第四代精密集成化壓電式超音波加工機是北京市電加工研究所於1991年底最先研製成功,並很快套用於金剛石拉絲模具製造領域。
金剛石拉絲模具及其設備的變革,第四代精密集成化壓電式超音波加工機的研製,第四代機型與第三代機型,
金剛石拉絲模具及其設備的變革
第一代為機械研磨式,採用機械研磨的方式製造和維修金剛石拉絲模具,此方式的效率極低,磨出的模具孔型差,目前已很少採用。
第二代為電子管磁致伸縮式,將電子管放大器提供的電信號,通過磁致伸縮式換能器轉換成機械能,用來研磨金剛石模具。此類機型的缺點是磁致伸縮式換能器的轉換效率太低,且需要外接循環冷卻水對其冷卻。設備故障率高,目前使用的廠家不多。
第三代為電晶體壓電式,將電晶體電源提供的電信號通過壓電陶瓷換能器轉換成機械振動,它的優點是壓電陶瓷轉換效率高,且不需要外加冷卻系統。設備體積減少,到目前為止此種機型套用最多,逐步取代老式機械研磨機和電子管磁致伸縮式研磨機,成為拉絲模具製造設備的主流。其缺點包括∶電晶體電路諧波失真大,換能器易產生橫振,用此類機型製造天然金剛石微小孔徑模具時,金剛石容易破碎和斷裂,成品率低。大功率輸出時,電晶體易損壞,無法用來製造超大孔徑聚晶金剛石拉絲模具。
第四代為精密集成化壓電式超音波電火花複合加工技術和設備,由北京市電加工研究所研製和開發。此類機型採用大功率頂級音響積體電路,配以微精電火花電源通過壓電陶瓷式鈦合金換能器的轉換,對金剛石拉絲模具進行超音波、電火花複合加工。它的特點是作為提供超聲信號的高保真音響放大器晶片,內部電路功能強大,包含自動增益控制電路(AGC)、溫度過熱保護電路、負載短路保護電路,具有總諧波失真小、低噪聲的優點。鈦合金換能器阻抗低、Q值高、內部損耗小、機械強度高、壽命長、性能穩定、轉換效率更高。極品音響電路和壓電陶瓷式鈦合金換能器的結合,產生非常純正的超音波,絕無雜波與橫振。用它加工的金剛石拉絲模具孔型好,表面光潔度高。加工大孔徑聚晶金剛石模具時,若配以複合電火花,加工效率倍增。
第四代精密集成化壓電式超音波加工機的研製
第一批機器的型號為BDC-50A,研製的目的是為了提高製造天然金剛石微小孔徑模具的精度,使基圓度和孔型精度達亞微米級,表面粗糙度達到鏡面水平。該技術取得了兩項國家專利∶超音波精密研孔機(專利號∶ZL92204278.0)和超音波加工機(專利號∶ZL93205879.5)。
1995年改進機型BDC-50D作為《大顆粒人造單晶金剛石特種精密加工技術》的一部分,即《柔性超聲拋光技術和設備的研製和套用》,獲得北京市科學進步一等獎。BDC-50系列集成化壓電式超音波研磨機已經廣泛套用於拉絲模具製造和維修領域,受到用戶的一致好評。
第四代機型與第三代機型
小功率型第四代精密集成壓電式超音波加工機BDC-50FBDC-50F精密集成壓電式超音波加工機是BDC-50系列的最新改進機型,該機主要加工孔徑在Φ2.0mm以下的各種類型金剛石拉絲模具。它的柔性加工特性適合加工天然金剛石和大顆粒人造單晶金剛石微小孔徑拉絲模具,另具有以下特性∶
-超音波電源採用頂級音響積體電路,具有自動增益控制、溫度過熱保護、負載短路保護、信號躁聲控制功能,其總諧波失真小於0.01;
-超聲換能器採用增強型壓電陶瓷結合鈦合金變幅桿,且換能器系統全部封閉,內裝冷卻液,外殼採用散熱結構,不用另加散熱風扇,保證超聲頻率的穩定輸出;
-超音波輸出大小採用數字電位器調節,性能可靠,使用壽命長,並具有斷電記憶功能,操作十分方便;
-採用薄膜輕觸開關面板,外觀精美,性能穩定,操作方便;
-採用四位可預置數字式倒計時顯示計數器,定時精度高;
-磁懸浮式工作檯的壓力柔和,無機械共振,加工極小孔徑的模具也不會斷針;
-機械結構設計精密,工作檯端跳,徑跳小於0.005mm,旋轉、搖擺平穩,靈活;
-主要技術指標∶超音波輸出功率0-50W,超音波中心頻率30.0KHz,頻率跟蹤範圍28.0KHz-32.0KHz,加工表面粗糙度Ra<0.01鈦,定時範圍1秒-1小時。
大功率第四代精密集成壓電式超音波電火花複合加工機BDDC-250F
近年來,有些國家已能生產直徑大於50mm的聚晶金剛石胚料,對加工孔徑大於10mm的拉絲模具需求越來越大。BDDC-250F系列集成化壓電式超音波電火花複合加工機採用超大功率頂級音響積體電路,並配以微精電火花電源通過壓電式鈦合金換能器的高效率轉換