具有在線測量功能的微孔超聲加工機(jī)床的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于特種加工設(shè)備技術(shù)，涉及一種具有在線測量功能的微孔超聲加工機(jī)床。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，微孔加工技術(shù)現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)噴嘴、電子計(jì)算機(jī)打印頭、印刷電路板、電視機(jī)障板、天象儀星孔板、航空陀螺儀表元件、飛機(jī)透平葉片以及醫(yī)療器械中的紅血球細(xì)胞過濾器等零部件的加工領(lǐng)城。
[0003]到目前為止，微孔加工的方法約有50種之多，大致可分為機(jī)械加工和特種加工兩大類。各種不同的加工方法各具特色。不同的加工方法適用于不同的材料、精度、粗糙度和微小孔尺寸。
[0004]金剛石、陶瓷、玻璃等硬脆性材料被越來越廣泛的應(yīng)用。特別是金屬微絲的應(yīng)用使金剛石微孔拉拔模具快速發(fā)展，在這種背景下，微孔超聲加工成為了一種很有效的加工方式。
[0005]目前的微孔超聲加工工藝普遍采用模具浮動(dòng)定心的加工方式來實(shí)現(xiàn)加工中心的對準(zhǔn)和加工壓力的調(diào)整。模具浮動(dòng)定心的加工方式，是指待加工模具底部貼于工作臺(tái)面，但不固定，靠工具針來找準(zhǔn)加工中心，并利用彈簧彈力或磁鐵斥力等提供工作壓力。工作壓力的大小通過工具針進(jìn)給量的改變來調(diào)節(jié)。在加工前，靠目測將工具針調(diào)整至工作臺(tái)中心，用工具針針尖頂住模具內(nèi)孔下壓，產(chǎn)生加工壓力，在工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)后進(jìn)行微調(diào)。對于微孔加工，工具針的尺寸較小，工具針和模具很難對中于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，這樣的加工方法在動(dòng)態(tài)調(diào)整中容易出現(xiàn)折針的情況。對于孔徑在0.05_左右的孔采用這種方法還可以勉強(qiáng)進(jìn)行加工，而對于孔徑小于0.03mm的微孔時(shí)，采用這種方法加工中會(huì)頻繁折針，使加工過程無法正常進(jìn)行。而現(xiàn)有技術(shù)中，尚沒有其他更好地解決方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠?qū)ξ⒖准庸み^程進(jìn)行在線測量，并且結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、加工精度高的具有在線測量功能的微孔超聲加工機(jī)床。
[0007]本發(fā)明具有在線測量功能的微孔超聲加工機(jī)床，包括機(jī)床底座、安裝于機(jī)床底座前部的工具針三維調(diào)節(jié)裝置、由工具針三維調(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)其位置的超聲加工組件、安裝在機(jī)床底座中部的模具旋轉(zhuǎn)裝置和用于驅(qū)動(dòng)模具旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)電機(jī)；
所述模具旋轉(zhuǎn)裝置上安裝有能夠調(diào)節(jié)模具位置的模具微調(diào)裝置；
所述超聲加工組件包括有依次連接的超聲換能器、變幅桿和工具針；換能器安裝在用于固定換能器和散熱的換能器固定裝置上；
所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置上連接能夠調(diào)節(jié)超聲加工工作壓力的壓力調(diào)節(jié)裝置；
在機(jī)床底座后部安裝有獨(dú)立于機(jī)床底座的能夠拍攝、測量加工區(qū)域的測量校正裝置。
[0008]所述在線測量校正裝置包括能夠拍攝加工區(qū)域影像的CCD攝像頭和與CCD攝像頭信號連接的CRT屏幕；所述CCD攝像頭能夠通過設(shè)置在模具旋轉(zhuǎn)裝置和模具微調(diào)裝置中間的通孔直接觀察加工區(qū)域；所述CRT屏幕上設(shè)有可調(diào)節(jié)位置的十字叉絲，在調(diào)心過程中作為基準(zhǔn)。
[0009]所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置包括粗調(diào)機(jī)構(gòu)和微調(diào)機(jī)構(gòu)兩級調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；所述粗調(diào)機(jī)構(gòu)包括長度方向位移臺(tái)，可方便地更換超聲系統(tǒng)工具針和裝卡工件。所述微調(diào)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)平移臺(tái)和一個(gè)升降臺(tái)組成，實(shí)現(xiàn)長、寬、高三個(gè)方向的精密調(diào)節(jié)。
[0010]所述模具微調(diào)裝置包括有模具微調(diào)裝置底座和均勻分布于所述調(diào)模具微調(diào)裝置底座的一個(gè)彈簧頂桿和兩個(gè)螺紋頂桿。
[0011]所述壓力調(diào)節(jié)裝置包括均力彈簧組和由動(dòng)導(dǎo)軌和定導(dǎo)軌組成的交叉滾子導(dǎo)軌副；所述定導(dǎo)軌固定于所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置上，所述動(dòng)導(dǎo)軌與換能器相連；所述均力彈簧組由一根均力拉簧和三根均力壓簧組成；所述均力壓簧前端頂于所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置，后端頂于所述動(dòng)導(dǎo)軌的安裝件上；所述拉簧前端連接于所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置，后端連接于所述動(dòng)導(dǎo)軌的安裝件上。
[0012]本發(fā)明的機(jī)床還包括固定于所述CCD攝像頭上的照明裝置，所述照明裝置聚焦于加工區(qū)域。
[0013]本發(fā)明對于現(xiàn)有技術(shù)中，模具浮動(dòng)定心方法在加工孔徑< 0.03mm的微孔時(shí)頻繁折針的問題，提供了一種用于硬脆性材料加工孔徑< 0.03mm的微孔加工的超聲加工裝置。該裝置基于在線測量功能提供了一種將微孔空心與工具針針尖分別對心于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心的調(diào)心方式，利用工具針三維調(diào)節(jié)裝置和模具微調(diào)裝置，能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)空心和工具針針尖與旋轉(zhuǎn)臺(tái)中心位置的重合，提高了加工過程的可靠性；本發(fā)明的機(jī)床整體采用臥式結(jié)構(gòu)，CCD攝像頭可以直接觀察加工區(qū)域，省去了光學(xué)導(dǎo)環(huán)節(jié)，大大地簡化了在線測量裝置的結(jié)構(gòu)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是本發(fā)明所述壓力調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作進(jìn)一步說明。
[0016]如圖1所示，I是機(jī)床底座，在機(jī)床底座I上固定有工具針三維調(diào)節(jié)裝置2和機(jī)床立柱13，在工具針三維調(diào)節(jié)裝置2頂面上裝有壓力調(diào)節(jié)裝置3，和超聲加工組件。超聲加工系統(tǒng)包括換能器4，變幅桿5和工具針6。在機(jī)床立柱上裝有模具旋轉(zhuǎn)裝置8和旋轉(zhuǎn)電機(jī)12。其中旋轉(zhuǎn)電機(jī)12直接驅(qū)動(dòng)模具旋轉(zhuǎn)裝置8轉(zhuǎn)動(dòng)。在模具旋轉(zhuǎn)裝置8上裝有模具微調(diào)裝置7。此外，本發(fā)明的機(jī)床還包括獨(dú)立于機(jī)床底座的在量校正裝置11，用于顯示圖像的CRT屏幕9。CRT屏幕9上設(shè)有可以調(diào)節(jié)的十字叉絲10。
[0017]如圖2所示，所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置2包括粗調(diào)機(jī)構(gòu)和微調(diào)機(jī)構(gòu)兩級調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。粗調(diào)功能由長度方向位移臺(tái)實(shí)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)電機(jī)18帶動(dòng)絲杠和導(dǎo)軌可以做快速、大行程的調(diào)節(jié)，方便地更換超聲系統(tǒng)工具針和裝卡工件。微調(diào)機(jī)構(gòu)由兩個(gè)平移臺(tái)和一個(gè)升降臺(tái)組成，三個(gè)調(diào)節(jié)裝置分別設(shè)置在三個(gè)相互垂直的方向上(長度方向、寬度方向和高度方向)。每個(gè)調(diào)節(jié)裝置設(shè)有一個(gè)用于調(diào)節(jié)手柄，包括長度方向調(diào)節(jié)手柄20、寬度方向調(diào)節(jié)手柄21和高度方向調(diào)節(jié)手柄19。通過轉(zhuǎn)動(dòng)長寬高三個(gè)方向上的調(diào)節(jié)手柄，帶動(dòng)壓力調(diào)節(jié)裝置3、換能器4、變幅桿5和工具針6在長寬高三個(gè)方向上移動(dòng)。長度方向調(diào)節(jié)手柄20用于調(diào)節(jié)工具針6的縱向進(jìn)給并施加工作壓力。寬度方向調(diào)節(jié)手柄21和高度方向調(diào)節(jié)手柄19用于調(diào)節(jié)工具針6在豎直面內(nèi)的位置，使其與模具中心和模具旋轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)中心重合。
[0018]在工具針三維調(diào)節(jié)裝置2的頂面上裝有壓力調(diào)節(jié)裝置3，用于均勻柔和地調(diào)節(jié)工作壓力的大小。工具針三維調(diào)節(jié)裝置2的底面與機(jī)床底座I連接。
[0019]如圖3所示，壓力調(diào)節(jié)裝置3包括均力彈簧組和由動(dòng)導(dǎo)軌15和定導(dǎo)軌14組成的交叉滾子導(dǎo)軌副；所述定導(dǎo)軌14固定于所述工具針三維調(diào)節(jié)裝置上，所述動(dòng)導(dǎo)軌15與