專利名稱：基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無損分割方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及采用火花放電加工對壓電陶瓷管銀層進行分割的方法，具體地說是一 種壓電陶瓷管銀層電極無損分割的實現(xiàn)方法。通過該方法可以實現(xiàn)壓電陶瓷管銀層電極的 快速有效去除而不損傷壓電陶瓷管，實現(xiàn)壓電陶瓷管銀層電極無損分割。
背景技術(shù)：
納米觀測與操作技術(shù)在納米材料觀測、納米器件制造，納米科學研究以及納米加 工應(yīng)用中具有十分重要的作用，采用AFM (原子力顯微鏡)的納米觀測與操作已成為目前納 米科學研究的重要方向。壓電陶瓷管作為AFM的納米觀測與操作的納米運動驅(qū)動器，得到 了越來越廣泛的應(yīng)用。PZT壓電陶瓷(鋯鈦酸鉛)是將二氧化鉛、鋯酸鉛、鈦酸鉛在1200度高溫下燒結(jié) 而成的多晶體。對管式PZT五個電極(X+，X-，Y+, Y-和Z)施加不同電壓變化來實現(xiàn)三個 軸方向上的納米運動。其工作原理及方式如圖Ι-a，圖Ι-b所示，當X+加正電壓，X-加負電 壓，PZT向X-方向彎曲產(chǎn)生X方向的位移；Z加正電壓，PZT沿Z方向伸長。國內(nèi)購買的管 式PZT多未劃分X+，X-，Y+, Y電極，而采用傳統(tǒng)的機械方式進行銀層電極分割的時候容易 造成管式PZT陶瓷層的損傷，影響壓電陶瓷管性能和壽命，而且分割效率低。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的技術(shù)問題，為了實現(xiàn)壓電陶瓷管的銀層的快速有效的去除而不損 傷壓電陶瓷管，本發(fā)明提供一種采用電加工的方法對壓電陶瓷管進行電極分割的方法。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案是一種基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無損分割方法，壓電陶瓷管表面的 銀層鍍層接電源的負極，切割探針接電源的正極，在正負極之間加上直流電源，所述切割探 針與所述銀層鍍層接觸，所述切割探針從壓電陶瓷管一端勻速移動到另外一端。具體包括以下步驟(1)將壓電陶瓷管固定；(2)使切割探針與壓電陶瓷管銀層電極接觸，并有一定的壓力；(3)將切割探針接電源的正極，將壓電陶瓷管的銀層電極接電源的負極；(4)接通電源，勻速移動切割探針從壓電陶瓷管一端移動到另外一端，即完成壓電 陶瓷管銀層電極分割，移動過程中要保證切割探針始終與壓電陶瓷管的銀層電極接觸。所述切割探針的勻速移動速度為0. 3厘米/秒。所述電源為直流12V電源。本發(fā)明具有如下優(yōu)點采用電加工的方法對壓電陶瓷管表面銀層進行電極分割，通過該方法可以實現(xiàn)壓 電陶瓷管的銀層的快速有效的去除而不損傷壓電陶瓷管陶瓷層，被分割電極間絕緣性能 好，分割均勻。


圖Ι-a為管式PZT工作原理圖；圖Ι-b為圖1的軸測圖；圖2為底座及壓電陶瓷管夾持器立體結(jié)構(gòu)圖；圖3為從右向左方向所看到的本發(fā)明裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為從左向右方向所看到的本發(fā)明裝置的立體結(jié)構(gòu)示意圖；其中1.底板，2.側(cè)板，3.夾持器壓片，4.支桿，5.大錐塞，6.柱塞，7.背板，8.壓 電陶瓷管，9.可移動錐塞，10.切割器支架，11.光軸，12.滑塊，13.絕緣墊圈，14.彈片， 15.切割探針，16.塞孔。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明。如圖2-圖4所示，為實現(xiàn)本發(fā)明的方法可采用的裝置包括底座，用來固定壓電陶瓷管夾持器和壓電陶瓷管切割器。包括底板1、側(cè)板2、夾持 器壓片3、背板7與切割器支架10，其通過螺絲固定在一起。側(cè)板2上有ν型槽，利用夾持 器壓片3將壓電陶瓷管夾持器固定在底座ν型槽上，并可以在ν型槽內(nèi)旋轉(zhuǎn)和左右移動，方 便壓電陶瓷管夾持器的拆卸。壓電陶瓷管夾持器，用來固定壓電陶瓷管以及壓電陶瓷館分割時的分度，包括支 桿4、大錐塞5、柱塞6、與可移動錐塞9。支桿4與大錐塞5過盈配合，大錐塞5與四個柱塞 6過盈配合，四個柱塞6均勻分布在大錐塞5上?？梢苿渝F塞9通過螺紋與支桿4連接，旋 轉(zhuǎn)可移動錐塞9可使其在支桿4上左右移動。安裝壓電陶瓷管8時，首先擰下可移動錐塞 9，將壓電陶瓷管8插入支桿4內(nèi)，然后擰緊可移動錐塞9即可。將壓電陶瓷管夾持器放入 側(cè)板2上的ν型槽，用夾持器壓片3壓緊，旋轉(zhuǎn)和移動支桿4將大錐塞5上的柱塞6塞入切 割器支架10上的塞孔16既完成定位。由于大錐塞5與可移動錐塞9夾持部分為錐形，并 且可移動錐塞9可以左右移動，所以該夾持器可以適應(yīng)不同直徑，長度的壓電陶瓷管。壓電陶瓷管切割器，包括光軸11、滑塊12、絕緣墊圈13、彈片14與切割探針15。切 割探針15固定在彈片14上，彈片14通過絕緣墊圈13固定在滑塊12上，使探針與滑塊絕 緣；光軸11固定于切割器支架10上，滑塊12可以在光軸11上自由移動，帶動切割探針15 沿著光軸11方向滑動，用來切割壓電陶瓷管表面銀層電極。實現(xiàn)本發(fā)明方法的具體實施例如下本例使用的銀層未分割壓電陶瓷管，內(nèi)徑Φ 7mm，外徑Φ 8. 5mm，長度50mm。將未分 割的陶瓷管8安裝于壓電陶瓷管夾持器上，取下側(cè)板2上的夾具壓片3，將壓電陶瓷管夾具 放入側(cè)板2上的V型槽內(nèi)，壓緊夾持器壓片3，使壓電陶瓷管夾持器固定而不產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)和左 右移動。將滑塊12移動至光軸11的最右端，調(diào)整彈片14的高度，使切割探針15與壓電陶 瓷管銀層電極剛好接觸，并有一定的壓力。將切割探針接電源的正極，將壓電陶瓷管的銀層 電極接電源的負極，接通電源，其電源為直流12V電源，以勻速移動速度為0. 3cm/s移動滑 塊，使切割探針15從壓電陶瓷管8 一端移動到另外一端，在于移動過程中要保證切割探針 15始終與壓電陶瓷管8的銀層電極接觸，即完成壓電陶瓷管銀層電極分割。移動支桿4，拔出柱塞6，逆時針旋轉(zhuǎn)支桿4，將下一個柱塞6塞入塞孔16，再次將壓電陶瓷管切割器勻速移 動光軸11的最左端，重復上述步驟，實現(xiàn)壓電陶瓷管的電極分割。

本發(fā)明的原理是利用極間火花放電切割加工原理，壓電陶瓷管表面的銀層鍍層 接電源的負極，切割探針接電源的正極，在正負極之間加上直流電源。在壓電陶瓷管表面的 銀層鍍層和切割探針之間產(chǎn)生火花放電，在放電通道的瞬時高溫作用下，與切割探針接觸 的壓電陶瓷管表面的銀層鍍層熔化甚至有少量氣化。這些氣化后銀層鍍層蒸氣瞬間迅速 熱膨脹，并具有爆炸的特性，這種熱膨脹和局部微爆炸，將熔化和氣化了的銀層鍍層材料拋 出。由于壓電陶瓷不導電，因此不損傷壓電陶瓷層，從而實現(xiàn)對壓電陶瓷管銀層電極進行電 蝕切割加工而不損傷壓電陶瓷層。
權(quán)利要求
1.一種基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無損分割方法，其特征在于壓電陶 瓷管表面的銀層鍍層接電源的負極，切割探針接電源的正極，在正負極之間加上直流電源， 所述切割探針與所述銀層鍍層接觸，所述切割探針從壓電陶瓷管一端勻速移動到另外一端。
2.按權(quán)利要求1所述壓電陶瓷管銀層電極無損分割方法，其特征在于包括以下步驟(1)將壓電陶瓷管固定；(2)使切割探針與壓電陶瓷管銀層電極接觸，并有一定的壓力；(3)將切割探針接電源的正極，將壓電陶瓷管的銀層電極接電源的負極；(4)接通電源，勻速移動切割探針從壓電陶瓷管一端移動到另外一端，即完成壓電陶瓷 管銀層電極分割，移動過程中要保證切割探針始終與壓電陶瓷管的銀層電極接觸。
3.按權(quán)利要求2所述壓電陶瓷管銀層電極無損分割方法，其特征在于所述切割探針 的勻速移動速度為0. 3厘米/秒。
4.按權(quán)利要求2所述壓電陶瓷管銀層電極無損分割方法，其特征在于所述電源為直 流12V電源。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于火花放電加工的壓電陶瓷管銀層電極無損分割方法，具體地說是一種實現(xiàn)壓電陶瓷管銀層的快速有效去除而不損傷壓電陶瓷管，實現(xiàn)壓電陶瓷管的銀層電極無損分割的方法。該方法使用壓電陶瓷管表面的銀層為負極，自制的切割探針為正極，配合固定裝置與導向移動裝置，利用極間火花放電融化銀層完成壓電陶瓷管銀層電極分割。采用該方法進行壓電陶瓷管銀層的分割，具有安全效率高，不損傷壓電陶瓷管陶瓷層，被分割電極間絕緣性能好，分割均勻的優(yōu)點。
文檔編號B23H1/00GK102069240SQ20091022003
公開日2011年5月25日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者于鵬, 劉柱, 周磊, 楊洋, 董再勵 申請人:中國科學院沈陽自動化研究所