CN109530198B - 一种楔形预紧的二维柔顺振动平台 - Google Patents

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    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
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Abstract

本发明公开了一种楔形预紧的二维柔顺振动平台，包括驱动源、柔顺振动平台、基座和楔形预紧装置；所述柔顺振动平台包括圆弧型柔性铰链、外侧直梁型柔性铰链、工作台、内侧直梁型柔性铰链和柔顺振动平台外侧架体。当两个方向的驱动源同时运动时，使工作台产生了两个方向的机械振动，实现了二维振动辅助加工。驱动源通过圆弧型柔性铰链为工作台提供微米级的振动，外侧直梁型柔性铰链和内侧直梁型柔性铰链关于工作台对称布置，实现了工作台的解耦运动，为振动平台的高精度运动提供保证。本振动平台采用楔形预紧装置，调节更直观，预紧力均匀。通过调整预紧螺钉的位置，实现为不同类型和尺寸的驱动源预紧的目的，适应性强。

Description

一种楔形预紧的二维柔顺振动平台
技术领域
本发明涉及精密加工及特种加工领域，具体是一种楔形预紧的二维柔顺振动平台。
背景技术
在加工结构复杂且尺寸小的微型零件时，微细铣削加工技术占有极其重要的地位。但加工硬脆材料时，容易出现刀具磨损、加工表面质量差、加工效率低等问题。振动辅助加工具有降低切削力，降低刀具磨损率，减少毛刺形成，加工硬脆材料和改善表面光洁度等优点。因此，在加工硬脆材料等难加工的微小零件时，振动辅助微细铣削加工成为了一种有效的加工方法。
超声变幅杆、超声换能器的尺寸较大，对微型铣床的整机刚度影响较大。申请号为201610202687.6的文献公开了一种基于柔性铰链结构的二维超声振动平台，其通过两个相互垂直布置的超声波发生装置为柔性铰链结构的平台提供二维振动，但是其尺寸大，对微型铣床的整机刚度影响较大。同时，其没有预紧装置，由于平台刚度的存在，当超声波发生装置高频振动时，存在超声变幅杆与平台相互分离的情况，不能保证加工精度。
目前针对压电陶瓷驱动的振动平台多采用螺钉直接预紧，但是存在预紧力调节不直观，预紧力不均匀等问题。并且一个振动平台只能用一种型号的压电陶瓷，适应性不强。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种楔形预紧的二维柔顺振动平台。
本发明解决所述技术问题的技术方案是，提供一种楔形预紧的二维柔顺振动平台，其特征在于该振动平台包括驱动源、柔顺振动平台、基座和楔形预紧装置；所述柔顺振动平台包括圆弧型柔性铰链、外侧直梁型柔性铰链、工作台、内侧直梁型柔性铰链和柔顺振动平台外侧架体；
所述柔顺振动平台外侧架体与基座连接；所述工作台位于柔顺振动平台的中间位置，通过对称布置的内侧直梁型柔性铰链与外侧直梁型柔性铰链连接，外侧直梁型柔性铰链与柔顺振动平台外侧架体连接；两个楔形预紧装置相互垂直布置；楔形预紧装置位于柔顺振动平台外侧架体内部，与柔顺振动平台外侧架体内部接触，柔顺振动平台外侧架体为楔形预紧装置的移动提供轨道；楔形预紧装置一端与预紧螺钉接触，另一端内部有驱动源，通过调整预紧螺钉，实现驱动源的预紧；所述驱动源通过圆弧型柔性铰链与工作台接触。
与现有技术相比，本发明有益效果在于：
1)当两个方向的驱动源同时运动时，使工作台产生了两个方向的机械振动，实现了二维振动辅助加工。本振动平台通过压电制动器驱动，其工作频率范围大，幅值、波形可控，运动精度高。
2)本振动平台整体尺寸小，对微型铣床的整机刚度影响小，易于提高加工精度。
3)本振动平台采用楔形预紧装置，调节更直观，预紧力均匀。通过调整预紧螺钉的位置，实现为不同类型和尺寸的驱动源预紧的目的，适应性强。
4)考虑卧式微型铣床的空间布局及微型机床电主轴的结构限制，本振动平台安装在工件一侧，将振动施加在工件一侧，符合实际工况，满足振动辅助微细铣削的实际需求，实施难度小，且驱动源出现问题时可及时进行检测与维护。
5)驱动源通过圆弧型柔性铰链为工作台提供微米级的振动，外侧直梁型柔性铰链和内侧直梁型柔性铰链关于工作台对称布置，实现了工作台的解耦运动，为振动平台的高精度运动提供保证。
附图说明
图1是本发明一种实施例的整体结构等轴测示意图；
图2是本发明一种实施例的整体结构主视示意图；
图3是本发明一种实施例的整体结构俯视示意图；
图4是本发明图3中A位置去除预紧装置压板后的局部放大视图；
图中：1-预紧装置压板；2-驱动源；3-柔顺振动平台；3.1-圆弧型柔性铰链；3.2-外侧直梁型柔性铰链；3.3-工作台；3.4-内侧直梁型柔性铰链；3.5-柔顺振动平台外侧架体；4-基座；5-楔形预紧装置；5.1-上楔形预紧块；5.2-下楔形预紧块；6-预紧螺钉；
具体实施方式
下面给出本发明的具体实施例。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。
本发明提供了一种楔形预紧的二维柔顺振动平台(参见图1-4，简称振动平台)，其特征在于该振动平台包括驱动源2、柔顺振动平台3、基座4和楔形预紧装置5；所述柔顺振动平台3包括圆弧型柔性铰链3.1、外侧直梁型柔性铰链3.2、工作台3.3、内侧直梁型柔性铰链3.4和柔顺振动平台外侧架体3.5；
所述柔顺振动平台外侧架体3.5通过连接件(本实施例为螺钉)与基座4连接；所述工作台3.3位于柔顺振动平台3的中间位置，通过对称布置的内侧直梁型柔性铰链3.4与外侧直梁型柔性铰链3.2连接，外侧直梁型柔性铰链3.2与柔顺振动平台外侧架体3.5连接；两个楔形预紧装置5相互垂直布置；楔形预紧装置5位于柔顺振动平台外侧架体3.5内部，与柔顺振动平台外侧架体3.5内部接触，柔顺振动平台外侧架体3.5为楔形预紧装置5的移动提供轨道；楔形预紧装置5一端与预紧螺钉6接触，另一端内部有驱动源2，通过调整预紧螺钉6，实现驱动源2的预紧；所述驱动源2通过圆弧型柔性铰链3.1与工作台3.3接触，为工作台3.3提供两个自由度的驱动，实现两个方向的振动。
该振动平台还包括预紧装置压板1；所述预紧装置压板1通过连接件(本实施例为螺钉)安装在柔顺振动平台外侧架体3.5上，其下表面与楔形预紧装置5接触，防止楔形预紧装置5从柔顺振动平台3内滑脱。
所述楔形预紧装置5包括上楔形预紧块5.1和下楔形预紧块5.2；上楔形预紧块5.1和下楔形预紧块5.2相互接触；上楔形预紧块5.1与预紧螺钉6接触，驱动源2位于下楔形预紧块5.2内部。
所述驱动源2采用压电制动器。
本发明的工作原理和工作流程是：通过调节预紧螺钉6，推动上楔形预紧块5.1移动，使下楔形预紧块5.2在柔顺振动平台外侧架体3.5内移动，实现驱动源2的预紧。通过外部装置输入波形，控制驱动源2产生合适的频率和振幅，从而使外侧直梁型柔性铰链3.2和内侧直梁型柔性铰链3.4产生相应微米级变形，从而使工作台3.3产生机械振动。可以通过输入信号改变驱动源2的频率和振幅，调节工作台3.3的振动频率和振幅，提高了振动平台的工作带宽。当两个方向的驱动源2同时运动时，使工作台3.3产生了两个方向的机械振动，实现了二维振动辅助加工。
本发明未述及之处适用于现有技术。

Claims (2)

1.一种二维柔顺振动平台，其特征在于该振动平台包括驱动源、柔顺振动平台、基座和楔形预紧装置；所述柔顺振动平台包括圆弧型柔性铰链、外侧直梁型柔性铰链、工作台、内侧直梁型柔性铰链和柔顺振动平台外侧架体；
所述柔顺振动平台外侧架体与基座连接；所述工作台位于柔顺振动平台的中间位置，通过对称布置的内侧直梁型柔性铰链与外侧直梁型柔性铰链连接，外侧直梁型柔性铰链与柔顺振动平台外侧架体连接；两个楔形预紧装置相互垂直布置；楔形预紧装置位于柔顺振动平台外侧架体内部，与柔顺振动平台外侧架体内部接触，柔顺振动平台外侧架体为楔形预紧装置的移动提供轨道；楔形预紧装置一端与预紧螺钉接触，另一端内部有驱动源，通过调整预紧螺钉，实现驱动源的预紧；所述驱动源通过圆弧型柔性铰链与工作台接触；
所述楔形预紧装置包括上楔形预紧块和下楔形预紧块；上楔形预紧块和下楔形预紧块相互接触；上楔形预紧块与预紧螺钉接触，驱动源位于下楔形预紧块内部；
该振动平台还包括预紧装置压板；所述预紧装置压板安装在柔顺振动平台外侧架体上，其下表面与楔形预紧装置接触，防止楔形预紧装置从柔顺振动平台内滑脱。
2.根据权利要求1所述的二维柔顺振动平台，其特征在于所述驱动源采用压电制动器。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111482347B (zh) * 2020-04-15 2021-08-10 南京航空航天大学 一种用于大型零件加工的超声振动平台及其操作工艺
CN113522709A (zh) * 2021-06-18 2021-10-22 天津大学 一种基于柔性铰链结构的可分离式二维超声振动平台

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002018665A (ja) * 2000-07-07 2002-01-22 Sumitomo Heavy Ind Ltd 移動テーブルの変位制御方法、部材加工方法、ｘ−ｙステージ装置、該ｘ−ｙステージ装置の製造方法
CN102059575A (zh) * 2010-11-26 2011-05-18 吉林大学 一种金刚石切削刀具三维椭圆运动生成方法及装置
CN104117697A (zh) * 2014-07-17 2014-10-29 吉林大学 一种非共振椭圆振动切削装置
CN205166404U (zh) * 2015-11-17 2016-04-20 长春工业大学 一种压电驱动三维椭圆微进给运动平台
CN105880140A (zh) * 2016-03-31 2016-08-24 天津大学 一种基于柔性铰链结构的二维超声振动平台
CN108494285A (zh) * 2018-05-14 2018-09-04 西安科技大学 一种精密放大柔性微动系统
CN108962336A (zh) * 2018-05-22 2018-12-07 郑州轻工业学院 一种基于压电驱动的二维并联柔性微动平台
CN209438940U (zh) * 2019-01-10 2019-09-27 河北工业大学 一种楔形预紧的二维柔顺振动平台

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104596720B (zh) * 2015-01-15 2017-08-08 浙江大学 基于簧片式解耦装置的三分量标准振动台

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002018665A (ja) * 2000-07-07 2002-01-22 Sumitomo Heavy Ind Ltd 移動テーブルの変位制御方法、部材加工方法、ｘ−ｙステージ装置、該ｘ−ｙステージ装置の製造方法
CN102059575A (zh) * 2010-11-26 2011-05-18 吉林大学 一种金刚石切削刀具三维椭圆运动生成方法及装置
CN104117697A (zh) * 2014-07-17 2014-10-29 吉林大学 一种非共振椭圆振动切削装置
CN205166404U (zh) * 2015-11-17 2016-04-20 长春工业大学 一种压电驱动三维椭圆微进给运动平台
CN105880140A (zh) * 2016-03-31 2016-08-24 天津大学 一种基于柔性铰链结构的二维超声振动平台
CN108494285A (zh) * 2018-05-14 2018-09-04 西安科技大学 一种精密放大柔性微动系统
CN108962336A (zh) * 2018-05-22 2018-12-07 郑州轻工业学院 一种基于压电驱动的二维并联柔性微动平台
CN209438940U (zh) * 2019-01-10 2019-09-27 河北工业大学 一种楔形预紧的二维柔顺振动平台

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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硬脆材料旋转超声加工技术的研究现状及展望;冯平法;王健健;张建富;吴志军;;机械工程学报(第19期) *

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