一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统技术方案

本发明专利技术公开了一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统，其特征在于，所述中心架壳体上均布多个柔性主动支撑机构，每个柔性主动支撑机构内置有力传感器、位移传感器和电磁驱动单元；在杆类零件加工过程中，根据力传感器和位移传感器的反馈信号，通过独立调节各电磁驱动单元的驱动电压，实现柔性主动支撑机构支撑力和位移的闭环控制；同时，在加工过程中，根据工件的实时加工状态，自适应调节电磁驱动单元的驱动电压，实现柔性主动支撑机构的自适应柔性主动支撑。此外，本发明专利技术设有自动装夹装置，通过驱动电磁铁实现自动化装夹，并通过设置的接触开关，在线检测工件的装夹状态，保证自动装夹装置的可靠性，进一步提高工件的加工效率。高工件的加工效率。高工件的加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统


[0001]本申请涉及车削精密加工领域，具体为一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统。

技术介绍

[0002]传统的中心支撑架一般采用手动装夹的方式，手动装夹操作繁琐、精度差、自动化程度低，导致装夹效率较低，降低整体的加工效率；此外，传统的中心支撑架通常采用简单的机械固定的方式，在工件的加工过程中，难以实现自适应柔性主动支撑；同时，传统的中心支撑架不具备力和位置的在线反馈，无法实现力和位移的闭环控制；此外，传统的中心支撑架三个方向的支撑力难以平衡。综上，现有的中心支撑架已无法满足当前的自动化加工需求，严重制约工件的加工质量和加工效率。

技术实现思路

[0003]基于上述问题，本申请提出一种自适应调节的杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑架，其技术方案为，
[0004]一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统，包括中心架壳体，所述中心架壳体上均布多个柔性主动支撑机构，所述柔性主动支撑机构包括内部为空心圆柱结构的柔性壳体，所述柔性壳体的一端由内至外依次设有锁紧圆柱销、驱动导磁体、电磁线圈、外圆导磁体，所述电磁线圈固定在电磁线圈支架上，所述电磁线圈支架与柔性壳体固定连接，所述柔性壳体上设有电涡流位移传感器，所述锁紧圆柱销一端与锁紧开口套连接，另一端穿过侧向导磁体、驱动导磁体与外圆导磁体连接，所述柔性壳体内部设有连接轴，所述连接轴上设有滑动装置，所述连接轴上设有力传感器。
[0005]进一步优选的，所述柔性壳体包括柔性上壳体和柔性下壳体；所述滑动装置包括第一直线滑动轴承、第二直线滑动轴承、第三直线滑动轴承和第四直线滑动轴承；所述连接轴包括柔性上连接轴和柔性下连接轴，两者之间设有力传感器；所述柔性上壳体的内壁设有两个环形台肩，其内部设有柔性上连接轴；所述柔性上连接轴位于第一直线滑动轴承、第二直线滑动轴承内部，
[0006]柔性下壳体的两端设有圆形凹槽，用于安装第三限位端盖和第四限位端盖，柔性下壳体内部设有两个环形台肩，用于第三直线滑动轴承和第四直线滑动轴承的限位；所述柔性下连接轴位于第三直线滑动轴承和第四直线滑动轴承的内部。
[0007]进一步优选的，所述电磁线圈支架为二阶圆台结构，其中部设有圆形通孔，电磁线圈支架较小一端的外缘开设有环形槽，用于缠绕电磁线圈，电磁线圈支架较大一端设有用于手柄驱动的孔；电磁线圈支架通过连接螺栓与柔性上壳体连接。
[0008]进一步优选的，所述外圆导磁体为圆柱体结构，一端开设有圆形凹槽，圆形凹槽底部设有螺纹孔，外圆导磁体的另外一端设有螺纹柱；锁紧开口套为环形结构，并设有矩形开口，锁紧开口套内部设有楔形槽口；锁紧圆柱销为柱状结构，锁紧圆柱销一端设有楔形凸
台，锁紧圆柱销通过螺纹配合与外圆导磁体连接，通过预紧锁紧开口套，使其楔形凹槽不断挤压锁紧圆柱销的楔形凸台，锁紧开口套不断向内挤压侧向导磁体，实现对驱动永磁体的预紧作用。
[0009]进一步优选的，柔性下连接轴通过螺纹与主尼龙安装基座连接，主尼龙安装基座主体为圆柱体，其一端设有半环形凸台，另一端设有用于连接的螺纹柱，主尼龙安装基座通过连接螺栓与与副尼龙安装基座连接，副尼龙安装基座主体为半环形结构，其两侧开设有用于安装的螺纹孔，弹性尼龙安装在副尼龙安装基座与主尼龙安装基座之间。
[0010]进一步优选的，所述中心架壳体包括中心架上壳体和中心架下壳体，中心架上壳体为半环形结构，中心架上壳体的上端设有环形圆台，环形圆台内部设有螺纹，用于安装柔性主动支撑机构，中心架上壳体的一侧设有矩形凸台，矩形凸台内部开有矩形槽，矩形槽内部安装有开关永磁体，矩形槽的一侧安装接触开关；中心架上壳体的另外一侧设有环形凸台，环形凸台内部的圆孔用于安装精密轴承。
[0011]进一步优选的，中心架下壳体主体为半环形结构，中心架下壳体下端对称布置有两个环形圆台，环形圆台内部设有螺纹，中心架下壳体的一侧设有矩形凸台，矩形凸台内部开有矩形槽，矩形槽内部安装有闭合线圈，中心架下壳体的另外一侧设有两个环形凸台，两个环形凸台中间留有空间用于容纳中心架上壳体的环形凸台，中心架下壳体的两个环形凸台内部的圆孔用于安装精密轴承；精密轴承用心轴为阶梯轴，精密轴承安装在精密轴承用心轴上，精密轴承外侧设有精密轴承盖板，用于精密轴承的限位。
[0012]进一步优选的，包括上位机、电磁驱动柔性主动支撑机构，当车床加工大长径比的弱刚性杆类零件时，需要柔性主动支撑架辅助支撑，上位机将控制信号传递至电磁驱动器驱动单元，电磁驱动器驱动单元控制电磁驱动器，此时闭合线圈得电，通过磁力的吸附作用，实现中心架上壳体、中心架下壳体的自动化装夹，接触开关将柔性中心架上壳体、中心架下壳体的装夹状态作为反馈信号传递至上位机，用于上位机调整电磁驱动器驱动电源的控制信号，完成中心架壳体的自动化装夹；上位机将控制信号传递至电磁驱动器驱动单元，电磁驱动器驱动单元将控制信号传递至电磁驱动器，电磁驱动器的控制信号传递至柔性主动支撑机构，同时，力传感器与电涡流位移传感器将力信号和位移信号，作为反馈信号传递至上位机，上位机根据反馈信号调节柔性主动支撑机构的输出力和位移，实现柔性主动支撑机构的力和位移的闭环控制，完成柔性主动支撑机构的柔性主动支撑。
[0013]有益效果
[0014]本专利技术采用柔性主动支撑机构代替原有的支撑机构，每个柔性主动支撑机构内置有力传感器、位移传感器和电磁驱动单元；在杆类零件加工过程中，根据力传感器和位移传感器的反馈信号，通过独立调节各电磁驱动单元的驱动电压，实现柔性主动支撑机构支撑力和输出位移的闭环控制；同时，在杆类零件的加工过程中，根据工件的实时加工状态，自适应调节电磁驱单元的驱动电压，实现柔性主动支撑机构的自适应柔性主动支撑。此外，本专利技术设有自动装夹装置，通过驱动电磁铁实现自动化装夹，并通过设置的接触开关，在线检测工件的装夹状态，保证自动装夹装置的可靠性，进一步提高工件的加工效率。
附图说明
[0015]图1为本申请结构示意图；
[0016]图2为本申请剖视图；
[0017]图3为中心架壳体示意图；
[0018]图4为柔性主动支撑机构剖视图；
[0019]图5为外圆导磁体结构示意图；
[0020]图6为主尼龙安装基座示意图；
[0021]图7为第一直线滑动轴承结构示意图；
[0022]图8为柔性上壳体结构示意图；
[0023]图9手柄安装示意图；
[0024]图10为副尼龙安装基座结构示意图；
[0025]图11为弹性尼龙结构示意图；
[0026]图12为柔性下壳体结构剖视图；
[0027]图13为电磁线圈支架一结构示意图；
[0028]图14为电磁驱动器电流方向示意图；
[0029]图15为控制原理图。
[0030]图中：
[0031]1‑
中心架上壳体，2
‑
中心架下壳体，3
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统，其特征在于，包括中心架壳体，所述中心架壳体上均布多个柔性主动支撑机构，所述柔性主动支撑机构包括内部为空心圆柱结构的柔性壳体，所述柔性壳体的一端由内至外依次设有锁紧圆柱销、驱动导磁体、电磁线圈、外圆导磁体，所述电磁线圈固定在电磁线圈支架上，所述电磁线圈支架与柔性壳体固定连接，所述柔性壳体上设有电涡流位移传感器，所述锁紧圆柱销一端与锁紧开口套连接，另一端穿过侧向导磁体、驱动导磁体与外圆导磁体连接，所述柔性壳体内部设有连接轴，所述连接轴上设有滑动装置，所述连接轴上设有力传感器。2.根据权利要求1所述的一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统，其特征在于，所述柔性壳体包括柔性上壳体和柔性下壳体，所述连接轴包括柔性上连接轴和柔性下连接轴；所述滑动装置包括第一直线滑动轴承、第二直线滑动轴承、第三直线滑动轴承和第四直线滑动轴承；所述连接轴包括柔性上连接轴和柔性下连接轴，两者之间设有力传感器；所述柔性上壳体的内壁设有两个环形台肩，其内部设有上连接轴；所述上连接轴位于第一直线滑动轴承、第二直线滑动轴承内部，柔性下壳体的两端设有圆形凹槽，用于安装第三限位端盖和第四限位端盖，柔性下壳体内部设有两个环形台肩，用于第三直线滑动轴承和第四直线滑动轴承的限位；所述下连接轴位于第三直线滑动轴承和第四直线滑动轴承的内部。3.根据权利要求1所述的一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统，其特征在于，所述电磁线圈支架为二阶圆台结构，其中部设有圆形通孔，电磁线圈支架较小一端的外缘开设有环形槽，用于缠绕电磁线圈，电磁线圈支架较大一端设有用于手柄驱动的孔；电磁线圈支架通过连接螺栓与柔性上壳体连接。4.根据权利要求1所述的一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统，其特征在于，所述外圆导磁体为圆柱体结构，一端开设有圆形凹槽，圆形凹槽底部设有螺纹孔，外圆导磁体的另外一端设有螺纹柱；锁紧开口套为环形结构，并设有矩形开口，锁紧开口套内部设有楔形槽口；锁紧圆柱销为柱状结构，锁紧圆柱销一端设有楔形凸台，锁紧圆柱销通过螺纹配合与外圆导磁体连接，通过预紧锁紧开口套，其楔形凹槽不断挤压锁紧圆柱销的楔形凸台，锁紧开口套不断向内挤压侧向导磁体，实现对驱动永磁体的预紧作用。5.根据权利要求2所述的一种杆类零件精密加工用电磁驱动柔性主动智能支撑系统，其特征在于，柔性下连接轴通过螺纹与主尼龙安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭，刘延俊，刘鑫，纪立超，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：