一种可主动补偿面型磨损误差的磨具制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可主动补偿面型磨损误差的磨具，属于超精密加工技术领域。本实用新型专利技术的装置利用内置压电陶瓷阵列进行磨具面型误差主动补偿，压电陶瓷阵列由压电陶瓷单元、电压信号输入端子组成；压电陶瓷阵列置于磨具内部，电压信号输入端子置于压电陶瓷阵列与磨具基体之间。本实用新型专利技术的方法如下：将压电陶瓷阵列均匀置于磨具内部，根据磨具初始面型或磨损情况，对相应位置的压电陶瓷施加一定的直流电压信号，使压电陶瓷产生相应的伸缩变形，迫使磨具面型产生变化，以达到调整当前磨具表面面型的目的。本实用新型专利技术结构简单、机械集成度高、稳定可靠，在精密加工，尤其是面型加工中具有广泛应用前景。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种面型磨损误差主动补偿的磨具，属于超精密加工

技术介绍
超精密器件加工要求同时达到材质密度高度一致和尺寸、波纹度和粗糙度等指标的纳米精度，采用传统去除材料方法加工时面临着超低应力难以实现和超低应力下难以实现材料去除的难题。以磨削为基本加工手段，要达到纳米级尺寸精度、面型精度、表面波纹度、表面粗糙度，且具有好的表面质量、小的表面变质层、小的残余应力、满足表面完整性要求，除了需要磨床提供优于纳米精度的进给、准确控制磨粒的作用方向和作用力之外，对磨具面型进行实时误差补偿至关重要。由于纳米精度的磨具难以获得，尤其是纳米精度的面型。当磨具覆盖硬质磨粒以后，面型的修整就更加困难。此外，在磨削加工的过程中磨具表面的磨损也会造成零件加工精度的降低。因此，不能期望磨具具有完美的精度，必须能够对磨具表面形状进行控制和调離iF. ο现有补偿表面误差方法主要是基于弹性力学原理的应力盘抛光中的抛光工具主动变形技术，它结构复杂，效率低，很难保证生产的需要。本技术的表面误差补偿方法利用置于磨具内的压电陶瓷阵列在一定的电压作用下获得优于纳米级的静变形来实现对面型的误差补偿及调整，具有结构简单、机械集成度高、稳定可靠等优点。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对传统误差补偿的缺陷，提出一种可主动补偿面型磨损误差的磨具，实现高效率低成本、稳定可靠的纳米精度制造。本技术为解决上述技术问题采用以下技术方案。—种可主动补偿面型磨损误差的磨具，包括磨具、磨具基体、压电陶瓷阵列和电压信号输入端子；其中，所述压电陶瓷阵列内置于磨具中，电压信号输入端子置于压电陶瓷阵列与磨具基体之间，所述电压信号输入端子的数量与压电陶瓷阵列中的压电陶瓷数量相同；其中所述电压信号输入端子的一端与直流电压相连接，所述电压信号输入端子的另一端与对应的压电陶瓷阵列中的压电陶瓷相连接。进一步的，为了使每一个压电陶瓷单元施加电压时互不干扰，在相邻的压电陶瓷之间，形成非导电区。本技术采用的上述技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果本技术利用置于磨具内的压电陶瓷阵列，对磨具表面的面型进行调整，实现对磨具表面初始误差和磨损产生的误差的补偿；通过实时调整磨具面型，进行误差补偿能保障零件加工质量、延长磨具使用寿命。附图说明图1是本技术的装置结构示意图。图2是内置压电陶瓷阵列的磨具复合结构图。图3是内置压电陶瓷阵列的磨具面型误差补偿示意图。图4是内置压电陶瓷阵列分布图。以上图中标号名称1-被加工件，2-磨具，3-内置压电陶瓷阵列，4-刚玉盘，5-压电陶瓷，6-调整前的磨具的面型，7-电压信号输入端子，8-调整后的磨具的面型，31-压电陶瓷小分区，32-非导电区。具体实施方式以下结合附图对本技术的技术方案做进一步的详细说明如图1所示，本技术的磨具包括上表面覆盖磨粒层的磨具2、压电陶瓷阵列3 内置在磨具2中。内置压电陶瓷阵列3用于实时调整磨具2表面面型或波纹度，进行误差补偿，实现对工件1的精密加工。如图2所示，磨具2中设置均勻分布m个压电陶瓷单元，每个压电陶瓷对应磨具表面的一个样点；电压信号输入端子7置于压电陶瓷阵列与磨具基体之间，电压信号输入端子与压电陶瓷阵列中的压电陶瓷一一对应，其一端与直流电压相连接，另一端与压电陶瓷相连接。本技术的实施方法，包括如下步骤步骤A，检测磨具表面面型初始误差分布情况，确定压电陶瓷阵列中各单元需要提供的伸缩变形量2 ‘ · · ,根据压电陶瓷单元的逆压电特性和结构的变形关系矩阵i, = Cy1X..h·,mK2m计算各压电陶瓷单元所需施加的直流电压的大小，其中U=AT.xml xm2 ■· U= (U1 U2 ■ ·如图3所示，根据检测结果和各样点之间的变形关系，计算各样点对应的压电陶瓷单元所需施加的电压大小，对各压电陶瓷分别施加相应的电压巧，其中I=Il ( 为压电陶瓷阵列的单元数)；通过电压信号输入端子7对相应位置的压电陶瓷施加一定量的电压，使压电陶瓷产生一定量的伸缩变形，达到将初始面型6调整成面型8的目的。如图4所示，为本技术的内置压电陶瓷阵列分布示例。其中每个压电陶瓷都是一个压电陶瓷小分区31，其表面是导电的。在相邻的压电陶瓷之间，形成非导电区32，非导电区的表面导电层去除了，此结构使得在每一块压电陶瓷小分区31加电压时，彼此相互独立。步骤B，在磨具产生磨损后，检测磨具面型变化情况，利用电位器分压原理，调节电位器旋钮采用步骤A的方法改变各压电陶瓷单元两端的电压值，使压电陶瓷片产生伸缩变形，达到调节磨具型面进行误差补偿的目的。 本技术通过在磨具内部安置压电陶瓷阵列，形成“三明治”的复合结构，根据磨具初始面型及磨损情况，对相应位置的压电陶瓷单元施加一定的直流电压，使该压电陶瓷单元产生一定量的伸缩变形，达到调整磨具表面面型的目的。权利要求1.一种可主动补偿面型磨损误差的磨具，包括磨具、磨具基体，其特征在于还包括压电陶瓷阵列和电压信号输入端子；其中，所述压电陶瓷阵列内置于磨具中，电压信号输入端子置于压电陶瓷阵列与磨具基体之间，所述电压信号输入端子的数量与压电陶瓷阵列中的压电陶瓷数量相同；其中所述电压信号输入端子的一端与直流电压相连接，所述电压信号输入端子的另一端与对应的压电陶瓷阵列中的压电陶瓷相连接。2.根据权利要求1所述的可主动补偿面型磨损误差的磨具，其特征在于在相邻的压电陶瓷单元之间具有非导电区。专利摘要本技术公开了一种可主动补偿面型磨损误差的磨具，属于超精密加工
本技术的装置利用内置压电陶瓷阵列进行磨具面型误差主动补偿，压电陶瓷阵列由压电陶瓷单元、电压信号输入端子组成；压电陶瓷阵列置于磨具内部，电压信号输入端子置于压电陶瓷阵列与磨具基体之间。本技术的方法如下将压电陶瓷阵列均匀置于磨具内部，根据磨具初始面型或磨损情况，对相应位置的压电陶瓷施加一定的直流电压信号，使压电陶瓷产生相应的伸缩变形，迫使磨具面型产生变化，以达到调整当前磨具表面面型的目的。本技术结构简单、机械集成度高、稳定可靠，在精密加工，尤其是面型加工中具有广泛应用前景。文档编号B24D3/00GK202174507SQ20112023057公开日2012年3月28日 申请日期2011年7月1日 优先权日2011年7月1日专利技术者吴飞, 季瑞南, 金家楣, 陈小建 申请人:南京航空航天大学本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金家楣，吴飞，陈小建，季瑞南，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：实用新型
国别省市：