伞状并联结构三维超声椭圆振动切削装置及轨迹产生方法制造方法及图纸
Three dimensional ultrasonic elliptical vibration cutting device and trajectory generation method of umbrella parallel structure
The invention discloses an umbrella shaped elliptical vibration auxiliary cutting device and an elliptical path generating method, which belongs to the field of elliptical vibration assisted cutting. The device adopts the design of a flexible hinge three branched Parallel Layout of the structure of the umbrella, the umbrella parallel flexible hinge structure, folded plate, support plate, cushion block, tool pre tightening screw, 5 inner six angle screws, and piezoelectric ceramic, electrode plate, screw rod, a nut, a positioning nut, frequency locking nut. The umbrella type parallel flexible hinge structure is composed of evenly distributed 120 degree branch chain and cutter mounting table on three conical surfaces, and the displacement is carried out on the three branches simultaneously, and the elliptical trajectory is formed at the tool nose by the transfer and amplification action of the umbrella hinge parallel structure of the flexible hinge. The device has the advantages of simple structure, high resonance frequency and easy generation of three-dimensional elliptical motion track, and can be conveniently integrated with the numerical control machine tool to assist the precision machining.
【技术实现步骤摘要】
伞状并联结构三维超声椭圆振动切削装置及轨迹产生方法
本专利技术属于超声椭圆振动辅助切削加工领域，特别涉及一种伞状并的椭圆振动辅助切削装置及椭圆轨迹产生方法。
技术介绍
随着精密及超精密加工技术的迅猛发展,椭圆振动切削由于其降低切削力、提高加工质量、抑止工件毛刺产生、增加刀具寿命等优点,已经受到广泛关注。鉴于对高精密零件的加工质量要求越来越高,学者们就进一步提高椭圆振动切削的加工表面质量设计出了多种椭圆振动切削的方法和配套的振动切削装置。在各种椭圆振动切削形式中，三维椭圆振动切削装置可以实现任意空间中的椭圆轨迹生成，非常适合自由曲面的精密加工和在自由曲面上配置任意形状的微纳织构。目前三维椭圆振动装置主要采用串联和并联结构形式，以串联机构为载体的三维椭圆振动切削装置可以有效避免运动耦合，但串联机构会导致装置一阶固有频率较低、驱动困难。以并联型柔顺机构为载体的三维椭圆振动切削装置可以避免以上缺陷，专利(CN102059575A)和专利(CN102371359A)都各自给出了一种三维椭圆运动生成方法及其装置的专利，尽管都可以生成椭圆轨迹，但存在工作频率低、工作行程较小、产...
【技术保护点】
一种伞状并的椭圆振动辅助切削装置，其特征在于：该装置包括伞状并联柔性铰链结构(1)、刀具(3)、第一折板(4)、第二折板(5)、第三折板(6)、支撑板(7)；上述伞状并联柔性铰链结构(1)包括第一支链(101)、第二支链(102)、第三支链(103)以及刀具安装台(104)；上述三个支链结构完全相同，均由直圆型柔性铰链(1021)结构以及位移输入杆(1022)组成；其中位移输入杆(1022)截面形状为正方形；直圆型柔性铰链(1021)位于位移输入杆(1022)与刀具安装台(104)之间；三个支链所在轴线在空间与刀具安装台的轴线所成夹角大小相同，其值在0‑90°之间，并且每个...
【技术特征摘要】
1.一种伞状并的椭圆振动辅助切削装置，其特征在于：该装置包括伞状并联柔性铰链结构(1)、刀具(3)、第一折板(4)、第二折板(5)、第三折板(6)、支撑板(7)；上述伞状并联柔性铰链结构(1)包括第一支链(101)、第二支链(102)、第三支链(103)以及刀具安装台(104)；上述三个支链结构完全相同，均由直圆型柔性铰链(1021)结构以及位移输入杆(1022)组成；其中位移输入杆(1022)截面形状为正方形；直圆型柔性铰链(1021)位于位移输入杆(1022)与刀具安装台(104)之间；三个支链所在轴线在空间与刀具安装台的轴线所成夹角大小相同，其值在0-90°之间，并且每个支链沿刀具安装台的轴线方向呈中心对称方式分布，在圆周方向上依次相隔120°；三个支链在空间上一致聚合，共同支撑起刀具安装台，呈雨伞的支架布置形式；该装置还包括安装于第一支链(101)下底面螺纹孔中的第一螺纹棒(20)、安装于第二支链(102)下底面螺纹孔中的第二螺纹棒(28)、安装于第三支链(103)下底面螺纹孔中的第三螺纹棒(36)；上述第一螺纹棒(20)将第一压电陶瓷(14)、第一电极片(15)、第二压电陶瓷(16)、第二电极片(17)、第一调频螺母(18)、第一定位螺母(19)和第一紧定螺母(21)依次串联起来，定位于第一折板(4)上；第一定位螺母(19)与第一折板(4)一端面相接触，第一紧定螺母(21)与第一折板(4)另一端面相接触，两螺母相互拧紧，使螺纹棒(20)及串联在其上的部件全部固定在第一折板(4)上；第一紧定螺钉(11)再将第一折板(4)固定在支撑板(7)上；上述第二螺纹棒(28)将第三压电陶瓷(22)、第三电极片(23)、第四压电陶瓷(24)、第四电极片(25)、第二调频螺母(26)、第二定位螺母(27)和第二紧定螺母(29)依次串联起来，定位于第二折板(5)上；第二定位螺母(29)与第二折板(5)一端面相接触，第二紧定螺母(29)与第二折板(5)另一端面相接触，两螺母相互拧紧，使螺纹棒(21)及串联在其上的部件全部固定在第二折板(5)上；第二紧定螺钉(12)再将第二折板(5)固定在支撑板(7)上；上述第三螺纹棒(36)将第五压电陶瓷(30)、第五电极片(31)、第六压电陶瓷(32)、第六电极片(33)、第三调频螺母(34)、第三定位螺母(35)和第三紧定螺母(37)依次串联起来，定位于第三折板(6)上；第三定位螺母(35)与第三折板(6)一端面相接触，第三紧定螺母(37)与第三折板(6)另一端面相接触，两螺母相互拧紧，使螺纹棒(36)及串联在其上的部件全部固定在第三折板(6)上；第三紧定螺钉(13)再将第三折板(6)固定在支撑板(7)上。2.根据权利要求1所述的伞状并的椭圆振动辅助切削装置，其特征在于：伞状并联柔性铰链结构的三个支链所在轴线在空间与刀具安装台的轴线所成夹角在28-56°之间。3.利用权利要求1所述的伞状并的椭圆振动辅助切削装置产生椭圆振动轨迹的方法，其特征在于：当在三个支链的末端同时存在等频率的正弦位移输入时，安装在伞状并联柔性铰链结构上的刀具的刀尖绘制出一三维椭圆轨迹；上述所述中第一压电陶瓷(14)与第二压电陶瓷(16)在受到电压过程中，通过逆压电效应将产生位移输出，产生的输出位移作用于并联柔性铰链结构(1)第一支链(101)的位移输入杆上，产生的输出位移大小为：式中，A1表示由第一压电陶瓷(14)与第二压电陶瓷(16)在位移输入杆上输出位移的振幅，f表示由第一压电陶瓷(14)与第二压电陶瓷(16)在位移输入杆上产生的振动频率，表示由第一压电陶瓷(14)与第二压电陶瓷(16)在位移输入杆上输出位移的初相位，t表示时间；第三压电陶瓷(22)与第四压电陶瓷(24)在受到电压过程中，通过逆压电效应将产生位移输出，产生的输出位移作用于并联柔性铰链结构(1)第二支链(102)的位移输入杆上，产生的输出位移大小为：式中，A2表示由第...
【专利技术属性】
技术研发人员：张臣，栾博，宋云，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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