一种三自由度大行程快刀伺服装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种三自由度大行程快刀伺服装置，它包括：工作台架、音圈电机、Z向位移传导机构、三轴连接机构、X向驱动平台、Y向驱动平台、车刀座、车刀；所述的三轴连接机构包括：三轴连接板、三轴连接架，三轴连接板四周通过X轴向挠性铰链和Y轴向挠性铰链与三轴连接架相连接；所述的挠性铰链均设有Z轴向挠性铰点；所述的双轴向挠性铰链上至少设有一个X轴向挠性铰点和一个Y轴向挠性铰点；Z向位移传导机构、三轴连接机构和驱动器连杆采用一体式设计。采用压电陶瓷驱动器，能实现车刀三自由度主动切削的同时，具备大行程输出能力，能够高效完成复杂光学曲面的加工过程，同时能够对多个方向上的位移误差进行补偿，解决了切削力扰动问题。动问题。动问题。

【技术实现步骤摘要】
一种三自由度大行程快刀伺服装置


[0001]0001.本技术属于超精密加工和光学自由曲面加工
，具体涉及一种三自由度大行程快刀伺服装置。

技术介绍

[0002]0002.相比于传统光学元件，自由曲面光学元件具有改善光学性能、优化产品结构、实现轻量化等显著优点。随着科技发展的日新月异，自由光学曲面在多个领域应用广泛，不仅包括国防、航空、航天、军事等核心
，还涉及到医疗设备、3D扫描、红外夜视等领域。因此，对具有光学自由曲面类型的光学元件进行加工和制造显得意义重大。
[0003]0003.传统光学曲面加工方法有慢刀伺服加工技术、磨削加工、飞切加工等均可实现超精密加工，但大都效率低、加工时间长。快刀伺服装置能够以更高的频率进行加工运动，根据结构和算法的不同以实现不同的加工运动，以其高效率、高精度、低成本和挠性好的优点，本普遍认为是一种最具有发展前途的光学自由曲面创成方法。
[0004]0004.以音圈电机驱动的快刀伺服装置结构简单，行程大，能实现装置大行程位移输出，以压电陶瓷作为驱动器的快刀伺服系统具有高频响、高精度、高刚度、输出力大等优点，利用位移放大机构和位移传导机构，也能实现装置的大行程输出。同时目前绝大多数快刀伺服装置能实现的自由度单一，能加工的光学曲面类型有限；而多自由度快刀伺服装置可以实现多方向主动切削加工和多方位位移补偿，能够解决切削力扰动，实现机床主轴与FTS装置的同步性和协调性，克服单自由度FTS加工中存在的问题，扩展基于光学自由曲面加工的FTS金刚石车削加工领域和加工能力。<br/>
技术实现思路

[0005]0005.本技术的目的是为了解决上述问题，而提供了一种三自由度大行程快刀伺服装置。
[0006]0006.一种三自由度大行程快刀伺服装置，它包括：工作台架1、音圈电机2、Z向位移传导机构3、三轴连接机构4、X向驱动平台5、Y向驱动平台6、车刀座8、车刀9；
[0007]所述的工作台架1包括：底板11、立板12、固定外框架13，立板12设在底板11一侧，音圈电机2设立板12上方；固定外框架13设在底板11另一侧；
[0008]所述的三轴连接机构4包括：三轴连接板41、三轴连接架42，三轴连接板41四周通过X轴向挠性铰链43和Y轴向挠性铰链44与三轴连接架42相连接；所述的挠性铰链均设有Z轴向挠性铰点；
[0009]所述的音圈电机2设在立板12上方，音圈电机动子22末端通过Z向位移传导机构3上的双轴向挠性铰链33与三轴连接板41左侧相连；刀座8安装在三轴连接板41右侧；
[0010]所述的双轴向挠性铰链33上至少设有一个X轴向挠性铰点和一个Y轴向挠性铰点；
[0011]所述的X向驱动平台5、Y向驱动平台6的本体固定在固定外框架13上，X向驱动平台5的驱动器通过设有Y轴向挠性铰点的挠性铰链与三轴连接架42相连；Y向驱动平台6的驱动
器通过设有X轴向挠性铰点的挠性铰链与三轴连接架42相连；
[0012]所述的双轴向挠性铰链33为四个，均为直圆型挠性铰链；
[0013]所述的X向驱动平台5、Y向驱动平台6均为两个，采用压电陶瓷驱动器，设有二级放大连杆传动；
[0014]所述的Z向位移传导机构3、三轴连接机构4和放大连杆为一体，由65Mn弹簧钢材料制成；所述的伺服装置，还设有位移传感器组件，包括：X向位移传感器71、Y向位移传感器72、Z向位移传感器73；X向位移传感器71和Y向位移传感器72均设有2个；X向位移传感器71、Y向位移传感器72和Z向位移传感器73均为电感式位移传感器；
[0015]所述的伺服装置，还设有多轴控制器；
[0016]所述的Y向驱动平台6包括：驱动平台外架61、驱动平台内架62、第一传导杆63、左侧一级放大杆64、右侧一级放大杆65、二级放大杆66、Y向压电陶瓷驱动器67、前挡板68、后挡板69；
[0017]所述的第一传导杆63、左侧一级放大杆64、右侧一级放大杆65和二级放大杆66均为对称式结构；前挡板68和后挡板69设在驱动平台外架61两侧；驱动平台内架62设在驱动平台外架61内；
[0018]所述的驱动平台外架61内的两侧设有外架连杆凸缘611；驱动平台外架61内侧底部设有Y向压电陶瓷安装套612，Y向压电陶瓷驱动器67底部固定在Y向压电陶瓷安装套612内；Y向压电陶瓷驱动器67顶部与第一传导杆63中部连接；
[0019]所述的第一传导杆63两端均设有Y形连接臂631，两端Y形连接臂631结构对称；并且Y形连接臂631左右两端依次连接的部件也相互对称；
[0020]所述的Y形连接臂631上一侧设有第一挠性铰链632，Y形连接臂631上另一侧第二挠性铰链633；两端Y形连接臂631一侧上端通过第一挠性铰链632与左侧一级放大杆64中部连接；两端Y形连接臂631另一侧上端通过第二挠性铰链633与右侧一级放大杆65的一侧端部连接；左侧一级放大杆64的左侧端部设有第三挠性铰链641，左侧一级放大杆64左侧下端通过第三挠性铰链641与外架连杆凸缘611连接；右侧一级放大杆65下端中部设有第四挠性铰链651，右侧一级放大杆65下端中部通过第四挠性铰链651与驱动平台内架62左侧端部连接；所述的二级放大杆66上设有第一连杆挠性铰链661、第二连杆挠性铰链662、第三连杆挠性铰链663；二级放大杆66下端近中部通过第一连杆挠性铰链661与左侧一级放大杆64右侧上端连接；二级放大杆66右侧下端通过第二连杆挠性铰链662与右侧一级放大杆65右侧上端连接；二级放大杆66左侧上端通过第三连杆挠性铰链663与三轴连接架42连接；
[0021]所述的第一挠性铰链632、第二挠性铰链633、第三挠性铰链641和第四挠性铰链651均为单Z轴向直圆型挠性铰链相连；第一连杆挠性铰链661、第二连杆挠性铰链662和第三连杆挠性铰链663均为双Z轴向直圆型挠性铰链相连；
[0022]所述的驱动平台外架61、外架连杆凸缘611、驱动平台内架62、第一传导杆63、Y形连接臂631、第一挠性铰链632、第二挠性铰链633、左侧一级放大杆64、第三挠性铰链641、右侧一级放大杆65、第四挠性铰链651、二级放大杆66、第一连杆挠性铰链661、第二连杆挠性铰链662、第三连杆挠性铰链663、三轴连接板41、三轴连接架42和X轴向挠性铰链43为一体式结构；
[0023]所述的Y向压电陶瓷安装套612设在驱动平台外架61一侧内部；Y向压电陶瓷驱动
器67套接在Y向压电陶瓷安装套612中；Y向压电陶瓷驱动器67与第一传导杆63连接；左侧一级放大杆64、右侧一级放大杆55、二级放大杆66之间采用直圆型挠性铰链相连，左侧一级放大杆64与右侧一级放大杆55均以驱动平台外架61的固定点作为支点构成一级放大杠杆；Y向压电陶瓷驱动器67输出微小位移；微小位移经第一传导杆63传递至右侧一级放大杆55与左侧一级放大杆64，对位移进行一级放大后，同时传递至二级放大杆66，对位移进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三自由度大行程快刀伺服装置，其特征在于：它包括工作台架(1)、音圈电机(2)、Z向位移传导机构(3)、三轴连接机构(4)、X向驱动平台(5)、Y向驱动平台(6)、车刀座(8)、车刀(9)；所述的工作台架(1)包括：底板(11)、立板(12)、固定外框架(13)，立板(12)设在底板(11)一侧，音圈电机(2)设立板(12)上方；固定外框架(13)设在底板(11)另一侧；所述的三轴连接机构(4)包括：三轴连接板(41)、三轴连接架(42)，三轴连接板(41)四周通过X轴向挠性铰链(43)和Y轴向挠性铰链(44)与三轴连接架(42)相连接；所述的挠性铰链均设有Z轴向挠性铰点；所述的音圈电机(2)设在立板(12)上方，音圈电机动子(22)末端通过Z向位移传导机构(3)上的双轴向挠性铰链(33)与三轴连接板(41)左侧相连；刀座(8)安装在三轴连接板(41)右侧；所述的双轴向挠性铰链(33)上至少设有一个X轴向挠性铰点和一个Y轴向挠性铰点；所述的X向驱动平台(5)、Y向驱动平台(6)的本体固定在固定外框架(13)上，X向驱动平台(5)的驱动器通过设有Y轴向挠性铰点的挠性铰链与三轴连接架(42)相连；Y向驱动平台(6)的驱动器通过设有X轴向挠性铰点的挠性铰链与三轴连接架(42)相连；所述的伺服装置，还设有位移传感器组件，包括：X向位移传感器(71)、Y向位移传感器(72)、Z向位移传感器(73)；X向位移传感器(71)和Y向位移传感器(72)均设有2个；X向位移传感器(71)、Y向位移传感器(72)和Z向位移传感器(73)均为电感式位移传感器。2.根据权利要求1所述的一种三自由度大行程快刀伺服装置，其特征在于：所述的双轴向挠性铰链(33)为四个，均为直圆型挠性铰链。3.根据权利要求2所述的一种三自由度大行程快刀伺服装置，其特征在于：X向驱动平台(5)、Y向驱动平台(6)均为两个，采用压电陶瓷驱动器，二级放大连杆传动。4.根据权利要求3所述的一种三自由度大行程快刀伺服装置，其特征在于：所述的Z向位移传导机构(3)、三轴连接机构(4)和放大连杆为一体，由65Mn弹簧钢材料制成。5.根据权利要求4所述的一种三自由度大行程快刀伺服装置，其特征在于：设有多轴控制器。6.根据权利要求5所述的一种三自由度大行程快刀伺服装置，其特征在于：所述的Y向驱动平台(6)包括：驱动平台外架(61)、驱动平台内架(62)、第一传导杆(63)、左侧一级放大杆(64)、右侧一级放大杆(65)、二级放大杆(66)、Y向压电陶瓷驱动器(67)、前挡板(68)、后挡板(69)；所述的第一传导杆(63)、左侧一级放大杆(64)、右侧一级放大杆(65)和二级放大杆(66)均为对称式结构；前挡板(68)和后挡板(69)设在驱动平台外架(61)两侧；驱动平台内架(62)设在驱动平台外架(61)内；所述的驱动平台外架(61)内的两侧设有外架连杆凸缘(611)；驱动平台外架(61)内侧底部设有Y向压电陶瓷安装套(612)，Y向压电陶瓷驱动器(67)底部固定在Y向压电陶瓷安装套(612)内；Y向压电陶瓷驱动器(67)顶部与第一传导杆(63)中部连接；所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘强，朱景荣，王翠，周晓勤，刘宇欣，张庭琦，张立冬，薛佳恒，安鹏，沈阳，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：