CN100571975C - 一种精密进给车削刀架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于材料的磁致伸缩原理做直线微进给的车削刀架。它包括壳体、励磁线圈、磁致伸缩棒、弹簧板、车刀座、车刀及位移传感器等。磁致伸缩棒受到壳体及弹簧板的预压力，在励磁磁场的作用下伸缩变形，使弹簧板做弹性变形并带动车刀座和车刀做线性微位移。位移值由位移传感器检测并反馈给励磁电源，最终控制车刀的位移精度。本发明可用于非圆加工、精密定位或进给领域。
Description
技术领域
本发明涉及车床部件，具体地说是利用材料的磁致伸缩性能来实现车刀快速精密进给的装置。
背景技术
目前，在非圆车削加工中，尤其是精密度要求较高、型线复杂多变时，机械仿形加工(硬靠模)方法正在被逐渐取代，代之而起的是利用数字程序控制车刀作为进给的软靠模技术。在目前的软靠模技术中，一般是利用可控制的电磁力来驱动车刀作微进给运动，其缺点是电磁力不足够大，使车刀在进给方向的刚度不大，因而影响加工精度。
发明内容
本发明的目的在与提供一种精密进给车销刀架，其由于采用材料的磁致伸缩来驱动车刀作微进给运动，提高了车刀在进给方向的强度，从而可实现更精密的加工。
具体地，本发明提供了一种精密进给车销刀架，其特征在于该车削刀架由下述结构构成：壳体1、励磁线圈2、磁致伸缩棒3、弹簧板4、刀座6；其中：励磁线圈2置于上述壳体1内，磁致伸缩棒3置于励磁线圈2内，所述弹簧板4的形状为三角形，弹簧板4置于上述壳体1的端部，并且其大头端与壳体1固接，其另一端悬空且其一侧面与上述磁致伸缩棒3构成活性接触；
刀座6置于上述弹簧板4远离磁致伸缩棒3的另一侧。
本发明提供的精密进给车削刀架中，还可以包括一位移传感器7，位移传感器7可以置于所述弹簧板4或者置于壳体1上。
本发明精密进给车削刀架中，所述弹簧板4的形状应使其做弹性变形时应力分布均匀。
本发明精密进给车削刀架中，所述弹簧板4与磁致伸缩棒3接触的位置带有限位机构。限位机构可以为与磁致伸缩棒3端相适应的凹陷。
本发明精密进给车削刀架的工作过程是：磁致伸缩棒3置于壳体1内的励磁线圈2中，调整弹簧板4与壳体1对磁致伸缩棒3提供的预压力，通过改变励磁线圈2中的电流大小，使磁致伸缩棒3产生伸缩变形，推动弹簧板产生弹性变形，带动刀座6和车刀5做线性微位移，位移量由位移传感器7测量并反馈给控制电源来调整励磁线圈2中的电流值，实现车刀5的精密微位移。
考虑到弹簧板4做弹性变形时的应力分布均匀，其形状可以等厚或不等厚的三角形或其它形状。
根据不同的要求，刀座6和车刀5可以在弹簧板4某一适当位置上：在磁致伸缩棒3的顶点处时，车刀5的位移等于磁致伸缩棒3的伸缩变形；在弹簧板4的固定端9与磁致伸缩棒3的顶点之间时，车刀5的位移小于磁致伸缩棒3的伸缩变形；在弹簧板4的固定端8与磁致伸缩棒3的顶点之间区域之外时，车刀5的位移大于磁致伸缩棒3的伸缩变形。
本发明由于采用材料的磁致伸缩和弹性变形来驱动车刀做微进给运动，因而结构简单、出力大、机械响应速度快、没有摩擦磨损、车刀在进给方向的刚度增大、长刀架使用寿命长、运行可靠，实现了更精密、快速和高效率加工，可以用于非圆加工、精密定位或进给领域。
附图说明
图1为实施例1精密进给车削刀架纵断面结构示意；
图2为实施例1精密进给车削刀架端面结构示意；
图3为实施例2精密进给车削刀架纵断面结构示意；
图4为实施例2精密进给车削刀架端面结构示意；
图5为实施例3精密进给车削刀架剖视图；
图6为实施例3精密进给车削刀架端面结构示意；
图7为实施例4精密进给车削刀架剖视图；
图8为实施例4精密进给车削刀架端面结构示意；
具体实施方式
本发明所述实施例不限制本发明。
实施例1
基本结构如图1和图2。磁致伸缩棒3：长800毫米，直径20毫米；线圈2：内径25毫米，外径125毫米，长810毫米，铜线直径2.04毫米共计匝；弹簧板厚10毫米；用电涡流传感器测量位移。当线圈2中的电流变化为0——40安培时，车刀5的前进位移为0-1500微米。该刀架装置已经安装在数控车床上，可连续生产多种活塞及靠模产品。
实施例2
基本结构如图3和图4。磁致伸缩棒3：长400毫米，直径25毫米；线圈2：内径30毫米，外径130毫米，长410毫米，铜线直径2.04毫米共计匝；弹簧板厚10毫米；用电涡流传感器测量位移。当线圈2中的电流变化为0——40安培时，车刀5的前进位移为0——1600微米。该刀架装置已经安装在数控车床上，可连续生产多种活塞及靠模产品
实施例3
基本结构如图5和图6。磁致伸缩棒3：长800毫米，直径20毫米；线圈2：内径25毫米，外径125毫米，长810毫米，铜线直径2.04毫米共计匝；弹簧板厚10毫米；用电涡流传感器测量位移。当线圈2中的电流变化为0——40安培时，车刀5的前进位移为0——1500微米。该刀架装置已经安装在数控车床上，可连续生产多种活塞及靠模产品。
实施例4
基本结构如图7和图8。磁致伸缩棒3：长400毫米，直径25毫米；线圈2：内径30毫米，外径130毫米，长410毫米，铜线直径2.04毫米共计匝；弹簧板厚10毫米；用电涡流传感器测量位移。当线圈2中的电流变化为0——40安培时，车刀5的前进位移为0——1600微米。该刀架装置已经安装在数控车床上，可连续生产多种活塞及靠模产品。
Claims (7)
1、一种精密进给车削刀架，其特征在于该车削刀架由下述结构构成：壳体(1)、励磁线圈(2)、磁致伸缩棒(3)、弹簧板(4)、刀座(6)；其中：
励磁线圈(2)置于上述壳体(1)内，磁致伸缩棒(3)置于励磁线圈(2)内，
所述弹簧板(4)的形状为三角形，弹簧板(4)置于上述壳体(1)的端部，并且其大头端与壳体(1)固接，其另一端悬空且其一侧面与上述磁致伸缩棒(3)构成活性接触；
刀座(6)置于上述弹簧板(4)远离磁致伸缩棒(3)的另一侧。
2、按照权利要求1所述精密进给车削刀架，其特征在于该车削刀架包括一位移传感器(7)，位移传感器(7)置于所述弹簧板(4)或置于壳体(1)上。
3、按照权利要求1或2所述精密进给车削刀架，其特征在于所述弹簧板(4)的形状应使其做弹性变形时应力分布均匀。
4、按照权利要求1或2所述精密进给车削刀架，其特征在于所述弹簧板(4)与磁致伸缩棒(3)接触的位置带有限位机构。
5、按照权利要求3所述精密进给车削刀架，其特征在于所述弹簧板(4)与磁致伸缩棒(3)接触的位置带有限位机构。
6、按照权利要求4所述精密进给车削刀架，其特征在于所述限位机构为与磁致伸缩棒(3)端相适应的凹陷。
7、按照权利要求5所述精密进给车削刀架，其特征在于所述限位机构为与磁致伸缩棒(3)端相适应的凹陷。
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| 具有位移感知功能的超磁致伸缩微位移执行器的研究. 贾振元等.应用科学学报，第20卷第4期. 2002 |
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| 超磁致伸缩微位移驱动器的研究. 贾宇辉等.微细加工技术，第2002－2期. 2000 |
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| 超磁致伸缩换能器的非线性特性. 袁惠群等.东北大学学报（自然科学版），第23卷第4期. 2001 |
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