珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，包括有超声波发生器、超声波换能器、变幅杆、工具头、机架、工具头升降机构、X-Y十字工作台和工作台升降机构、磨料液收集池、装夹机构、磨料悬浮液供应系统构成。超声波发生器与超声波换能器电连接，超声波换能器、变幅杆和工具头依次连接。超声波换能器将超声波发生器产生的电能转换成机械振荡能，并传递给工具头。工具头与被加工工件之间有磨料液，工具头将超声振动传给磨料液，磨料液对加工工件进行加工。磨料液由磨料悬浮液供应系统提供。本装置能有效减少了珍珠、珠核钻孔和刻槽产生的分层裂开或破裂，扩大了新型珠核材料的选择范围，加工质量高，加工定位、装夹简单。
【专利说明】珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种钻孔和刻槽装置，具体是一种珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽
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【背景技术】
[0002]珍珠钻孔是串珠、固定等加工的需要，是珍珠加工前处理工艺的重要环节之一。为了提高有核珍珠成珠率和珍珠质量，一种有效的方法是在珠核上刻一个凹槽，该凹槽能使植入的外套膜小片与珠核间不易发生位移，而且小片不易发生卷折，可显著提高成珠率和减少尾巴珠的比例。目前珍珠钻孔方式主要是机械式，典型的结构是由小型电机驱动钨钢针旋转，利用脚踏夹珠，手推进针的方法实现钻孔。由于一般的珠核材料如蛘壳，是层状构造，硬度和热膨胀系数具有各向异性，机械钻孔过程中机械力直接作用于珍珠上，伴随生热，珠核容易发生分层裂开或破裂。近年来，一些新型的珠核材料被采用，如白云岩、硬玉岩，但白云岩珠核珍珠机械钻孔易产生边崩，硬玉岩珠核硬度极大，几乎无法用机械式钻孔。珍珠珠核较小，直径在1mm以内，如要在珠核表面上刻2.5X2.5X0.8mm的凹槽，机械式钻孔很难实现。超声波钻孔是通过将超声波发生器产生的20KHz的电信号转换成为高频机械振荡能,通过变幅杆(振幅放大棒)使固定在变幅杆端部的工具产生超声振动,迫使工具和工件之间的磨料悬浮液高速撞击和抛磨，从而对工件进行加工。超声波钻孔适合于玻璃、陶瓷、石材和石英等脆硬材料。超声波加工技术目前还没有应用于珍珠钻孔、刻槽加工中，其原因是:珍珠钻孔位置具有选择性，通常在小凸起、小黑点和平头等瑕疵上，且珍珠钻孔精度要求高，现有超声波设备在珍珠装夹、位置调整上不能满足珍珠钻孔要求；除此之夕卜，对于珠核刻槽，普通的打孔针很难雕刻出所需凹槽的形状，且效率低下。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于:提供一种用于珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽的装置，克服机械钻孔导致的层裂和破损问题，采用超声波加工，扩大新型珠核材料的选择范围，使其适用于脆硬性珍珠和珠核的加工，特别是珠核刻槽加工，要求能加工定位、装夹操作简单方便，提高加工效率。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是:
[0005]一种珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:它主要有超声波发生器、超声波换能器、变幅杆、工具头、机架、工具头升降机构、X-Y十字工作台和工作台升降机构、磨料液收集池、装夹机构、磨料悬浮液供应系统构成，所述工作台升降机构和工具头升降机构设在机架上，X-Y十字工作台设在工作台升降机构上，超声波发生器与超声波换能器电连接，所述超声波换能器、变幅杆和工具头依次连接，工具头升降机构用以带动工具头升降，磨料液收集池设在X-Y十字工作台上，装夹机构设在磨料液收集池内，所述磨料悬浮液供应系统向装夹在装夹机构内的被加工工件喷洒磨料液，超声波换能器将超声波发生器产生的电能转换成机械振荡能，并通过变幅杆传递给工具头，工具头将机械振荡能传给磨料液，磨料液对加工工件进行加工。
[0006]所述的超声波换能器和变幅杆安装在固定筒内，固定筒通过固定支架连接在工具头升降机构的立式滑动导轨上。
[0007]所述工具头是由软质材料制成的实心针或空心针结构，在被加工的珠核表面上刻凹槽所用的工具头要加工成与凹槽一致的形状和大小。
[0008]所述机架由立柱和底板构成，立柱设在底板上。
[0009]所述的工具头升降机构由立式固定导轨、立式滑动导轨和立式升降手轮构成，立式固定导轨安装在立柱上，立式滑动导轨通过立式升降手轮沿着立式固定导轨上下移动，以调整工具头与被加工工件的相对高度。
[0010]所述工作台升降机构由偏心轮轴、偏心轮、轴承、支承座、升降套筒和工作台升降手轮构成，所述支承座设在底板上，偏心轮轴通过轴承安装在支承座上，偏心轮设在偏心轮轴上，升降套筒支撑在偏心轮上，工作台升降手轮设在偏心轮轴的一端部。
[0011 ] 所述X-Y十字工作台主要由X方向导轨副和Y方向导轨副构成，所述Y方向导轨副连接在工作台升降机构的升降套筒上，所述磨料液收集池设在X方向导轨副上，通过转动X方向移动手轮和Y方向移动手轮可使磨料液收集池产生X和Y方向的位移，以调整工件和工具头的水平相对位置。
[0012]所述装夹机构由上模板、下模板和模板座构成，上模板上排列有圆孔，下模板上排列有凹坑，圆孔和凹坑对应，所述上模板上设有定位销，所述下模板上设有与定位销相适配的定位孔，上模板和下模板将被加工工件夹住，并用螺钉将上模板和下模板固定在模板座上。
[0013]所述的磨料悬浮液供应系统包括磨料液容器、搅拌器、球阀、抽水泵、水管、喷嘴和球阀，所述的磨料液容器上设有料口，底部有抽水孔，料口用于添加水和磨料，搅拌器设在磨料液容器上，用于搅拌磨料液容器中的悬浮液，抽水泵将磨料液从磨料液容器的抽水孔抽出，经水管和球阀，由喷嘴喷洒在被加工工件上。
[0014]所述的磨料液容器上设有回流孔，所述的磨料液收集池通过回流管与回流孔相连通。
[0015]本实用新型的有益效果:
[0016]1、减少了珍珠、珠核钻孔和刻槽的分层裂开或破裂:机械式钻孔破损率在3%左右，超声波钻孔和刻槽基本无破损。
[0017]2、扩大了珠核材料的选择范围:由于现有珠核材料如贝壳，资源减少，或受到法律保护，寻求新的珠核材料势在必行。新的珠核材料有的脆性更大，有的硬度极高，普通钻孔或刻槽方法不能满足珍珠加工需要。上述磨料液超声波加工方式，适合于各种脆硬材料钻孔或刻槽。因此扩大了珠核材料的选择范围。
[0018]3、提高了加工质量:磨料液超声波加工主要靠微小磨粒瞬时的局部冲击作用，因此加工精度高，表面质量好，且工件表面受到的宏观作用力很小，加工时生热少，被加工表面无残余应力、烧伤等现象。
[0019]4、定位、装夹简单:X-Y十字工作台和工具头升降机构具有调整工件和工具头空间相对位置的功能，方便确定钻孔或刻槽位置；采用模板装夹珍珠或珠核，珍珠或珠核能良好固定在模板中，且一次可装夹多粒，操作简单方便。
[0020]5、刻槽效率高:采用与凹槽形状一致的整体式工具头，一次进给即完成刻槽加工，效率高。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细说明:
[0022]图1为本实用新型的结构示意图；
[0023]图2为本实用新型工作台升降机构剖视图；
[0024]图3为本实用新型装夹机构示意图；
[0025]图4为本实用新型装夹机构的立体示意图；
[0026]图5为本实用新型刻凹槽所用的工具头及珠核的示意图。
[0027]图中标号说明如下:1、超声波发生器；2、超声波换能器；3、变幅杆；4、工具头；5、立柱；6、底板；7、立式升降手轮；8、立式固定导轨；9、立式滑动导轨；10、固定筒；11、固定支架；12、锁紧手柄；13、X方向导轨副；14、Y方向导轨副；15、Χ方向移动手轮；16、Υ方向移动手轮；17、支承座；18、升降套筒；19、工作台升降手轮；20、装夹机构；21、磨料液容器；22、搅拌器；23、料口 ；24、球阀；25、抽水泵；26、水管；27、喷嘴；28球阀；29、磨料液收集池；30、回流管；31、偏心轮轴；32偏心轮；33、轴承；34、上模板；35、下模板；36、定位销；37、定位孔；38、圆孔；39、凹坑；40珍珠或珠核；41、模板座；42螺钉；43、回流孔；44、抽水孔；45、刻凹槽所用的工具头；46、珠核表面的凹槽。
【具体实施方式】
[0028]如图1所示，本实用新型装置由超声波发生器1、超声波换能器2、变幅杆3、工具头4、机架、工具头升降机构、X-Y十字工作台和工作台升降机构、磨料液收集池、装夹机构、磨料悬浮液供应系统构成。超声波发生器I与超声波换能器2电连接，超声波换能器2、变幅杆3和工具头4依次连接。超声波换能器2将超声波发生器I产生的电能转换成机械振荡能，并传递给工具头4。工具头4与被加工工件之间有磨料液，工具头将超声振动传给磨料液，磨料液对加工工件进行加工。磨料液由磨料悬浮液供应系统提供。
[0029]所述超声波换能器2和变幅杆3安装在固定筒10内，固定筒10通过固定支架11连接在工具头升降机构的立式滑动导轨9上，固定筒10与固定支架11通过锁紧手柄12锁紧。
[0030]所述工具头4 一般采用实心针或空心针的结构形式。超声波加工适合脆硬材料加工，但工具头并不需要硬质材料，可以用较软的材料制成。
[0031]所述机架由立柱5和底板6连接构成，立柱5设在底板6上。
[0032]所述工具头升降机构由立式固定导轨8、立式滑动导轨9、立式升降手轮7构成，立式固定导轨8安装在立柱5上。转动立式升降手轮7，立式滑动导轨9沿着立式固定导轨8移动，从而带动工具头4升降，以调整工具头4与被加工工件的相对高度。
[0033]所述X-Y十字工作台由X方向导轨副13和Y方向导轨副14构成，所述磨料液收集池29设在X方向导轨副13上，Y方向导轨副14设在工作台升降机构的升降套筒18上，通过转动X方向移动手轮15和Y方向移动手轮16可使磨料液收集池29产生X和Y方向的位移，以调整工件和工具头4的水平相对位置，确定钻孔位置。
[0034]所述工作台升降机构如图2所示，由偏心轮轴31、偏心轮32、轴承33、支承座17、升降套筒18和工作台升降手轮19构成，旋转工作台升降手轮19可使整个工作台上下位移，完成工件加工进给和退出。工作台升降机构固定在机架的底板6上。
[0035]如图3、4所示，所述装夹机构20由上模板34、下模板35和模板座41构成，上模板上排列有圆孔38，下模板上排列有凹坑39，圆孔38和凹坑39对应，所述上模板上设有定位销36，所述下模板上设有与定位销36相适配的定位孔37，上模板34和下模板35将被加工工件夹住，并用螺钉42将上模板34和下模板35固定在模板座41上。
[0036]如图5所示，在珠核表面上刻凹槽所用的工具头45要加工成与珠核表面的凹槽46一致的形状和大小。
[0037]如图1所示，所述的磨料悬浮液供应系统包括磨料液容器21搅拌器22、球阀24、抽水泵25、水管26、喷嘴27和球阀28，所述的磨料液容器21上设有料口 23，底部有抽水孔44，料口 23用于添加水和磨料，搅拌器22设在磨料液容器21上，用于搅拌磨料液容器21中的悬浮液，抽水泵25将磨料液从磨料液容器21的抽水孔44抽出，经水管26和球阀28，由喷嘴27喷洒在被加工工件上。所述的磨料液容器21上设有回流孔43，所述的磨料液收集池29通过回流管30与回流孔43相连通。
[0038]以上所述是本实用新型的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:它主要有超声波发生器、超声波换能器、变幅杆、工具头、机架、工具头升降机构、X-Y十字工作台和工作台升降机构、磨料液收集池、装夹机构、磨料悬浮液供应系统构成，所述工作台升降机构和工具头升降机构设在机架上，X-Y十字工作台设在工作台升降机构上，超声波发生器与超声波换能器电连接，所述超声波换能器、变幅杆和工具头依次连接，工具头升降机构用以带动工具头升降，磨料液收集池设在X-Y十字工作台上，装夹机构设在磨料液收集池内，所述磨料悬浮液供应系统向装夹在装夹机构内的被加工工件喷洒磨料液，超声波换能器将超声波发生器产生的电能转换成机械振荡能，并通过变幅杆传递给工具头，工具头将机械振荡能传给磨料液，磨料液对加工工件进行加工。
2.根据权利要求1所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述的超声波换能器和变幅杆安装在固定筒内，固定筒通过固定支架连接在工具头升降机构的立式滑动导轨上。
3.根据权利要求1所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述工具头是由软质材料制成的实心针或空心针结构，在被加工的珠核表面上刻凹槽所用的工具头要加工成与凹槽一致的形状和大小。
4.根据权利要求1所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述机架由立柱和底板构成，立柱设在底板上。
5.根据权利要求4所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述的工具头升降机构由立式固定导轨、立式滑动导轨和立式升降手轮构成，立式固定导轨安装在立柱上，立式滑动导轨通过立式升降手轮沿着立式固定导轨上下移动，以调整工具头与被加工工件的相对高度。
6.根据权利要求4所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述工作台升降机构由偏心轮轴、偏心轮、轴承、支承座、升降套筒和工作台升降手轮构成，所述支承座设在底板上，偏心轮轴通过轴承安装在支承座上，偏心轮设在偏心轮轴上，升降套筒支撑在偏心轮上，工作台升降手轮设在偏心轮轴的一端部。
7.根据权利要求6所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述X-Y十字工作台主要由X方向导轨副和Y方向导轨副构成，所述Y方向导轨副连接在工作台升降机构的升降套筒上，所述磨料液收集池设在X方向导轨副上，通过转动X方向移动手轮和Y方向移动手轮可使磨料液收集池产生X和Y方向的位移，以调整工件和工具头的水平相对位置。
8.根据权利要求1所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述装夹机构由上模板、下模板和模板座构成，上模板上排列有圆孔，下模板上排列有凹坑，圆孔和凹坑对应，所述上模板上设有定位销，所述下模板上设有与定位销相适配的定位孔，上模板和下模板将被加工工件夹住，并用螺钉将上模板和下模板固定在模板座上。
9.根据权利要求6所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述的磨料悬浮液供应系统包括磨料液容器、搅拌器、球阀、抽水泵、水管、喷嘴和球阀，所述的磨料液容器上设有料口，底部有抽水孔，料口用于添加水和磨料，搅拌器设在磨料液容器上，用于搅拌磨料液容器中的悬浮液，抽水泵将磨料液从磨料液容器的抽水孔抽出，经水管和球阀，由喷嘴喷洒在被加工工件上。
10.根据权利要求9所述的珍珠、珠核超声波钻孔和刻槽装置，其特征在于:所述的磨料液容器上设有回流孔，所述的磨料液收集池通过回流管与回流孔相连通。
【文档编号】B28D1/22GK204221530SQ201420673499
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月13日 优先权日:2014年11月13日
【发明者】鄢奉林, 童银洪, 尹团 申请人:广东海洋大学