CN103182540B - 组合式超磁致伸缩材料驱动伺服镗杆装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组合式超磁致伸缩材料驱动伺服镗杆装置。弹性变形体的一端与主轴连接，另一端与镗杆的一端连接，弹性变形体外圆柱面轴向开有装超磁致伸缩材料棒的凹槽，超磁致伸缩材料棒两端与凹槽两侧面间分别嵌有导磁块，凹槽底部开有柔性铰链孔，靠近镗杆一端的弹性变形体侧面装有预压力调节螺钉，励磁机构装在有超磁致伸缩材料棒的弹性变形体外，励磁机构固定在机床上。本发明采用弹性变形体和镗杆组合结构，超磁致伸缩材料在磁场下伸长，迫使弹性变形体前端绕柔性铰链转动，带动镗杆及镗刀产生径向微进给，达到镗削异形孔的尺寸和形状要求。通过合理设置柔性铰链的结构参数，可满足各种微进给加工行程的技术要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种镗杆装置，尤其是涉及一种组合式超磁致伸缩材料驱动伺服镗杆装置。
背景技术
对于在工作中承受较大应力且存在所受应力不均匀的孔类零件，如发动机气缸孔和活塞销孔等，在现代制造业中，为了减轻这类孔的应力集中，减小零件的疲劳损伤，延长其使用寿命，特将此类孔加工成非圆柱孔（异型孔），这要求在精密镗削加工中，镗刀既要有沿着机床主轴的高速旋转运动，还要有沿着孔直径方向的径向进给运动，以满足不同异型孔精密加工的需求，而基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆可以满足以上要求。现有基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆主要特征为：在一体式镗杆的某轴颈处开槽，嵌入超磁致伸缩材料块，并在超磁致伸缩材料块两端设有导磁块和预压块，绕有励磁线圈的线圈支架套住有超磁致伸缩块的镗杆部分，并留有一定的径向间隙。其工作原理是：在励磁线圈中通入不同大小的电流，线圈产生的磁场驱动超磁致伸缩材料块轴向伸长，并推动镗杆产生一定程度弯曲，使得镗刀在径向产生一定的位移，满足加工异型孔的需求。但是这种嵌入超磁致伸缩材料的一体式结构镗杆存在高机械强度和大径向位移输出之间的矛盾，不能满足大径向行程输出的精密加工要求；同时，由于其一体式结构，实际应用时存在镗杆快速更换费时、柔性不足的问题。
发明内容
为了克服一体式超磁致伸缩材料驱动镗杆在机械强度和大行程输出以及镗杆快速跟换方面的性能不足，本发明的目的在于提供一种组合式超磁致伸缩材料驱动伺服镗杆装置，将镗杆的弯曲变形和位移放大进行分离，即采用弹性变形体上的柔性铰链结构承担镗杆的弯曲变形，而采用普通镗杆将弯曲变形进行放大，使镗刀能输出更大的径向位移，以满足大行程输出和镗杆柔性更换的精密加工需求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
本发明包括圆柱形的弹性变形体、第一导磁块、第二导磁块、励磁机构、超磁致伸缩材料棒和镗杆；弹性变形体的一端与主轴连接，弹性变形体的另一端与镗杆的一端连接，弹性变形体外圆柱面轴向开有凹槽，凹槽内装有超磁致伸缩材料棒，超磁致伸缩材料棒两端与凹槽两侧面间分别嵌有第一导磁块和第二导磁块，凹槽底部开有一个或者多个柔性铰链孔，靠近镗杆一端的弹性变形体侧面装有预压力调节螺钉，励磁机构装在有超磁致伸缩材料棒的弹性变形体外，励磁机构固定在机床上。
所述的励磁机构由一个线圈或者由多个内线圈和多个外线圈圈套组成。
本发明具有的有益效果是：
本发明采用弹性变形体和镗杆组合式结构，其中弹性变形体起弯曲变形作用，超磁致伸缩材料在磁场下伸长，迫使弹性变形体末端绕柔性铰链转动，从而带动镗杆及镗刀沿工件径向产生微进给，达到镗削异性孔的尺寸和形状要求。弹性变形体是一种柔性铰链装置，其上设计有一个或者多个柔性铰链，通过合理设置柔性铰链的结构参数，可满足各种微进给行程的要求；励磁机构由一个或多个线圈组成，所产生的磁场范围宽，可加工出各种形状的异型孔；超磁致伸缩材料两端有导磁块，增强超磁致伸缩材料轴向磁场的均匀性；设有预压力调节机构，使超磁致伸缩材料工作在最佳压力下，提高输出位移并降低非线性；将超磁致伸缩材料嵌入弹性变形体的轴向凹槽中，而励磁机构采用固定的方式，结构简单，可以实现非接触式驱动和控制。
附图说明
图1是组合式超磁致伸缩材料驱动伺服镗杆装置结构图。
图中：1.弹性变形体，2.第一导磁块，3.内线圈，4.外线圈，5.超磁致伸缩材料棒，6.柔性铰链，7.第二导磁块，8.预压力调节螺钉，9.镗杆，10.镗刀。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，本发明包括圆柱形的弹性变形体1、第一导磁块2、第二导磁块7、励磁机构、超磁致伸缩材料棒5和镗杆9；弹性变形体1的一端与主轴通过法兰连接，弹性变形体1的另一端与镗杆9的一端连接，镗杆9的另一端装有镗刀10，弹性变形体1外圆柱面轴向开有凹槽，凹槽内装有超磁致伸缩材料棒5，超磁致伸缩材料棒5两端与凹槽两侧面间分别嵌有第一导磁块2和第二导磁块7，凹槽底部开有一个或者多个柔性铰链孔6，靠近镗杆9一端的弹性变形体1侧面装有预压力调节螺钉8，预压力调节螺钉8的球状螺钉头顶在第二导磁块7前端的球状凹槽内；励磁机构固定在机床上，励磁机构装在有超磁致伸缩材料棒5的弹性变形体1外，励磁机构固定在机床上，弹性变形体1和励磁机构之间形成转动配合。
所述的励磁机构由一个线圈或者由多个内线圈和多个外线圈交替圈套组成，如图1所示，励磁机构由内线圈3，外线圈4组成。
本发明的工作原理如下：
在线圈中通入一定的电流，线圈产生的磁场通过第一导磁块2和第二导磁块7在超磁致伸缩材料棒5上形成均匀的磁场，超磁致伸缩材料棒5在此磁场下发生超磁致伸缩效应，在轴向产生伸长量，采用较好机械弹性材料制成的弹性变形体1上的柔性铰链孔6被撑开，弹性变形体1的前端发生弯曲，并带动镗杆9往外倾斜，镗杆末端的镗刀10便产生径向的位移输出。在一定的范围内，通入线圈中的电流越大，超磁致伸缩材料棒5的轴向伸长越大，弹性变形体1前端的变形越厉害，镗杆9末端的镗刀10径向位移也就越大。通过控制线圈中电流的大小，可以镗削出不同形状的异型孔。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (2)
1. 一种组合式超磁致伸缩材料驱动伺服镗杆装置，其特征在于：包括圆柱形的弹性变形体(1)、第一导磁块(2)、第二导磁块(7)、励磁机构、超磁致伸缩材料棒(5)和镗杆(9)；弹性变形体(1)的一端与主轴连接，弹性变形体(1)的另一端与镗杆(9)的一端连接，弹性变形体(1)外圆柱面轴向开有凹槽，凹槽内装有超磁致伸缩材料棒(5)，超磁致伸缩材料棒(5)两端与凹槽两侧面间分别嵌有第一导磁块(2)和第二导磁块(7)，凹槽底部开有一个或者多个柔性铰链孔，靠近镗杆(9)一端的弹性变形体(1)侧面装有预压力调节螺钉(8)，励磁机构装在有超磁致伸缩材料棒(5)的弹性变形体(1)外，励磁机构固定在机床上。
2. 根据权利要求1所述的一种组合式超磁致伸缩材料驱动伺服镗杆装置，其特征在于：所述的励磁机构由一个线圈或者由多个内线圈和多个外线圈圈套组成。
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