一种角度可调的普适性非共振椭圆振动切削柔性装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种角度可调的普适性非共振椭圆振动切削柔性装置，属于超精密切削加工以及难加工材料复杂光学零件加工技术领域。柔性运动机构与底座三通过螺钉进行固定，盖板通过两个方形键与底座进行对接定位，并通过螺钉固定在底座上，底座对接形成了两个圆形的滑动导轨，柔性运动机构的四个滑动支撑脚与圆形滑动导轨配合，并通过螺钉进行角度的调整，调整的范围为正负度。本实用新型专利技术结构新颖，宜于加工制造，运动部分质量轻，容易实现刀具高频振动，仅采用两压电驱动宜于控制，通过对刀具振动方向的调整使得刀架既能实现正交切削，又能实现斜角切削，既适用于卧式车床又适用于立式车床。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于超精密切削加工以及难加工材料复杂光学零件加工
，特别是涉及一种角度可调的普适性非共振椭圆振动切削柔性装置。
技术介绍
近年来振动切削在一些高精零件加工领域发挥了重要的作用，尤其是单点金刚石切削，成为了精密和超精密零件创成的一种行之有效的加工方法，被广泛应用在硬脆性材料或较软材料的加工上，不但提高了加工效率，也延长了刀具的使用寿命，并且得到了较好的加工质量。与普通金刚石切削相比，振动切削的方式不但拓展了金刚石刀具可加工材料的范围，同时加工的灵活性也更强。目前的振动切削从振动维度方面主要分为一维振动切削、二维椭圆振动切削和三维椭圆振动切削。虽然与普通切削相比一维振动切削具有无可比拟的优势，但其也存在着相应的不足，如一维振动切削局限于一个方向的刀具往复振动，由于后刀面对已加工表面的熨压作用不利于获得较高质量的表面。因此为了避免相应的不足，日本学者在1993年提出了二维椭圆振动切削(Ellipticalvibrationcutting)，二维椭圆振动切削相比于一维振动切削，具有更多的优势，如抑制颤振、提高刀具使用寿命、减小切削力等。二维椭圆振动切削提出之后，由于其在加工方面的优势，获得了许多学者的青睐，并对其进行了大量的研究。目前二维振动切削主要分为两类：共振型和非共振型。共振型主要是利用驱动元件不同阶的固有频率形成共振来驱动刀具做二维振动，这种形式下的刀具能够得到高频的振动，但是局限于驱动元件的固有频率，所以刀具的振动频率不可调。非共振型虽然频率与共振型相比往往较低，但是频率可调，使用范围更加广泛。三维椭圆振动切削是在二维椭圆振动切削的基础上提出的，在继承了二维椭圆振动切削优点的基础上，将刀具的平面振动拓展到空间，同时也更有利于切屑的排出。虽然三维椭圆振动切削优势更突出，但是局限于三维椭圆振动切削装置设计方面以及控制方面的的困难，三维振动切削装置只是停留在实验室阶段，相比于三维椭圆振动切削装置，二维椭圆振动切削装置应用更加广泛，为了使频率可调从而获得适用性更强的二维椭圆振动切削，非共振型的二维椭圆振动切削装置成为研究的重点。目前非共振型二维椭圆振动切削装置专利可查的有：专利CN103611947A提及的一种铰链并联式椭圆振动切削柔性装置，此装置利用两个平行压电叠堆进行驱动，能够在刀尖处获得椭圆轨迹；专利CN104117697A提及的一种非共振椭圆振动切削装置，采用两压电叠堆平行驱动方式实现刀具的椭圆运动，优点是体积小，容易获得高频振动；专利CN105149626A提及的一种适用于立式外圆加工的两压电垂直椭圆振动切削装置，采用两压电叠堆垂直驱动的方式获得刀具的椭圆运动，优点在于质量小，适用于立式车床；专利CN105127818A提及的一种铰链串联式椭圆振动切削柔性装置，采用两压电垂直驱动方式驱动刀具获得椭圆运动，两压电之间不存在耦合现象。以上四个可查非共振型二维椭圆振动切削的相关装置，均为单一型正交车削的振动装置，无法对刀具角度进行调整，而实际切削加工中，不仅仅局限于正交型切削，斜角切削方式在实际生产加工中也是不可缺少的一种加工方式。同样针对本技术的设计原理，上述的专利CN103611947A和专利CN104117697A采用两压电平行式驱动，但是均存在较严重的耦合现象。因此，对于椭圆振动切削装置来说，虽然已有学者对其进行了研发设计，但是依然存在着普适性差、耦合较严重等不足之处，无法很好的满足实际的生产需要。
技术实现思路
本技术提供一种角度可调的普适性非共振椭圆振动切削柔性装置，从而实现适用性更强的非共振椭圆振动切削装置在难加工材料方面的应用。本技术采取的技术方案是：柔性运动机构通过左右两侧对称的四个滑动支撑脚与底座上的两个半圆形滑动导轨配合连接，滑动支撑脚的端面为曲面，与半圆形滑动导轨的接触方式为面接触，柔性运动机构通过柔性运动机构固定螺纹孔与底座上的固定通孔配合利用柔性运动紧固螺钉进行固定，柔性运动机构通过角度调整螺纹孔与底座上的角度调整通孔配合利用角度调整螺钉进行角度调整，盖板通过左右两个对称的方形键槽与底座上的两个底座方形键槽配合利用方形定位键进行定位，盖板上的两个半圆形滑动导轨与底座上的两个底座半圆形滑动导轨配合形成两个完整的圆形滑动导轨，盖板通过左右两个对称的盖板固定螺纹孔与底座上左右对称的两个盖板固定通孔配合利用盖板紧固螺钉进行固定，两个压电叠堆驱动器与柔性运动机构上的两个压电预紧螺纹孔配合通过柔性运动机构上的两个压电预紧通孔利用两个压电预紧螺钉进行预紧固定，压电叠堆驱动器的头部与柔性运动机构的接触方式为点接触，刀具通过与柔性运动机构上的刀具固定螺纹孔配合利用刀具固定螺钉进行固定。本技术所述底座的结构是：左右对称的六个柔性装置固定孔用于不同车床上柔性装置的固定，左右对称的两个方形键槽用来盛放方形定位键，底座后侧上下两个通孔用来方便利用工具通过此孔对压电叠堆驱动器进行预紧，左右对称的两个盖板固定通孔用于对盖板的固定，底座后侧上下两排圆弧排列的角度调整通孔用于柔性运动机构角度的调整，底座后侧上柔性运动机构固定通孔用于对柔性运动机构的固定，两个底座半圆形滑动导轨与盖板上的两个半圆形滑动导轨对接形成一个圆形滑动导轨。本技术所述角度调整通孔以上下同心圆弧的形式排列，每一排孔中相邻孔之间的角度为10度，两排孔相邻孔之间的角度为5度，通过这两排孔并配合圆形滑动导轨可以实现对柔性运动机构的角度调整，最小调整角度为5度；两排圆弧同心孔的圆心与柔性运动机构固定通孔的圆心重合，柔性运动机构固定通孔的圆心与刀具刀尖平面在同一水平高度，因此在旋转调整刀尖角度过程中能够保证刀尖始终在同一水平高度，方便加工过程中的对刀。本技术所述柔性运动机构的结构是：直圆型柔性铰链用于分别连接复合平行四杆机构和刀具固定架，四组左右对称的滑动支撑脚与两个底座半圆形滑动导轨与盖板上的两个半圆形滑动导轨对接形成一个圆形滑动导轨转动连接，支撑脚与圆形导轨的接触面为圆形曲面，两者接触形式为面接触，还包括：两个压电预紧通孔，螺纹孔为两个角度调整螺纹孔，螺纹孔为柔性运动机构固定螺纹孔，还包括两个压电预紧螺纹孔，四组平行的直板型柔性铰链，刀具固定螺纹孔。本技术的柔性运动机构是一个整体，通过线切割一次加工成型，避免了装配误差的影响。本技术的优点是结构新颖，整体主要由底座、柔性运动机构和盖板三个部分组成，易于制造，且运动部分结构简单，质量小，容易获得高频振动。采用直板型柔性铰链组成的复合平行四杆机构的运动方式，确保了运动的单向性，并能获得较大的运动行程；采用弯曲导向性良好的直圆型柔性铰链，大大降低了两个运动方向的耦合串扰现象。能够实现刀具的角度可调，通过调整柔性运动机构的角度可以实现正交切削、斜角切削，对于立式和卧式车床均适用，大大提高了二维椭圆振动切削装置的普适性，降低了加工成本。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是本技术底座的结构示意图；图3是本技术柔性运动机构的结构示意图；图4是本技术盖板的结构示意图；图5是本技术去掉盖板后的内部装配示意图；图6是本技术后侧视角的示意图；图7是技术正向旋转25度的内部装配轴测图；图8是本技术正向旋转90度的整体装配轴测图本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种角度可调的普适性非共振椭圆振动切削柔性装置，其特征在于：柔性运动机构通过左右两侧对称的四个滑动支撑脚与底座上的两个半圆形滑动导轨配合连接，滑动支撑脚的端面为曲面，与半圆形滑动导轨的接触方式为面接触，柔性运动机构通过柔性运动机构固定螺纹孔与底座上的固定通孔配合利用柔性运动紧固螺钉进行固定，柔性运动机构通过角度调整螺纹孔与底座上的角度调整通孔配合利用角度调整螺钉进行角度调整，盖板通过左右两个对称的方形键槽与底座上的两个底座方形键槽配合利用方形定位键进行定位，盖板上的两个半圆形滑动导轨与底座上的两个底座半圆形滑动导轨配合形成两个完整的圆形滑动导轨，盖板通过左右两个对称的盖板固定螺纹孔与底座上左右对称的两个盖板固定通孔配合利用盖板紧固螺钉进行固定，两个压电叠堆驱动器与柔性运动机构上的两个压电预紧螺纹孔配合通过柔性运动机构上的两个压电预紧通孔利用两个压电预紧螺钉进行预紧固定，压电叠堆驱动器的头部与柔性运动机构的接触方式为点接触，刀具通过与柔性运动机构上的刀具固定螺纹孔配合利用刀具固定螺钉进行固定。

【技术特征摘要】
1.一种角度可调的普适性非共振椭圆振动切削柔性装置，其特征在于：柔性运动机构通过左右两侧对称的四个滑动支撑脚与底座上的两个半圆形滑动导轨配合连接，滑动支撑脚的端面为曲面，与半圆形滑动导轨的接触方式为面接触，柔性运动机构通过柔性运动机构固定螺纹孔与底座上的固定通孔配合利用柔性运动紧固螺钉进行固定，柔性运动机构通过角度调整螺纹孔与底座上的角度调整通孔配合利用角度调整螺钉进行角度调整，盖板通过左右两个对称的方形键槽与底座上的两个底座方形键槽配合利用方形定位键进行定位，盖板上的两个半圆形滑动导轨与底座上的两个底座半圆形滑动导轨配合形成两个完整的圆形滑动导轨，盖板通过左右两个对称的盖板固定螺纹孔与底座上左右对称的两个盖板固定通孔配合利用盖板紧固螺钉进行固定，两个压电叠堆驱动器与柔性运动机构上的两个压电预紧螺纹孔配合通过柔性运动机构上的两个压电预紧通孔利用两个压电预紧螺钉进行预紧固定，压电叠堆驱动器的头部与柔性运动机构的接触方式为点接触，刀具通过与柔性运动机构上的刀具固定螺纹孔配合利用刀具固定螺钉进行固定。2.根据权利要求1所述的一种角度可调的普适性非共振椭圆振动切削柔性装置，其特征在于：所述底座的结构是：左右对称的六个柔性装置固定孔用于不同车床上柔性装置的固定，左右对称的两个方形键槽用来盛放方形定位键，底座后侧上下两个通孔用来方便利用工具通过此孔对压电叠堆驱动器进行预紧，左右对称的两个盖板固定通孔用于对盖板的固定，底座后侧上下两排圆弧排列的角度调整...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明明，韩金国，管亮，冯答，任万飞，周家康，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林;22