一种3D快速加工单元制造技术

本发明专利技术涉及致动器装置技术领域，且公开了一种3D快速加工单元，包括刀架，所述刀架有三个平面，所述刀架上方有一个非接触式位移传感器，传感器通过支架固定在外壳上，刀架上方由一个预紧力微调防松螺帽顶紧，由超磁致致动器的伸缩杆调节，所述超磁致致动器的底部固定在外壳上，前端盖由一个压紧装置配合。其他两个平面与所述上平面构成相同。所述刀架三个平面交汇处与外壳由斜拉杆连接，所述斜拉杆一端由压紧螺母固定在刀架上，另一端由压紧螺母固定在外壳上。本装置的工作原理为：斜拉杆为固定在外壳主对角线上的悬臂梁，自由端刀架沿X、Y、Z三个方向受超磁致致动器的推力作用，使斜拉杆产生微位移和期望的运动轨迹。杆产生微位移和期望的运动轨迹。杆产生微位移和期望的运动轨迹。

【技术实现步骤摘要】
一种3D快速加工单元


[0001]本专利技术涉及超磁致致动器驱动的微纳加工装置
，具体涉及一种3D 快速加工单元。

技术介绍

[0002]3D快速加工单元主要是以超磁致致动器为基础，超磁致致动器可以产生微位移，它广泛应用于航空航天、水下舰艇探/检测系统、微位移驱动器、机器人、超精密机械加工设备、精密仪器及传感器领域。

技术实现思路

[0003](一)解决的技术问题
[0004]3D快速加工单元，主要使用的是超磁致伸缩致动器利用超磁致伸缩材料的磁致伸缩效应和快速相应能力，通过控制致动器内部螺线圈电流的幅值和频率，在致动器内部的磁致棒周围产生交变磁场，进而驱动致动器输出轴产生高精度、快速响应、应力值较大的微位移。三个超磁致致动器的输出共同作用在一个刀架上，使刀架产生预期的轨迹，从而达到高精度加工的目的。
[0005](二)技术方案
[0006]本专利技术主要是通过控制三个超磁致致动器输出的微位移，进而从正交的三个方向分别推动悬臂梁末端固定的刀架，三个位移传感器以非接触的方式测量刀架沿三个方向的位移，通过闭环反馈控制使刀架上的刀具在三维空间以精准的位移运行从而达到精密加工的目的。
[0007]一种3D快速加工单元，包括刀架，所述刀架有三个平面，且三个平面垂直方向的构件相同，以其中的上平面为例：所述刀架上方固定有一个位移传感器，所述位移传感器穿过一个位移传感器支架，所述位移传感器支架，固定在外壳上，所述刀架上方有一个预紧力微调防松螺帽，所述预紧力微调防松螺帽上方有一个超磁致致动器，所述超磁致致动器的底部通过螺栓固定在外壳上，所述超磁致致动器的前端有一个致动器前端盖压紧装置，其他两个平面与所述上平面构成相同，所述刀架三个平面交汇处与外壳的三个平面交汇处由一个斜拉杆连接，所述斜拉杆中间主体为较粗的圆柱，两端均采用四棱锥过渡到较细的圆柱，末端为一定长度的螺纹，斜拉杆两端的四棱锥过渡台分别与外壳和刀架的四棱锥过渡槽在螺母压紧后的紧配合关系使斜拉杆不会绕轴线转动，进而使外壳与刀架不发生转动位移关系，斜拉杆两端较细的圆柱用于将外壳和刀架的定位孔定位在一条轴线上。
[0008]3D快速加工单元的理论受力模型为：斜拉杆为固定在外壳主对角线上的悬臂梁，自由端刀架沿X、Y、Z三个方向受超磁致致动器的推力作用，使斜拉杆产生弯曲和拉伸变形，从而使刀架在X、Y、Z三个方向产生为微位移和期望的运动轨迹。
附图说明
[0009]图1为本专利技术总装结构立体示意图；
[0010]图2为本专利技术斜拉杆压紧螺母安装结构立体示意图；
[0011]图3为本专利技术L型支架结构超磁致致动器前端面压紧装置立体示意图；
[0012]图4为本专利技术侧视局部结构X平面致动器总装立体示意图；
[0013]图5为本专利技术斜拉杆结构立体示意图；
[0014]图6为本专利技术预紧力微调防松螺帽结构立体示意图；
[0015]图7为本专利技术位移传感器支架结构立体示意图。
[0016]图中：1
‑
刀架压紧螺母、2
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刀架、3
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位移传感器支架、4
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位移传感器、5
‑ꢀ
外壳、6
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超磁致致动器、7
‑
致动器前端盖压紧装置、8
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斜拉杆、9
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预紧力微调防松螺帽、10
‑
斜拉杆压紧螺母、11
‑
L型支架、12
‑
锥形压紧垫圈、13
‑
顶丝。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施案例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。
[0018]请参阅图1，一种3D快速加工单元，包括超磁致致动器6，超磁致致动器6 上端有个凹槽，通过凹槽和底部的螺纹孔可以和外壳5进行固定，使其不会与外壳5产生任何相对位移，超磁致致动器6下端有一个支架7，支架7通过4个螺纹孔与外壳进行固定，超磁致致动器6的下端有一个预紧力微调防松螺帽9，预紧力微调防松螺帽9在超磁致致动器6工作的过程中不产生转动，预紧力微调防松螺帽9的下端是一个刀架2，刀架2可以通过超磁致致动器6的推动而产生运动，刀架2通过三个正交方向的超磁致致动器6以及预紧斜拉杆8进行固定，然后由三个超磁致致动器6的共同推动产生三维空间的运动轨迹。
[0019]请参阅图3，L型支架的固定端面通过螺栓固定在外壳上，L型支架的压紧端面开有1个圆孔和3个螺纹孔。
[0020]L型支架固定端面通过螺栓固定在外壳内板，L型支架的压紧端面开有1个圆孔和3个螺纹孔，锥形压紧垫圈12的背面开有3个微型圆锥形凹槽且与L型支架的3个螺纹孔位置对应，3个顶丝以L型支架上的螺纹孔为着力点，顶入锥形压紧垫圈背面的三个锥形孔，锥形压紧垫圈的正面为圆锥形面，且圆锥形面外圆直径大于超磁致致动器前端面直径，用于压紧时与致动器前端面的配合，具有轴向压紧且径向各方向受力均衡的功能，具体操作为：安装在L型支架的3 个顶丝顶紧锥形压紧垫圈的3个圆锥形凹槽，且使用相同力矩拧紧，使锥形压紧垫圈圆锥形面与超磁致致动器前端压紧且受力均匀。
[0021]请参阅图4，超磁致致动器前端面采用致动器前端盖压紧装置固定压紧，前端盖压紧装置包括L型支架11、锥形压紧垫圈12和3个顶丝13，压紧的安装方式固定。
[0022]请参阅图5，斜拉杆中间主体为较粗的圆柱，两端均采用四棱锥过渡到较细的圆柱，末端为一定长度的螺纹，斜拉杆两端的四棱锥过渡台分别与外壳和刀架的四棱锥过渡槽在螺母压紧后的紧配合关系使斜拉杆不会绕轴线转动，进而使外壳与刀架不发生转动位移关系，斜拉杆两端较细的圆柱用于将外壳和刀架的定位孔定位在一条轴线上。
[0023]请参阅图6，超磁致致动器6顶部有一个预紧力微调防松螺帽9，预紧力微调防松螺帽9顶部为圆弧顶，通过旋转螺帽调整其在超磁致致动器伸出杆的位置，用于抵消外壳的加工误差，使螺帽的圆弧顶顶紧刀架，因螺帽为圆弧顶，超磁致致动器通过预紧力微调防松螺帽作用在刀架上的力总垂直于与其相切的面。 3D快速加工单元装配过程中，三个预紧力微调防松螺帽从三个方向顶紧刀架的预紧力应近似相等，可采用但不限于使用力矩值可预设的力矩扳手调整三个预紧力微调防松螺帽的预紧力。
[0024]请参阅图7，位移传感器4测量刀架位移为非接触式测量方式，传感器支架3 通过螺钉固定在外壳，圆柱形传感器与传感器支架环形卡口为过盈配合，传感器支架环形卡口开有细槽，细槽一侧有螺纹孔，通过在螺纹孔旋进顶丝可使环形卡口轻微张开，调整好传感器与刀架的间隙后松开顶丝，传感器支架环形卡口可卡紧传感器。
[0025]工作原理：在不工作时，通过三个预紧力微调防松螺帽作用在刀架三个面上的预紧力使斜本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D快速加工单元，包括刀架(2)，所述刀架(2)有三个平面，且三个平面垂直方向的构件相同，其特征在于：所述刀架(2)上方固定有一个位移传感器(4)，所述位移传感器(4)穿过一个位移传感器支架(3)的环形卡口固定在外壳(5)上，所述刀架(2)上方由一个预紧力微调防松螺帽(9)顶紧，所述预紧力微调防松螺帽(9)安装在一个超磁致致动器(6)的伸缩杆上，所述超磁致致动器(6)的底部固定在外壳(5)上，所述超磁致致动器(6)的前端有一个致动器前端盖压紧装置(7)，其他两个平面与所述上平面构成相同，所述刀架(2)三个平面交汇处与外壳(5)的三个平面交汇处由一个斜拉杆(8)连接，所述斜拉杆(8)一端由刀架压紧螺母(1)固定在刀架(2)上，所述斜拉杆(8)的另一端由斜拉杆压紧螺母(10)固定在外壳(5)上。2.根据权利要求1所述的3D快速加工单元，其特征在于，所述超磁致致动器(6)底部与外壳(5)采用螺栓固定且无相对位移。3.根据权利要求1所述的3D快速加工单元，其特征在于，所述致动器前端盖压紧装置(7)由L型支架、锥形压紧垫圈和3个顶丝组成，L型支架的固定端面通过螺栓固定在外壳上，L型支架的压紧端面开有1个圆孔和3个螺纹孔，锥形压紧垫圈的背面开有3个微型圆锥形凹槽且与L型支架的3个螺纹孔位置对应，锥形压紧垫圈的正面为圆锥形面，且圆锥形面外圆直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：温盛军，陈新开，李大明，张世欣，王瑷珲，李红军，喻俊，顾佳佳，
申请(专利权)人：河南水滴智能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：