一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置制造方法及图纸
【技术实现步骤摘要】
一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置
本专利技术涉及微细加工
技术介绍
挠性接头细颈对尺寸形状精度和表面质量的严格要求使得其加工难度非常高，国内尚没有对挠性接头进行精密研磨加工和测量的专用设备，研磨与测量分别在普通精度的设备上进行，难以保证一次加工后零件尺寸的一致性。当前挠性接头的研磨加工主要依靠手工研磨，，对研磨去除量无法精确地定量控制，所以迫切需要一种适用于微小尺度细颈研磨的装置及测量方法。国内外对于微小孔的光整加工主要包括磁力研磨、磨料射流、以及各种形状的研磨杆直接研磨，其中磁力研磨需要构成数对磁极，这对于微小的接头来说难于实现。同样，磨料射流方式需要将旋转喷嘴深入孔的内部，而接头的孔径只有2mm左右，并且这两种方式均没有对磨料进行有效约束，在孔的边缘的去除量与中部有差异，导致加工后形状误差变大。使用研磨杆将磨料挤压在内孔表面可以保证均匀去除，但是这对研磨杆与内孔的定位要求更加严格，当前国内外尚无挠性接头专用研磨装置研制的报道。实际生产中无法做到一次装夹完成所有加工，因此孔径及孔的方位测量是很重要的环节，接头测量主要有基于显微视觉的图像处理方法和探针接触法，图像处理的方法只能对接头外部的尺寸如细颈厚度进行测量，无法测得孔的方位。接触式测量需要专门的电测头配套信号采集处理装置，装置较复杂，但是对内孔的测量策略具有借鉴意义。在研磨装置上安装力或力矩传感器可以实现研磨力的实时监测和控制，传感器的设计和布置是首先要考虑的问题。文献中的力传感器反馈控制装置中设计的测力装置往往仅有一维的传感器，而挠性接头圆孔的复杂性要求其至少具有两个方向的...
【技术保护点】
一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，它包括研磨主轴及测力模块(1)、主轴安装座(2)、垂直运动轴(3)、大理石立柱(4)、大理石底座(5)、XY正交精密位移台(6)、直驱分度模块(7)、伺服电机驱动器及电源模块(8)、工业控制计算机(9)、运动控制卡(10)、数据采集卡(11)和动态电阻应变仪(12)；研磨主轴及测力模块(1)固定在主轴安装座(2)上，主轴安装座(2)安装在垂直运动轴(3)上，且沿垂直运动轴(3)上下运动；垂直运动轴(3)固定在大理石立柱(4)上，且沿大理石立柱(4)垂直运动；大理石立柱(4)位于大理石底座(5)上，且二者之间通过大理石底座和大理石立柱内部镶嵌的T形槽及T型螺钉连接；XY正交精密位移台(6)位于大理石底座(5)上，且XY正交精密位移台(6)控制大理石立柱(4)沿大理石底座(5)X轴和Y轴滑动；XY正交精密位移台(6)位于大理石立柱(4)的前方；直驱分度模块(7)位于XY正交精密位移台(6)上，且直驱分度模块(7)位于研磨主轴及测力模块(1)下方；伺服电机驱动器及电源模块(8)的伺服电机驱动器的驱动信号输出端同时与研磨主轴及测力模...
【技术特征摘要】
1.一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，它包括研磨主轴及测力模块(1)、主轴安装座(2)、垂直运动轴(3)、大理石立柱(4)、大理石底座(5)、XY正交精密位移台(6)、直驱分度模块(7)、伺服电机驱动器及电源模块(8)、工业控制计算机(9)、运动控制卡(10)、数据采集卡(11)和动态电阻应变仪(12)；研磨主轴及测力模块(1)固定在主轴安装座(2)上，主轴安装座(2)安装在垂直运动轴(3)上，且沿垂直运动轴(3)上下运动；垂直运动轴(3)固定在大理石立柱(4)上，且沿大理石立柱(4)垂直运动；大理石立柱(4)位于大理石底座(5)上，且二者之间通过大理石底座和大理石立柱内部镶嵌的T形槽及T型螺钉连接；XY正交精密位移台(6)位于大理石底座(5)上，且XY正交精密位移台(6)控制大理石立柱(4)沿大理石底座(5)X轴和Y轴滑动；XY正交精密位移台(6)位于大理石立柱(4)的前方；直驱分度模块(7)位于XY正交精密位移台(6)上，且直驱分度模块(7)位于研磨主轴及测力模块(1)下方；伺服电机驱动器及电源模块(8)的伺服电机驱动器的驱动信号输出端同时与研磨主轴及测力模块(1)的驱动信号输入端、垂直运动轴(3)的驱动信号输入端、XY正交精密位移台(6)驱动信号输入端、直驱分度模块(7)驱动信号输入端连接；研磨主轴及测力模块(1)的测力信号输入输出端连接动态电阻应变仪(12)的测力信号输出输入端；研磨主轴及测力模块(1)的接触力信号输入输出端连接动态电阻应变仪(12)的接触力信号输出输入端；动态电阻应变仪(12)的力信号输入输出端连接数据采集卡(11)的力信号输出输入端；数据采集卡(11)的力信号输入输出端通过PCI总线连接工业控制计算机(9)的力信号输出输入端；工业控制计算机(9)的控制信号输入输出端通过PCI总线连接运动控制卡(10)的控制信号输出输入端；运动控制卡(10)的控制信号输入输出端与伺服电机驱动器及电源模块(8)的控制信号输出输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，研磨主轴及测力模块(1)包括四片X方向电阻应变片(1-1)、传感器弹性体(1-2)、主轴驱动用伺服电机(1-3)、增量式编码器(1-4)、主轴支座(1-5)、联轴机构(1-6)、传感器安装螺钉(1-7)、高精度回转主轴(1-8)、主轴夹紧轴套(1-9)、研磨工具(1-10)、弹簧夹头(1-11)、主轴紧定螺钉(1-12)、四片Y方向电阻应变片(1-13)和坐标测针(1-14)；X方向电阻应变片(1-1)和Y方向电阻应变片(1-13)作为研磨主轴及测力模块(1)的测力信号输入输出端连接动态电阻应变仪(12)的测力信号输出输入端；增量式编码器(1-4)与主轴驱动用伺服电机(1-3)的后端同轴连接，主轴驱动用伺服电机(1-3)的前端通过螺钉固定在联轴机构(1-6)的上端面上，联轴机构(1-6)的下端面与高精度回转主轴(1-8)的一端螺纹连接；传感器弹性体(1-2)为中空结构，高精度回转主轴(1-8)位于传感器弹性体(1-2)内部，且高精度回转主轴(1-8)与传感器弹性体(1-2)的内壁之间设置有1mm的间隙；传感器弹性体(1-2)通过四个传感器安装螺钉(1-7)安装于主轴支座(1-5)上；主轴支座(1-5)的竖直面上开有四个沉头孔，用于与外部进行支撑固定；主轴夹紧轴套(1-9)为薄壁轴套结构，其一侧开有通槽，主轴紧定螺钉(1-12)放置于该通槽内；主轴夹紧轴套(1-9)位于高精度回转主轴(1-8)和传感器弹性体(1-2)之间的间隙内，并由主轴紧定螺钉(1-12)锁紧；弹簧夹头(1-11)的一端与高精度回转主轴(1-8)的另一端螺纹连接；研磨工具(1-10)的顶端深入弹簧夹头(1-11)内，且由弹簧夹头(1-11)夹紧；四片X方向电阻应变片(1-1)均粘贴于传感器弹性体(1-2)的下半部分的两个侧面上，每个侧面的中间位置各粘贴两片；四片Y方向电阻应变片(1-13)均粘贴于传感器弹性体(1-2)的上半部分的两个侧面上，每个侧面的中间位置各粘贴两片；坐标测针(1-14)位于弹簧夹头(1-11)内，且由弹簧夹头(1-11)夹紧；坐标测针(1-14)与研磨工具(1-10)之间的距离为3mm～5mm；坐标测针(1-14)用于测量挠性接头的细颈尺寸、方位及接触力的大小，并将挠性接头的细颈尺寸、方位及接触力的大小发送至动态电阻应变仪(12)。3.根据权利要求2所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，传感器弹性体(1-2)包括X方向一号梁(1-2-1)、X方向二号梁(1-2-2)、一号螺纹孔(1-2-3)、沿X方向的通槽(1-2-4)、二号螺纹孔(1-2-5)、Y方向一号梁(1-2-6)、沿Y方向的通槽(1-2-7)、Y方向二号梁(1-2-8)、薄壁(1-2-9)、通孔(1-2-10)、U型工艺槽口(1-2-11)；传感器弹性体(1‐2)上沿两个相邻的竖直面上切割出通槽，分别为沿X方向的通槽(1‐2‐4)和沿Y方向的通槽(1‐2‐7)；通槽与传感器弹性体(1‐2)的外表面距离最近的位置形成厚度为0.5mm的薄壁(1‐2‐9)；沿X方向的通槽(1‐2‐4)与传感器弹性体(1‐2)的体身构成两个梁，分别为X方向一号梁(1‐2‐1)和X方向二号梁(1‐2‐2)，且两个梁相互平行，构成X方向的平行梁结构；沿Y方向的通槽(1‐2‐7)与传感器弹性体(1‐2)的体身构成两个梁，分别为Y方向一号梁(1‐2‐6)和Y方向二号梁(1‐2‐8)，且两个梁相互平行，构成Y方向的平行梁结构；传感器弹性体(1‐2)的底部加工有两个U型工艺槽口(1‐2‐11)，用于粘贴X方向电阻应变片(1‐1)和Y方向...
【专利技术属性】
技术研发人员：王波，丁飞，张鹏，周中奇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23
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