专利名称：一种侧压式超声研磨抛光装置及其方法
技术领域：
本发明涉及一种侧压式超声研磨抛光装置，尤其涉及一种超声工作 压力为侧向的、适合于生产金刚石拉丝模的超声研磨抛光装置，同时也 涉及该装置实现超声研磨抛光的方法，属于特种加工技术领域。
背景技术：
在外力作用下使金属强行通过模具，金属横截面被压縮，并获得所 要求的横截面形状和尺寸的金属加工方法称为拉丝。使金属改变形状、 尺寸的工具称为拉丝模。为了保持金属丝从初始至最终各截面形状和尺 寸一致，拉丝模的材料需要有足够的硬度和耐磨性。常用的拉丝模有金 刚石拉丝模(分天然和人造聚晶金刚石模具)、硬质合金拉丝模(分钨钴 类合金模和钢结硬质合金模)、陶瓷拉丝模(分刚玉陶瓷模和炭化硅陶瓷 模)等。
在目前的拉丝模制造业中，普遍使用超声研磨抛光机。例如在中国
发明专利91107366. 3中介绍了一种利用超声振动的电火花研磨抛光方法 及设备。它利用超声换能器伸长縮短时进行电火花加工，而只在工具与 工件短路瞬时停止加工。该设备包括低压恒流窄脉宽脉冲发生器、超声 波发生器和短路控制器、利用超声波信号的周期或幅值使短路控制信号 只在电极与工件接触瞬间停止脉冲，因此，提高了工效，防止了短路， 改善了工件表面质量，可广泛用于由碳钢、合金钢、硬质合金等导电材 料制作的模具的研磨抛光。
现有的超声研磨抛光机的工作压力全部采用正压式，即工具针与工 件之间的压力方向与超声波纵波振动方向平行。在超声研磨抛光金刚石 拉丝模的过程中， 一般都是以仿形的方式进行的。由于金刚石的硬度远 比工具针(普遍使用45tt钢)高得多，工具针的损耗量也比模具的加工去 量大很多，因此必须频繁进行磨针一加工，反复多次操作才能使拉丝模 的孔形接近工具针的孔形，达到加工的目的。
例如在专利号为ZL 03208758.6的中国实用新型专利中，公开了一 种可在线磨针的半自动超声研磨抛光机。该半自动超声研磨抛光机虽然降低了工具针修磨的难度，提高了修磨的重复精度，节省了装卸工具针 所花费的工时，但仍然延续了传统超声研磨抛光机普遍采用的仿形加工 方式，对工具针修磨角度的精度有绝对的依赖性，没有从实质上摆脱反 复磨针对加工造成的影响，因此对机器本身的结构和与修磨工具针相关 部件的形位精度都有很高的要求。
发明内容
本发明所要解决的第一个问题是提供一种侧压式超声研磨抛光装 置。该装置中的超声工作压力为侧向，尤其适合于生产加工金刚石拉丝 模。
本发明所解决的另外一个问题在于提供一种该侧压式超声研磨抛光 装置实现超声研磨抛光的方法。
为实现上述的发明目的，本发明釆用下述的技术方案
一种侧压式超声研磨抛光装置，包括用于产生超声波的换能器和固 定在所述换能器上方的工具针，其特征在于
所述换能器固定在换能器固定座上，在所述换能器固定座的一侧具 有压力装置；
所述工具针顶入找正样规内，所述找正样规安装在旋转夹具上，所 述旋转夹具固定在可根据加工需要调整角度的工作台上；
所述工具针的工作压力方向与所述换能器发出的超声波的纵波振动 方向相垂直。
其中，所述压力装置推动所述换能器固定座，使换能器固定座产生 轴向力，带动工具针的侧面始终以一定的压力紧贴于所述找正样规的一 侧。
在加工过程中，所述工具针沿箭头301方向往复摆动，其侧面与所 述找正样规的找正面平行。
所述找正样规的夹持部分的外径尺寸与待加工的拉丝模的外径尺寸 相同。
一种实现超声研磨抛光的方法，利用上述的侧压式超声研磨抛光装 置实现，其特征在于
(1)根据待加工的拉丝模孔形的要求，利用找正样规对工作台的角度 和换能器固定座的位置进行调整，使工具针的侧面与找正样规的找正面平行；
(2) 使工具针的工作压力方向与超声纵波方向相互垂直，并使工具针 的侧面与拉丝模的被加工表面紧贴在一起；
(3) 工具针沿箭头301方向往复摆动，对所述被加工表面起到研磨抛 光的作用。
本发明所提供的侧压式超声研磨抛光装置结构简单、成本低、性能 稳定、便于操作。利用本发明，可以有效降低金刚石拉丝模的加工难度， 减少修磨工具针的次数，消除工具针在修磨时产生偏差对加工的影响， 提高生产效率。
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步的说明。 图1为本侧压式超声研磨抛光装置的整体结构示意图； 图2为本侧压式超声研磨抛光装置中的超声工作压力方向及工具针 的损耗示意图3为本侧压式超声研磨抛光装置中的工具针摆动示意图4为本侧压式超声研磨抛光装置中的找正样规的示意图
图5为利用本侧压式超声研磨抛光装置加工拉丝模不同区域时，工
具针的方位示意图。
具体实施例方式
前已述及，现有超声研磨抛光机的工作压力全部采用正压式，即工 具针与工件之间的压力方向与超声波纵波振动方向平行。在本发明中， 将现有研磨机超声加工的工作压力方向改为侧向，即与超声纵波振动方 向相垂直，使工具针的侧面紧贴模具内孔的被加工表面。在此基础上， 增加工具针的往复摆动。在加工过程中，使工具针与工件接触面始终保 持相对运动。为了使加工不受工具针修磨精度的影响，在本侧压式超声 研磨抛光装置中还加入了找正样规、工作台角度调节机构、换能器固定 座X、 Y方向的调节机构等。下面对此展开详细的说明。
如图1所示，在本侧压式超声研磨抛光装置中，用于产生超声波的 换能器8固定在换能器固定座1上。在换能器固定座1的底侧装有使工 具针往复运动的摆动装置2和用于调整换能器固定座X、 Y方向的调节旋 钮10。压力装置9安装在换能器固定座1的一侧。在换能器8的上方固
5定有工具针3。该工具针3向上顶入找正样规7内。找正样规7安装在旋 转夹具6上，根据拉丝模需要加工的实际角度调整工作台4的角度，使 指针位于刻度盘5确定的位置上。由于压力装置9的作用，使换能器固 定座1产生轴向力，带动工具针3的侧面始终以一定的压力紧贴于找正 样规7的一侧，调整X、 Y方向调节旋钮10使二者之间的贴面平行。这 样，无论工具针的角度如何，只要工作空间允许都可以通过上述调整， 达到加工所需角度，换上待加工的金刚石拉丝模就可以进行实际加工。
图2是本侧压式超声研磨抛光装置的超声工作压力方向示意图，其 中箭头201是超声纵波振动方向，箭头202所示为超声工作压力方向， 二者方向垂直。这是与现有超声研磨抛光机之间最明显的不同。正压式 超声加工造成损耗的工具针203形状与侧压式超声加工形成损耗的工具 针204有明显的差异。这是因为正压式超声加工，由于压力方向的制约， 在工件与工具针加工接触面之间不可能产生相对位移，磨损后的工具针 与工件内孔形状贴实，无法继续将其修平，须反复磨针才能继续加工。 而侧压式超声加工在加工过程中，侧压和摆动的结合有效地去除工件被 加工面上的"高点"，同时上述"高点"自动对工具针进行修整，磨损后 的工具针还保持平面形状，仍可以继续使用。从而摆脱了多次磨针对加 工的干扰，提高了加工效率。
图3是工具针的摆动示意图，图中箭头301所指是工具针302往复 运动的方向。连接工具针的换能器固定座具有X、 Y方向及旋转等三个自 由度，侧向压力是靠一组压力装置(为磁斥力装置)9推动换能器固定座 沿轴向运动，带动工具针的单侧顶在模具内孔施压而形成的。力的大小 可以根据加工状况加以调整。工具针的往复摆动是用包括电机，滚珠、 导轨，偏心轮、拨杆组成的摆动装置2，其中电机带动偏心轮旋转顶动拨 杆带动换能器固定座1摆动，从而实现工具针的摆动。工作台4根据模 具内孔角度的不同进行位置调整。利用找正样规，通过与换能器固定座X、 Y方向配合调整可以准确而方便地调出工具针需要的工作角度。在加工过 程中，工具针302始终沿箭头301方向往复摆动，使其参与加工的侧面 始终作用于拉丝模303加工区的"高点"上，由于往复相对运动的存在， 工具针302作用面也不断受到修整而保持平整。这种工具针往复摆动的 方式，是在改变超声加工工作压力方向的基础上提出的一项能减少磨针
6施。
图4为本侧压式超声研磨抛光装置中找正样规的结构示意图，其中 夹持部分401的外径尺寸与拉丝模外径尺寸相同，便于在操作中与待加 工模具相互更换。找正面402为标准加工角度。找正样规的作用在于对 工具针方位的调整确定基准。在操作时，该找正样规根据拉丝模角度调 整工作台4及通过调节X、 Y调节旋钮IO，从而调整工具针的加工角度， 使工具针的侧面与找正面402调整成平行，方能对模具进行加工。
图5为本侧压式超声研磨抛光装置加工拉丝模不同区域时，工具针 的方位示意图。在正面装夹拉丝模具时，通过调整工具针的方位可以加 工压縮区501、定径区502、倒锥区503。这种加工方式可以避免掉头装 夹加工可能出现各区不同心的现象。
本侧压式超声研磨抛光装置在正式加工前，先要待加工的拉丝模孔 形的要求，利用找正样规对工作台角度和换能器固定座的位置进行调整， 使工具针的侧面与找正样规的找正面平行，从而准确而方便地确定工具 针的方位，确定加工角度，不必考虑工具针角度的偏差，并实现不用掉 头装夹就可以分别完成除出口区外整个模具孔形的加工，消除工具针修 磨精度对加工的影响。
在研磨抛光过程中，使工具针的工作压力方向与超声纵波方向相互 垂直，并使工具针的侧面与拉丝模的被加工表面紧贴在一起。这样，工 具针沿箭头301方向往复摆动，在加工过程中始终保持相对运动。在二 者之间的相互作用下， 一方面模具被加工表面的"高点"成为始终被去 除重点，很容易将其去除，从而对被加工表面起到研磨抛光的作用；另 一方面工具针在工件上"高点"的不断修整下，保持了相对平整。从而 减少了对工具针修磨的需求。
以上对本发明所述的侧压式超声研磨抛光装置进行了详细的说明。 对本领域的一般技术人员而言，在不背离本发明实质精神的前提下对它 所做的任何显而易见的改动，都将构成对本发明专利权的侵犯，将承担 相应的法律责任。
权利要求
1. 一种侧压式超声研磨抛光装置，包括用于产生超声波的换能器和固定在所述换能器上方的工具针，其特征在于所述换能器固定在换能器固定座上，在所述换能器固定座的一侧具有压力装置；所述工具针顶入找正样规内，所述找正样规安装在旋转夹具上，所述旋转夹具固定在可根据加工需要调整角度的工作台上；所述工具针的工作压力方向与所述换能器发出的超声波的纵波振动方向相垂直。
2. 如权利要求1所述的侧压式超声研磨抛光装置，其特征在于所述压力装置推动所述换能器固定座，带动工具针的侧面始终以一 定的压力紧贴于所述找正样规的一侧。
3. 如权利要求1所述的侧压式超声研磨抛光装置，其特征在于在加工过程中，所述工具针沿箭头(301)方向往复摆动。
4. 如权利要求1所述的侧压式超声研磨抛光装置，其特征在于在加工过程中，所述工具针的侧面与所述找正样规的找正面平行。
5. 如权利要求1所述的侧压式超声研磨抛光装置，其特征在于 所述找正样规的夹持部分的外径尺寸与待加工的拉丝模的外径尺寸相同。
6. —种实现超声研磨抛光的方法，利用如权利要求1所述的侧压式 超声研磨抛光装置实现，其特征在于(1) 根据待加工的拉丝模孔形的要求，利用找正样规对工作台的角度 和换能器固定座的位置进行调整，使工具针的侧面与找正样规的找正面 平行；(2) 使工具针的工作压力方向与超声纵波方向相互垂直，并使工具针 的侧面与拉丝模的被加工表面紧贴在一起；(3) 工具针沿箭头(301)方向往复摆动，对所述被加工表面起到研磨抛光的作用。
全文摘要
本发明公开了一种侧压式超声研磨抛光装置，包括用于产生超声波的换能器和固定在换能器上方的工具针，其中换能器固定在换能器固定座上，在换能器固定座的一侧具有压力装置；工具针顶入找正样规内，找正样规安装在旋转夹具上，旋转夹具固定在可根据加工需要调整角度的工作台上；工具针的工作压力方向与换能器发出的超声波的纵波振动方向相垂直。本侧压式超声研磨抛光装置结构简单、成本低、性能稳定、便于操作。利用本发明，可以有效降低金刚石拉丝模的加工难度，减少修磨工具针的次数，消除工具针在修磨时产生偏差对加工的影响，提高生产效率。
文档编号B24B1/04GK101502938SQ200810240469
公开日2009年8月12日 申请日期2008年12月22日 优先权日2008年12月22日
发明者曹凤国, 黄建宇 申请人:北京迪蒙吉意超硬材料技术有限公司