一种具备减振功能的宏微双驱式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具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，包括：底座、驱动机构、两个圆盘型柔性铰链、减振电机轴，一体式宏动平台，微动平台，传感器、刀具载物台和装置外壳；符合快刀伺服加工特性，运动精度高，且同时采用宏动和微动两种运动方式，既可通过音圈电机实现大行程位移，又可通过压电陶瓷实现高精度运动，补偿运动误差，可加工范围广，加工方式灵活，并且采用十六组安装法兰分别铰接在两组减振电机轴上，用来降低减振电机轴在快速往复运动过程中产生的不利振动，而且整套装置以驱动机构为中心呈现对称布局，同样可以有效地抑制加工过程中的不利振动对金刚石刀具的影响，提高了定位精度和加工精度，可以完成复杂微结构光学曲面的加工。构光学曲面的加工。构光学曲面的加工。

【技术实现步骤摘要】
一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置


[0001]本技术涉及超精密加工
，具体涉及一种能够满足高精度且能同时实现宏位移和微位移运动的宏微双驱式快刀伺服装置。

技术介绍

[0002]通过高频高位置精度振动金刚石刀具，快速刀具伺服辅助金刚石车削对于复杂形状光学元件的超精密加工制造非常有前景，具有高精度、高效率、一次车削就可以获得镜面质量曲面的优点，目前已广泛应用于光学自由曲面、微纳结构功能曲面、非圆零件等复杂零件的加工。但是现有的快刀伺服装置在加工过程中，金刚石刀具会随着被加工曲面面型的变化进行变深度切削，此过程中，车削深度的变化过大会导致切削力变大从而影响加工精度，并且机床主轴转速的漂移会使刀具存在定位误差，导致加工表面质量不均匀，进而影响加工效率。并且在一些实际加工应用中，复杂曲面的形状过于难加工，需要刀具在进给方向上拥有足够高的精度才能满足加工需求。而且加工过程中音圈电机运动所产生的振动以及切削过程中刀具与工件之间的碰撞所产生的振动对加工精度等造成不利影响，此问题也亟待解决。

技术实现思路

[0003]本技术的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供了一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置及驱动方法。
[0004]一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，包括：底座1、驱动机构2、两个圆盘型柔性铰链3、两个减振电机轴4、一体式宏动平台5、微动平台6、感应器7、刀具载物台8和装置外壳；
[0005]所述的装置外壳的后盖板1009中心位置设有十字分布直梁型柔性铰链100901；
[0006]所述的圆盘型柔性铰链3包括：动子圆盘型柔性铰链301和定子圆盘型柔性铰链302；
[0007]所述的减振电机轴4包括：动子减振电机轴401、定子减振电机轴402；
[0008]所述的驱动机构2和圆盘型柔性铰链3通过电机压圈203固定在底座1上；
[0009]所述的定子圆盘型柔性铰链302一端与驱动机构2的电机定子201螺栓固定连接，另一端与定子减振电机轴402固定连接，定子减振电机轴402与十字分布直梁型柔性铰链100901接触；
[0010]电机动子202、动子圆盘型柔性铰链301、动子减振电机轴401、依次固定连接；
[0011]动子减振电机轴401与一体式宏动平台5接触，刀具载物台8通过板簧弹片801铰接于一体式宏动平台5上；
[0012]所述的动子减振电机轴401通过柔性安装法兰403柔性铰接在装置外壳上；
[0013]所述的圆盘型柔性铰链3，从内至外：内层圆盘0101， 镂空“Z”字型圆盘30102，双层直圆型柔30103性铰链；直圆型柔性铰链30103均匀分布于镂空“Z”字型圆盘30102周围，
与装置外壳固定连接；内层圆盘0101分别与减振电机轴4及驱动机构2的动子或定子固定连接；
[0014]所述的柔性安装法兰403包括：质量法兰片40301、法兰安装部、直板型柔性铰链40302和弧形柔性铰链40303；
[0015]所述的质量法兰片40301上下两端通过若干个直板型柔性铰链40302、两个弧形柔性铰链40303与法兰安装部相连；左右两端为凹弧面，两个弧形柔性铰链40303相对称，与质量法兰片40301的凹弧面同弧。
[0016]所述的一体式宏动平台5周围为一框体，框体分别与底座1及装置外壳固定，框体内设有微动平台座503，并通过直圆型柔性铰链
Ⅴ
501与微动平台座503铰接；所述的刀具载物台8通过六组板簧弹片801与微动平台座503铰接固定。
[0017]所述的微动平台6包括：框架601，压电陶瓷驱动器602，压电预紧螺钉603，柔性刀架604，导向杆605和直圆型柔性铰链
Ⅵ
606；
[0018]所述的压电陶瓷驱动器602末端、柔性刀架604、直圆型柔性铰链
Ⅵ
606和导向杆605依次相连铰接；
[0019]所述的压电陶瓷驱动器602通过压电预紧螺钉603固定在框架601上，所述的导向杆605两组直圆型柔性铰链
Ⅵ
606与框架601铰接；
[0020]所述的导向杆605与刀具载物台8接触；安装在刀具载物台8上。
[0021]所述的柔性刀架604包括：两级L型杠杆放大机构；
[0022]第一L型杠杆放大机构60401和第二L型杠杆放大机构60402，呈对称布置，所述第一L型杠杆放大机构60401包括依次连接的第一连杆6040101、第二连杆6040102、第三连杆6040103、第四连杆6040104和第五连杆6040105；第一连杆6040101一端与第一L型杠杆放大机构60401的第二连杆6040102铰接，一端与第二L型杠杆放大机构60402的第六连杆6040201铰接，一端与压电陶瓷驱动器602接触；第二连杆6040102一端与第一连杆6040101铰接，一端与第三连杆6040103铰接；第三连杆6040103一端与第二连杆6040102铰接，一端与框架601铰接，一端与第四连杆6040104铰接；第四连杆6040104一端与第三连杆6040103铰接，一端与第五连杆6040105铰接；第五连杆6040105一端与框架601铰接，一端与第四连杆6040104铰接，一端与导向杆605铰接；所述第二L型杠杆放大机构60402包括依次连接的第一连杆6040101、第六连杆6040201、第七连杆6040202、第八连杆6040203和第九连杆6040204；第六连杆6040201一端与第一连杆6040101铰接，一端与第七连杆6040202铰接；第七连杆6040202一端与第六连杆6040201铰接，一端与框架601铰接，一端与第八连杆6040203铰接；第八连杆6040203一端与第七连杆6040202铰接，一端与第九连杆6040204铰接；第九连杆6040204一端与框架601铰接，一端与第八连杆6040203铰接，一端与导向杆605铰接；所述导向杆605一端与柔性刀架604铰接，一端与框架601通过直圆型柔性铰链
Ⅵ
606铰接；微动平台6通过压电陶瓷驱动器602推动两级L型杠杆放大机构，将压电陶瓷驱动器602输出的位移放大，传递到导向杆605，进而推动刀具载物台8上的金刚石刀具9做快速往复运动。
[0023]还设有光栅尺703和电容传感器701，所述光栅尺703传感器包括连杆70301、标尺光栅70302和读数头70303；所述的连杆70301一端通过螺钉固定在刀具载物台8上，一端固定在标尺光栅70302上；所述标尺光栅70302随连杆70301移动而滑动；所述读数头70303固
定在一体式宏动平台5上，用来读取宏位移大小或宏微位移总和；所述电容传感器701固定在微动平台座503上。
[0024]所述的直圆型柔性铰链
Ⅴ
501之间设有菱形板簧弹片502。
[0025]本技术提供了一种具备减振功能的宏微双驱式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，包括：底座（1）、驱动机构（2）、两个圆盘型柔性铰链（3）、两个减振电机轴（4）、一体式宏动平台（5）、微动平台（6）、传感器（7）、刀具载物台（8)和装置外壳；所述的装置外壳的后盖板(1009)中心位置设有十字分布直梁型柔性铰链(100901)；所述的圆盘型柔性铰链(3)包括：动子圆盘型柔性铰链(301)和定子圆盘型柔性铰链(302)；所述的减振电机轴(4)包括：动子减振电机轴(401)、定子减振电机轴(402)；所述的驱动机构（2）和圆盘型柔性铰链(3)通过电机压圈(203)固定在底座（1）上；所述的定子圆盘型柔性铰链(302)一端与驱动机构（2）的电机定子(201)螺栓固定连接，另一端与定子减振电机轴(402)固定连接，定子减振电机轴(402)与十字分布直梁型柔性铰链(100901)接触；电机动子（202）、动子圆盘型柔性铰链(301)、动子减振电机轴(401)、依次固定连接；动子减振电机轴(401)与一体式宏动平台（5）接触，刀具载物台（8)通过板簧弹片（801）铰接于一体式宏动平台（5）上；所述的动子减振电机轴(401)通过柔性安装法兰(403)柔性铰接在装置外壳上。2. 根据权利要求1所述的一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，其特征在于：所述的圆盘型柔性铰链(3)，从内至外：内层圆盘(0101)， 镂空“Z”字型圆盘（30102），双层直圆型柔性铰链（30103）；直圆型柔性铰链（30103）均匀分布于镂空“Z”字型圆盘（30102）周围，与装置外壳固定连接；内层圆盘(0101)分别与减振电机轴(4)及驱动机构（2）的动子或定子固定连接。3.根据权利要求2所述的一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，其特征在于：所述的柔性安装法兰(403)包括：质量法兰片（40301）、法兰安装部、直板型柔性铰链（40302）和弧形柔性铰链（40303）；所述的质量法兰片（40301）上下两端通过若干个直板型柔性铰链（40302）、两个弧形柔性铰链（40303）与法兰安装部相连；左右两端为凹弧面，两个弧形柔性铰链（40303）相对称，与质量法兰片（40301）的凹弧面同弧。4.根据权利要求3所述的一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，其特征在于：所述的一体式宏动平台（5）周围为一框体，框体分别与底座（1）及装置外壳固定，框体内设有微动平台座（503），并通过直圆型柔性铰链
Ⅴ
（501）与微动平台座（503）铰接；所述的刀具载物台（8)通过六组板簧弹片（801）与微动平台座（503）铰接固定。5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，其特征在于：所述的微动平台（6）包括：框架（601），压电陶瓷驱动器（602），压电预紧螺钉（603），柔性刀架（604），导向杆（605）和直圆型柔性铰链
Ⅵ
（606）；所述的压电陶瓷驱动器（602）末端、柔性刀架（604）、直圆型柔性铰链
Ⅵ
（606）和导向杆（605）依次相连铰接；所述的压电陶瓷驱动器（602）通过压电预紧螺钉（603）固定在框架（601）上，所述的导向杆（605）两组直圆型柔性铰链
Ⅵ
（606）与框架（601）铰接；所述的导...

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