[发明专利]超声波尺寸加工设备

说明书

本发明可用于机械制造业、仪器仪表业及其它使用硬质脆性材料的工业，用来对零件例如单晶体和多晶体制成的零件进行超声波尺寸加工。

在机械制造工业当今发展的情况下，采用刀具相对工件移动的特殊机构（压紧机构），或者采用考虑了具体零件加工特点的特殊伺服系统，是可以保证对零件进行超声波尺寸加工的高质量和高生产率的这种压紧机构可用来在工具和工件之间产生必要的压力，并在切削过程中保持这一压力。

最初采用的超声波加工机床装有带配重的压紧机构，压紧力是由超声头与配重的重量差产生的，配重悬吊在搭装于滑轮组上的柔性条带上，或者安装在杠杆上，有时这样的系统也用来完成工作台的进给动作。压紧力的改变可以用更换配重，或者沿杠杆移动配重的方法来实现（例如，可参看美国专利NO.2580716，Cl 219-121，1951公布;以及Л，洛津伯尔格等著超声波切削，莫斯科，苏联科学院出版社，1962，第159页）。

但是，这类超声波加工机床，由于惯性大和力的传递系统存在很大的摩擦力，所以没有足够的压紧力动态变化的范围，并且也没有足够小的压紧力增量，而这种增量对于单晶体小零件加工是必要的。

已知一种外国公司制造的超声波加工机床，它的压紧机构采用平衡弹簧〔参看B.C.马尔盖林等著《超声波加工机床》（国外超声波加工机床结构的评述），中央自动化和机械制造科技情报所，莫斯科，1963，第40页〕。这种机床的优点是结构紧凑，灵敏度相当高。但其特点是在整个加工过程中压紧力不固定，并且也不能按照规定的程序在宽大的范围内调整压紧力。

许多外国机床采用压紧力调整器，这种调整器中装有周期性启动的电机（例如，可参看美国专利NO.2942383，CL.175-108，1957公布）。电机通过蜗杆传动装置压挤用来平衡超声头的弹簧，并且压紧力等于超声头重量和弹簧压缩力的差值。此外，还设有与滑行螺母一起移动的触头（螺母在螺杆转动时通过蜗杆传动装置移动），这种触头在与超声头上的挡块接触时即切断电路;在加工工件时，超声头下降，触头断开。

但是，采用弹簧会引起压紧机构的灵敏度不均匀，并且对于加工晶体的实际目标来说，这样的灵敏度也是不够的。

在4772型超声波加工机床的第一个样机中，采用了比较完善的方案，这种型号的机床在1958年布鲁塞尔博览会上展览过。在这种机床中，采用了感应式传感器以取代触头，然而这种机床加工的缺点依然如前那样。

还有一种带有螺管线圆型压紧调整器的超声波加工机床（例如，可参见苏联专利证书NO.114937，以及А.Л.里甫希茨等著“4772型万能超声波加工机床”，《机床与工具》，1959年，第六期，第10～12页），在这种机床上，压紧力是用螺管线圈的拉力进行调整的，而线圈的心部为配重或配重的滑块。

采用螺管线圈的这种机床的缺点是灵敏度低，而且在整个加工过程中的压紧力是非线性的。

此外，还有一种超声波加工机床的压紧机构，它装有使用电机的压紧调整器，此电机在制动状况下工作（例如，可参见苏联专利证书NO.117882，1957年）。异步伺服电机通过减速器和齿条传动装置驱动装有超声头的滑块。电机在这样的状况下工作，即电机在停止时继续产生扭矩，也就是说，继续产生使工具压靠工件的作用力（电机如同一个扭紧状态的螺旋弹簧）。

但是，这种压紧系统由于存在着很大的摩擦力，所以就压紧力来看，灵敏度是低的。

4Б772型超声波加工机床最接近于在技术上提出的和要求达到的结果，这种机床的主轴借助于配重和平衡杆得到平衡，但留有约5～6.5千克的剩余重量（例如，参看А.И.马尔科夫著《难加工工材料的超声波切削》，莫斯科，机械制造工业出版社，1968年第81和387页）。配重沿平衡杆移动，以补偿剩余重量。

但是，这种机床在压紧机构中存在着很大的摩擦力和机械系统惯性，所以压紧机构和压紧力调整的灵敏度低，压紧力的调整范围窄小（约为40∶1），这种情况是由结构设计决定的，此外，这种机床在实现超声波尺寸加工过程的自动化方面会复杂化，生产率也低。

本发明的基本任务，是研制一种对晶体进行超声波尺寸加工的设备，它的进给机构和给定压紧力的机构应能提高用复杂成形工具加工单晶体和多晶体的生产率和质量。