一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出了一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置。其特征如下：主要由柔性铰链，金刚石刀具，力传感器，压电叠堆，位移传感器，位移传感器支座，测量档板以及若干紧固螺钉组成。本实用新型专利技术的优点在于：柔性装置由单个柔性铰链组合而成，结构简单，易于实现柔性装置的高频加工；柔性装置全部采用平行四边形柔性铰链，能够充分保证运动的单向性；柔性装置由压电叠堆驱动信号的参数来调整空间三维椭圆的位置，对于不同材料和表面加工有较强的适应性；柔性装置中两个压电叠堆以平行方式放置来驱动柔性铰链，相互之间不存在耦合，能够实现柔性装置较高的控制精度。

A direct drive rotary flexible device for vibration assisted rotary turning

The utility model provides a direct drive rotary vibration auxiliary rotary turning flexible device. The characteristics are as follows: mainly composed of flexible hinges, diamond cutting tools, force sensors, piezoelectric stack, displacement sensor, displacement sensor support, measuring plate and some fastening screws. The advantage of the utility model is that the flexible device is composed of a single flexible hinge, which is simple in structure and easy to realize the high frequency processing of the flexible device. The flexible device all uses parallel quadrilateral flexible hinges to fully guarantee the unidirectional motion of the flexible device, and the flexible device adjusts the space three by the parameters of the piezoelectric stack to drive the signal. The position of the dimension ellipse has a strong adaptability for different materials and surface processing. In the flexible device, two piezoelectric stacked piles are placed in parallel to drive the flexible hinges, and there is no coupling between each other, which can achieve higher control precision of the flexible device.

【技术实现步骤摘要】
一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置
本专利技术属于精密或超精密切削加工以及难加工材料复杂光学曲面零件加工
，特别是涉及一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置。
技术介绍
随着科技的快速发展，有复杂几何特征的精密或超精密零件不仅在航空航天、军事工业等加工领域中得到广泛应用，而且在愈来愈多的民用工业中应用需求也日益广泛。对于加工精度的要求也越来越高，金刚石刀具对于精密或超精密零件的加工做出了重要的贡献，但是对于一些强度高、导热性差的材料，用普通加工方法难以加工，旋转车削加工技术在难加工材料和普通材料的难加工工序中表现出了良好的工艺效果，旋转车削将加工过程中的振动加以利用，有效避免了金刚石刀具磨损，延长了刀具寿命，提高了加工精度。就目前的振动切削发展状况而言，国际上在振动切削上的研究早有建树：（1）21世纪初，日本专家Mr.Xiao等对硬脆金属的振动切削过程中的刀具寿命与刀具前角的关系进行了实验研究，实验表明了振动切削技术可以选择更大的刀具前角Karube等人还提出了采用非线性现象的二维微分方程来描述振动切削系统，并进行了大量的研究实验；（2）上世纪60年代初，美国就开始了振动切削的研究，针对此项新工艺，美国政府专门成立了调查组，但是由于当时的振动切削加工技术尚未成熟，所以研究被迫停止；直到上世纪70初期，才重新受到政府重视，并确认了振动切削的工艺效果和发展前景。目前，美国振动切削已成功应用在工业领域，并且部分已经形成标准化；（3）对振动切削技术研究比较早的还有俄罗斯，早在20世纪50年代末到60年代初，俄罗斯就开始对振动切削技术展开了研究，并带来了很好的经济效果。1973年在前苏联召开了一次全国性的会议，这次会议肯定了振动切削加工技术的经济效益和实用价值，并积极推进椭圆振动加工技术的研究与应用。在我国，振动切削技术的起步相对较晚，上个世纪70年代中期，我国刚刚开始系统对振动切削加工技术进行研究，同时开始系统分析换能器及簧片哨效率表达式、共振频率以及变幅杆的纵向振动特性。上个世纪80年代初期全国曾掀起过一阵群众性的“振动切削热”，但是由于当时不明确振动切削的应用领域，缺乏合理的组织以及持续的研究工作，对振动切削的研究很快就冷了下来。直到上世纪90年代后期，国防、航空等领域对振动切削技术的迫切需求，椭圆振动切削技术才又成为学者们的研究课题。目前，我国在对难加工材料、难加工零件以及排屑和断屑比较困难的切削加工的研究中都取得了很多有价值的成果。总之，我国在振动切削加工技术方面获得了丰硕的研究成果，振动切削加工技术的发展为精密及超精密零件的加工提供了解决办法，同时对精密及超精密零件的需求又促进了振动切削加工技术的进步，两方面相互作用共同进步，现在还有许多难题需要解决，但是振动切削加工技术的未来是美好的。综上所述，本专利技术将在分析普通振动切削加工机理的基础上，分析旋转车削技术的原理及结构，设计出一套旋转切削装置。
技术实现思路
本专利技术的目的在于研究一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置，从而精密或超精密切削加工以及难加工材料复杂光学曲面零件的加工。本专利技术一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置，其工作方法包括以下步骤：（1）将柔性铰链装置安装在力传感器上，固定放置在数控车床的工作台上；（2）启动数控车床，主轴带动工件旋转，溜板带动柔性铰链装置实现径向、轴向进给，实现金刚石刀具切削过程；（3）工作时，通过功率放大器与PMAC控制器的输出模拟信号端口连接，接受PMAC控制器发出的控制信号并将之放大，利用放大的电压信号驱动压电叠堆；（4）压电叠堆平行放置，给定其一个正弦信号，使金刚石刀具进行旋转切削；（5）利用电容式位移传感器检测各轴的位移信号，并将其传回至PMAC控制器，通过以太网线最终显示在工控机人机交互界面。本专利技术的主要特征如下：（1）一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置，主要由柔性铰链1，金刚石刀具2，力传感器3，压电叠堆401、402，位移传感器501、502，位移传感器支座601、602，测量档板701、702以及若干紧固螺钉组成；（2）本专利技术柔性装置的柔性铰链1由螺栓通过孔固定在力传感器3上，力传感器3固定在车床上。压电叠堆401、402由螺栓预紧安装在柔性铰链1上，金刚石刀具2由螺栓预紧安装在柔性铰链1的螺纹孔107上；（3）本专利技术柔性装置的柔性铰链1中的单个铰链全部为矩形型铰链，且铰链间均成平行四边形排列；（4）本专利技术位移传感器501、502分别通过预紧螺钉安装在位移传感器支座601、602上，位移传感器支座601、602分别由螺钉预紧安装在柔性铰链1上；（5）本专利技术测量档板701、702分别通过孔106、108预紧安装在柔性铰链1上；（6）本专利技术柔性装置中的柔性铰链1由线切割一次加工成型，装配后的柔性装置置于机床上。本专利技术具有如下明显的优点：（1）整体柔性装置由单个主要的柔性铰链组合而成，整体结构相对简单，易于制造，柔性装置的体积小，质量小，易于实现柔性装置的高频加工；（2）本专利技术的旋转车削柔性装置全部采用平行四边形柔性铰链，能够充分保证运动的单向性，柔性装置可以通过柔性铰链1安装在任意机床上，适用性较强；（3）本专利技术的旋转车削柔性装置由压电叠堆401、402驱动，采取的是非共振的方式，旋转车削可以由压电叠堆驱动信号的参数来调整空间三维椭圆的位置，不受压电配置方式的限制，能够任意调整，对于不同材料和表面加工有较强的适应性；（4）本专利技术的旋转车削柔性装置中两个压电叠堆401、402以平行方式放置来驱动柔性铰链1，相互之间不存在耦合，能够实现柔性装置较高的控制精度。附图说明图1一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置的整体装配轴测图；图2一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置的柔性铰链装配轴测图；图3一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置的柔性铰链轴测图；图4一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置的闭环控制系统图。以下结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明：1-柔性铰链，2-金刚石刀具，3-力传感器，401-压电叠堆（左），402-压电叠堆（右），501-位移传感器（左），502-位移传感器（右），601-位移传感器支座（左），601-位移传感器支座（右），701-测量档板（左），702-测量档板（右）。具体实施方式如图所示，一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置，其特征是：包括柔性铰链1，金刚石刀具2，力传感器3，压电叠堆401、402，位移传感器501、502，位移传感器支座601、602，测量档板701、702以及若干紧固螺钉组成。所述柔性装置的柔性铰链1由螺栓固定在力传感器3上，力传感器3固定在车床上。压电叠堆401、402由螺栓预紧安装在柔性铰链1上，金刚石刀具2由螺栓预紧安装在柔性铰链1的螺纹孔107上；所述柔性装置的柔性铰链1中的单个铰链全部为矩形型铰链，且铰链间均成平行四边形排列；所述位移传感器501、502分别通过预紧螺钉安装在位移传感器支座601、602上，位移传感器支座601、602分别由螺钉预紧安装在柔性铰链1上；所述测量档板701、702分别通过孔106、108预紧安装在柔性铰链1上；所述柔性装置中的柔性铰链1由线切割一次加工成型，装配后的柔性装置置于机床本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置，主要由柔性铰链(1)，金刚石刀具(2)，力传感器(3)，压电叠堆(401、402)，位移传感器(501、502)，位移传感器支座(601、602)，测量档板(701、702)以及若干紧固螺钉组成；柔性装置的柔性铰链(1)由螺栓固定在力传感器(3)上，力传感器(3)固定在车床上；压电叠堆(401、402)由螺栓分别预紧安装在柔性铰链(1)上，金刚石刀具(2)由螺栓预紧安装在柔性铰链(1)的螺纹孔(107)上；位移传感器(501、502)分别通过预紧螺钉安装在位移传感器支座(601、602)上，位移传感器支座(601、602)分别由螺钉预紧安装在柔性铰链(1)上；测量档板(701、702)分别通过孔(106、108)预紧安装在柔性铰链(1)上。

【技术特征摘要】
1.一种直驱旋转的振动辅助旋转车削柔性装置，主要由柔性铰链(1)，金刚石刀具(2)，力传感器(3)，压电叠堆(401、402)，位移传感器(501、502)，位移传感器支座(601、602)，测量档板(701、702)以及若干紧固螺钉组成；柔性装置的柔性铰链(1)由螺栓固定在力传感器(3)上，力传感器(3)固定在车床上；压电叠堆(401、402)由螺栓分别预紧安装在柔性铰链(1)上，金刚石刀具(2)由螺栓预紧安装在柔性铰链(1)的螺纹孔(...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢明明，王浩，林洁琼，赵东坡，周家康，陈斌，郭庆，蒋陈平，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22