基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置及方法。现有刚度可调快速刀具伺服装置无法实现实时调节刚度。本发明专利技术包括刀架固定件、金刚石刀具、刀座、线圈、压力传感器、位移输出件、传感器固定件、电容位移传感器、柱形压电陶瓷促动器、框架、磁流变弹体安装件、调节螺栓、磁流变弹体和螺钉。本发明专利技术通过压力传感器和电容位移传感器测得快速刀具伺服装置在加工过程的切削力大小和实际输出位移，计算出切削变形误差来控制线圈的通电电流大小，进而改变磁场强度，从而控制磁流变弹体的刚度，实现整个装置的刚度自适应在线调节。本发明专利技术可有效防止刀座在垂直柱形压电陶瓷促动器轴线方向的位移偏差。

Adaptive Fast Tool Servo Device and Method Based on MR Elastomer Stiffness

The invention discloses a rigidity adaptive fast tool servo device based on magnetorheological elastomer and a method thereof. The existing fast tool servo device with adjustable stiffness can not achieve real-time stiffness adjustment. The invention comprises a tool holder fixing part, a diamond tool, a tool holder, a coil, a pressure sensor, a displacement output part, a sensor fixing part, a capacitive displacement sensor, a cylindrical piezoelectric ceramic actuator, a frame, a magnetorheological elastomer fixing part, a regulating bolt, a magnetorheological elastomer and a screw. The cutting force and actual output displacement of the fast tool servo device are measured by pressure sensor and capacitance displacement sensor, and the cutting deformation error is calculated to control the current of the coil, thereby changing the magnetic field intensity, thereby controlling the stiffness of the magnetorheological elastomer, and realizing the self-adaptive on-line adjustment of the stiffness of the whole device. The invention can effectively prevent the displacement deviation of the cutter base in the axis direction of the vertical cylindrical piezoelectric ceramic actuator.

【技术实现步骤摘要】
基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置及方法
本专利技术属于超精密加工设备
，具体涉及一种基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置及其刚度自适应方法。
技术介绍
近年来随着光电子学的发展，光学元件在航天、军事、医学、通讯等一系列科技领域中起到了关键甚至决定性的作用，非回转对称光学曲面元件已成为用于光电不可替代的关键零部件。传统的加工越来越不能满足加工需求，很多新兴的加工方法也存在着很大的局限性，因此，快速刀具伺服(FTS)技术用于复杂非对称自由曲面零件上的优越性越来越明显。刚度是衡量装置在外力作用下抵抗变形能力的大小，刚度包括静态刚度和动态刚度。非对称自由曲面加工中切削深度的变化使得切削力也是不均匀的。切削力由静态力和动态力组成，静态力只影响工件的大小，而动态力则直接影响工件的形状。如果快速刀具伺服装置的刚度很低，切削过程的“误差复映”效应就非常严重，会大大降低加工精度，甚至会造成切削颤振，影响到整个切削过程的稳定性。现有的刚度可调快速刀具伺服装置大多是通过压紧弹簧来实现刚度手动调节，在调节过程中受人为因素影响大，并且无法实现实时调节刚度，无法满足现代化快速刀具伺服装置的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置，包括刀架固定件、金刚石刀具、刀座、柱形压电陶瓷促动器、框架和调节螺栓，其特征在于：还包括线圈、压力传感器、位移输出件、传感器固定件、电容位移传感器、磁流变弹体安装件、磁流变弹体和螺钉；所述的框架包括一体成型的框架前梁、框架横梁、框架后梁和倒圆直梁型柔性铰链；两根框架横梁的一端与框架后梁两端分别连接，两根框架横梁的另一端均通过间距设置的两个倒圆直梁型柔性铰链与框架前梁连接；四个倒圆直梁型柔性铰链阵列排布在框架前梁两侧；所述的倒圆直梁型柔性铰链包括直梁和一体成型且设置在直梁两端的两根柔性连接梁；两根柔性连接梁分别连接框架前梁和对应测的框架横梁；直梁、...

【技术特征摘要】
1.基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置，包括刀架固定件、金刚石刀具、刀座、柱形压电陶瓷促动器、框架和调节螺栓，其特征在于：还包括线圈、压力传感器、位移输出件、传感器固定件、电容位移传感器、磁流变弹体安装件、磁流变弹体和螺钉；所述的框架包括一体成型的框架前梁、框架横梁、框架后梁和倒圆直梁型柔性铰链；两根框架横梁的一端与框架后梁两端分别连接，两根框架横梁的另一端均通过间距设置的两个倒圆直梁型柔性铰链与框架前梁连接；四个倒圆直梁型柔性铰链阵列排布在框架前梁两侧；所述的倒圆直梁型柔性铰链包括直梁和一体成型且设置在直梁两端的两根柔性连接梁；两根柔性连接梁分别连接框架前梁和对应测的框架横梁；直梁、框架横梁和框架前梁与柔性连接梁的连接处倒有圆角；框架后梁、框架前梁、两根框架横梁和靠近框架后梁的两个倒圆直梁型柔性铰链合围成促动器安放腔；框架后梁开设有中心螺纹孔和对称位于中心螺纹孔两侧的两个连接螺纹孔；所述的刀座固定在框架前梁前端，金刚石刀具通过刀架固定件固定在刀座上；所述的框架前梁开设有线圈安放口，线圈通过胶粘固定在线圈安放口中；所述的压力传感器固定在框架前梁后端；所述的柱形压电陶瓷促动器设置在促动器安放腔内，并位于压力传感器与框架后梁之间；柱形压电陶瓷促动器与框架前梁同轴设置；所述的磁流变弹体安装件开设有磁流变弹体安放槽，且在磁流变弹体安放槽中心处设有一体成型的限位块；所述的限位块开设有中心通孔；磁流变弹体安装件还开设有关于中心通孔对称的两个连接通孔；所述的磁流变弹体放置在磁流变弹体安装件的磁流变弹体安放槽中，并套置在限位块上；磁流变弹体安装件的每个连接通孔与框架后梁对应的一个连接螺纹孔通过螺钉连接；调节螺栓穿过磁流变弹体安装件的中心通孔，并与框架后梁的中心螺纹孔连接；柱形压电陶瓷促动器两端分别由压力传感器和调节螺栓的尾部限位；传感器固定件固定在框架横梁上，电容位移传感器固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文，王健，卢科青，时光，杨贺，陈占锋，王瑞金，居冰峰，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，浙江大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33