zhuǎn)頂動撥 桿帶動換能器固定座1擺動，從而實現(xiàn)工具針的擺動。工作臺4根據(jù)模 具內(nèi)孔角度的不同進行位置調(diào)整。利用找正樣規(guī)，通過與換能器固定座X、 Y方向配合調(diào)整可以準確而方便地調(diào)出工具針需要的工作角度。在加工過 程中，工具針302始終沿箭頭301方向往復(fù)擺動，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"上，由于往復(fù)相對運動的存在， 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為標準加工角度。找正樣規(guī)的作用在于對 工具針方位的調(diào)整確定基準。在操作時，該找正樣規(guī)根據(jù)拉絲模角度調(diào) 整工作臺4及通過調(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，方能對模具進行加工。
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，工具針 的方位示意圖。在正面裝夾拉絲模具時，通過調(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)對工作臺角度和換能器固定座的位置進行調(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，并實現(xiàn)不用掉 頭裝夾就可以分別完成除出口區(qū)外整個模具孔形的加工，消除工具針修 磨精度對加工的影響。
在研磨拋光過程中，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，在加工過程中始終保持相對運動。在二 者之間的相互作用下， 一方面模具被加工表面的"高點"成為始終被去 除重點，很容易將其去除，從而對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"的不斷修整下，保持了相對平整。從而 減少了對工具針修磨的需求。
以上對本發(fā)明所述的側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置進行了詳細的說明。 對本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實質(zhì)精神的前提下對它 所做的任何顯而易見的改動，都將構(gòu)成對本發(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所述換能器固定座，帶動工具針的側(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程中，所述工具針沿箭頭(301)方向往復(fù)擺動。
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)對工作臺的角度 和換能器固定座的位置進行調(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，對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方向相垂直。本側(cè)壓式超聲研磨拋光裝置結(jié)構(gòu)簡單、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產(chǎn)生偏差對加工的影響，提高生產(chǎn)效率。
文檔編號B24B1/04GK101502938SQ200810240469
公開日2009年8月12日 申請日期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, 黃建宇 申請人:北京迪蒙吉意超硬材料技術(shù)有限公司