CN112276236B - 珩铰刀 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种珩铰刀，包括轴向首尾相接的圆形的刀杆本体和设有珩铰条的圆形框架式的珩铰基座，刀杆本体的一端有与机床连接的法兰盘，珩铰基座与刀杆本体上有使珩铰条自动径向张开或自动径向缩回的结构；刀杆本体上有经振动产生电源的压电俘能器，刀杆本体上的第一中心孔内固定有通电能轴向伸长的压电叠堆，压电叠堆的外端与用于轴向移动并使珩铰条径向张开或径向缩回的芯轴的一端固定；压电叠堆上有位移传感器；压电俘能器经控制电路和设于刀杆本体内的导线与压电叠堆电连接，位移传感器与控制电路电连接。该珩铰刀在加工过程中能自动调节补偿珩铰刀中的珩铰条的径向位置以使珩铰条的磨削部位始终保持磨削状态、并能保证加工精度。

Description

珩铰刀

技术领域

本发明涉及精密加工刀具技术领域，具体讲是一种珩铰刀。

背景技术

珩铰刀被广泛应用于精密加工技术领域，由于珩铰刀的外圆面上可镀覆一层金刚石磨料，故而可以对高硬度材料进行精密加工。现有的珩铰刀的铰珩杆一般由刀杆本体和芯轴构成，芯轴具有一定的锥度或称锥面，可通过调节芯轴的轴向位置，使刀杆本体膨胀，刀杆本体上的金刚石磨料对孔壁不断磨削，从而使加工孔的孔径不断变大，达到对待加工孔精密磨削加工的目的。

但现有技术的调节芯轴轴向位置，即使其轴向移动的结构基本都是刀杆顶端与芯轴相连的公母螺纹，该调节结构在实际调整操作中主要有三个缺点：一是需要在机器停止工作时才能调节，影响了精密加工过程的连续性。二是芯轴的调节由人工手动调节，难以保证加工精度。三是母螺纹即螺母频繁的扭动容易磨损芯轴的公螺纹，不利于刀具的长期使用，即影响了珩铰刀的使用寿命。

发明内容

本发明要解决技术问题是，克服以上现有技术的不足，提供一种加工过程中能自动调节补偿珩铰刀中的珩铰条的径向位置以使珩铰条的磨削部位始终保持磨削状态、并能保证加工精度的珩铰刀。

本发明的技术解决方案是，提供一种珩铰刀，包括轴向首尾相接的圆形的刀杆本体和圆形的珩铰基座，珩铰基座上设有沿圆周布置的多根磨削用的珩铰条，刀杆本体的一端有与机床连接的结构，珩铰基座与刀杆本体上有使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构；刀杆本体上有经振动产生电源的压电俘能器，刀杆本体上有第一中心孔，第一中心孔内固定有通电能轴向伸长的压电叠堆，压电叠堆的外端与用于轴向移动并使珩铰条径向伸出或径向缩回的芯轴的一端连接,压电叠堆上有位移传感器，位移传感器与控制电路电连接,压电俘能器经控制电路和导线与压电叠堆电连接。

以上结构的工作原理大致如下：只要刀杆本体旋转，压电俘能器就产生电能并经控制电路和导线将电源输送给压电叠堆，压电叠堆伸长并带动芯轴向珩铰基座轴向移动，并使珩铰条径向伸出或径向张开而对加工孔进行加工，在加工过程中，珩铰条始终与加工孔的内表面接触即始终处于加工状态，而实现自动补偿。而本领域技术人员均知，市售压电叠堆如市售闭环压电叠堆的随附技术文件中，驱动电压和位移均已经过标定，满足一定关系，即在保持推力不变的条件下，电压越大，位移越大。实际操作中,还可以对已有的市售压电叠堆进行建模，即输入不同的驱动电压，并记录不同电压值对应的位移值，将上述驱动电压值和位移值的一一映射关系即数据模型预存于微处理器中。加工过程中检测到的压电叠堆的位移信号不间断地传至微处理器，微处理经时时比对预存数据以适时控制加大电压以增加磨削量，或保持电压以维持现有磨削量，或减小电压以减少磨削量；或断掉压电叠堆的电源，此时珩铰基座与刀杆本体上使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构就会自动缩回珩铰条而脱离磨削加工状态。

采用以上结构后，本发明珩铰刀具有以下优点：在珩铰加工过程中，压电俘能器利用正压电效应，将珩铰刀工作时的周向旋转能量转换为电能，无需外接其他电源，节约能源。压电叠堆则利用逆压电效应轴向推动以经芯轴径向伸出或称径向张开珩铰条以实现磨削加工。在珩铰加工的过程中自动调节补偿，不需要机器停止工作，保证了精密加工过程的连续性。由于控制电路自动控制调节补偿，能有效保证珩铰加工的精度。由于省去公母螺纹频繁扭动和接触磨损，避免了珩铰刀工作过程的内部零件相互之间的磨损，有利于刀具的长期使用，延长了珩铰刀的使用寿命。

进一步地，压电叠堆的内端固定在刀杆本体的第一中心孔内，压电叠堆的外端与芯轴的一端相抵，第一中心孔有供压电叠堆伸缩的空间。采用以上结构后，压电叠堆利用逆压电效应在空间内伸长或断电后被自动径向缩回的结构轴向缩回，驱动与其固定的芯轴伸长以在使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构的作用力下径向伸出以珩铰加工或自动缩回以脱离加工过程。该压电叠堆的结构简单，工作稳定可靠。

进一步地，使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构为：珩铰基座与刀杆本体固定，珩铰基座上有与第一中心孔同轴线的第二中心孔，芯轴的第一圆锥部分大径一端滑动配合在刀杆本体的第一中心孔内，第一圆锥部分小径一端滑动配合在珩铰基座靠近刀杆本体一端的内小外大的圆锥形的第二中心孔内，芯轴的内大外小的第二圆锥部分滑动配合在珩铰基座远离刀杆本体一端的内大外小的圆锥形的第三中心孔内，珩铰基座的中段为用于滑动配合芯轴的大小径连接段的圆形空腔；圆形的珩铰基座为圆形框架式的珩铰基座，珩铰基座沿圆周均匀设有多个长条形通孔，每个长条形通孔内配合有一根表面固定有珩铰条且内侧为与芯轴的圆锥配合的锥面的径向滑块，珩铰基座的两端和径向滑块的两端有环形凹槽，环形凹槽内的弹性箍圈将每根径向滑块均抱紧而使径向滑块的内侧面的两段锥面与芯轴的两段圆锥紧贴；一圆形的弹簧座与珩铰基座远离刀杆本体的一端固定，弹簧座内有与第三中心孔同轴线的第四中心孔，芯轴的第二圆锥部分的尾部的圆柱滑动配合在弹簧座的第四中心孔内，第四中心孔内有两端分别抵至弹簧座的孔底与芯轴尾端面并用于芯轴轴向复位的第一压簧。采用以上结构后，使珩铰条径向自动伸出或径向自动缩回的结构简单，径向伸出或反向缩回的过程快捷、迅速、压电叠堆响应快，操作稳定可靠，且为无级调节，其连续性好，调节的精密度高。

进一步地，弹簧座的第四中心孔轴向贯通弹簧座，弹簧座的第四中心孔的外端有内螺纹，一调节第一压簧弹力大小的调节螺盖的外螺纹与内螺纹旋合，弹簧座上有至少一个用于限制调节螺盖转动的径向锁紧螺钉。采用以上结构后，第一压簧压力的大小可调，且第一压簧可更换，保证了第一压簧始终处于良好和稳定的工作状态，只要压电叠堆一断电，该第一压簧即刻将芯轴恢复至未工作状态。

进一步地，压电俘能器包括直径大于圆形的刀杆本体的圆形的壳体，壳体内的一端沿圆周均匀固定有多块金属基板，每块金属基板均延长至壳体的另一端，每块金属基板的外表面上均固定有一块压电陶瓷片，每块压电陶瓷片均经导线与设在壳体上的控制电路连接，控制电路经导线和碳刷导电环装置与压电叠堆电连接；压电俘能器的壳体由内环和外环组成，内环与刀杆本体固定，外环的外端与一端盖和金属基板固定,端盖经一滚动轴承相对于刀杆本体和内环转动连接,外环的内端上的内齿圈与沿圆周均匀布置的多个齿轮啮合、多个齿轮与内环外圆周面的外齿圈啮合而组成行星轮，每个齿轮均转动配合在固定于内环轴肩上的轴上；内环的外圆上周向均匀布置有多块磁体并构成一组磁体，沿轴向布置有多组，外环的内圆上周向均匀布置有与内环上的多组磁体的位置和数量对应的多组磁体，内、外环上的磁体用于增强压电陶瓷片的振动频率且内、外环上的磁体之间留有间隙；外环上的磁体沿圆周布置的数量和位置与金属基板沿圆周布置的位置和数量相等且相贴。采用以上结构后，压电俘能器利用正压电效应收集并储存电，并供给压电叠堆的电源。以上结构的压电俘能器的设计十分巧妙，磁体轴向分三组布置，使每一根压电陶瓷片沿长度方向发生外弯-内弯-外弯三处变形；磁体周向每组分四块沿圆周均匀布置，使压电陶瓷片转一周则外弯-内弯-外弯-内弯变化四次；压电俘能器内环与刀杆本体一起旋转，外环通过齿轮即惰轮与内环啮合，被迫反向旋转，使压电片内外弯曲的变化速度是铰刀旋转速度的几倍如4*2＝8倍；能更充分地将珩铰刀工作时的周向旋转能量转换为电能，使压电陶瓷片的弯直的变形频率更高，所产生的电能更充沛，以使压电叠堆的轴向伸长的推力更大，使珩铰条的磨削力更稳定，调整效率更高，调节精度更好。

进一步地，所述内环上从左至右的第一组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S；从左至右的第二组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S；从左至右的第三组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S；三组磁体沿周向的位置相同。采用以上结构后,使压电陶瓷片转一周则外弯-内弯-外弯-内弯变化四次的技术效果更明显,使压电陶瓷片的弯直的变形频率进一步提高，所产生的电能更充沛，以使压电叠堆有足够的轴向伸长推力。

进一步地，从左至右：内、外环上相对应的第一组磁体的磁极的排列顺序为N对N、S对S、N对N、S对S，其磁极均相斥；第二组磁体的磁极的排列顺序为N对S、S对N、N对S、S对N，其磁极均相吸；第三组磁体的磁极的排列顺序为N对N、S对S、N对N、S对S，其磁极均相斥。采用以上结构后，使每一根压电陶瓷片沿长度方向发生外弯-内弯-外弯三处变形的技术效果更明显,使压电陶瓷片的弯直的变形频率进一步提高，所产生的电能更充沛，以使压电叠堆的轴向延伸的推力进一步加大。

进一步地，内环与刀杆本体固定的结构为：内环上有向珩铰基座方向凸起的凸环，凸环上和刀杆本体上沿圆周有多个同轴线的螺纹孔，多个紧定螺钉一一对应旋合在螺纹孔内；外环与端盖为一整体,端盖与金属基板固定的结构为：端盖沿圆周有多个供螺栓穿过的沉孔和螺纹孔，每块金属基板上有至少一个供螺栓穿过的通孔，金属基板插入端盖开口中,多个锁紧螺栓一一对应插入沉孔、通孔而旋合在螺纹孔内以将金属基板固紧。采用以上结构后，固定结构相对简单、可靠，可拆式连接的结构为后续可能需要维修、调整或更换零部件提供了方便。

进一步地，所述的控制电路包括微处理器、交流变直流的整流电路、低电压转换为高电压的转换电路和控制压电叠堆电源通断的开关电路，微处理器与位移传感信号接收单元、交流变直流整流电路、低电压转换为高电压的转换电路和开关电路电连接；所述的控制电路和位移传感信号接收单元均集成在设于端盖外侧边沿上的控制盒内的集成电路板上；连接压电陶瓷片的第一导线穿过端盖、绝缘板和控制盒的壁后与集成电路板电连接；与集成电路板电连接的第二导线穿过控制盒的壁后与两碳刷连接，两碳刷与各自的导电环接触导电，两导电环经穿过刀杆本体壁上的径向孔和第一中心孔的两根第三导线与压电叠堆电连接；设在刀杆本体远离珩铰基座一端端面上的位移传感信号的发射单元经第一中心孔内的第四导线与压电叠堆电连接。采用以上结构后，控制电路的结构简单、工作稳定性和可靠性强，控制电路与压电叠堆的电连接、位移传感器的传感信号的连接结构十分巧妙，控制精确、反应灵敏，进一步保证了珩铰加工的过程中自动调节补偿的连续性和精确性。

进一步地，在端盖外侧的直径线上与控制盒对称的另一边沿上有与控制盒质量相等的配重块。采用以上结构后，既能保证电与信号传输的稳定性和可靠性，又能保证珩铰刀工作的平衡性和稳定性。

附图说明

图1是本发明珩铰刀的正剖视结构示意图。

图2是图1中的左边第二段包括芯轴的立体结构示意图。

图3是图1中的左边第二段包括芯轴的爆炸结构示意图。

图4是图1中A-A剖视结构示意图。

图5是图1中B的放大结构示意图。

图6是本发明珩铰刀中的内环上的一组磁体沿圆周方向布置的结构示意图(其余两组沿圆周方向布置的结构相同)。

图7是本发明珩铰刀中的内、外环上的磁体相互之间相斥和相吸的性质示意图(即从左至右：第一组的内、外上的磁体相斥，只示出第一组的一对，其余三对均相斥；第二组的内、外上的磁体相吸，只示出第二组的一对，其余三对均相吸；第三组的内、外上的磁体相斥，只示出第三组的一对，其余三对均相斥)。

图中所示1、径向锁紧螺钉，2、弹簧座，3、第一压簧，4、珩铰条，5、径向滑块，6、圆形空腔，7、大小径连接段，8、芯轴，9、刀杆本体，10、压电叠堆，11、凸环，12、紧定螺钉，13、内齿圈，14、齿轮，15、外齿圈，16、轴，17、轴肩，18、内环，19、磁体，20、金属基板，21、压电陶瓷片，22、外环，23、滚动轴承，24、锁紧螺栓，25、端盖，26、绝缘板，27、控制盒，28、集成电路板，29、位移信号接收单元，30、第一导线，31、第二导线，32、磁刷导电环装置，33、第三导线，34、位移信号发射单元，35、法兰盘，36、配重块，37、壳体，38、第一中心孔，39、定位销，40、位移传感器，41、第一圆锥部分，42、第二中心孔，43、珩铰基座，44、第三中心孔，45、第二圆锥部分，46、第四中心孔，47、圆柱，48、调节螺盖，49、第四导线，50、环形凹槽，51、弹性箍圈，52、第二压簧，53、碳刷，54、导电环，55、碳刷安装架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要声明的是，对于这些具体实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明的各个具体实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7所示：

本发明珩铰刀，包括轴向首尾相接的圆形的刀杆本体9和圆形的珩铰基座43。珩铰基座43上设有沿圆周布置的多根磨削用的珩铰条4，珩铰条4的外表面上可镀覆一层金刚石磨料。刀杆本体9的一端有与机床连接的结构，如与机床的法兰盘连接的法兰盘35。珩铰基座43与刀杆本体9上有使珩铰条4自动径向伸出或自动径向缩回的结构。刀杆本体9上有经振动产生电源的压电俘能器，刀杆本体9上有第一中心孔38，第一中心孔38内固定有通电能轴向伸长的压电叠堆10，压电叠堆10的外端与用于轴向移动并使珩铰条径向伸出或径向缩回的芯轴8的一端连接。压电叠堆10上有位移传感器40，位移传感器40与控制电路电连接,压电俘能器经控制电路和导线与压电叠堆10电连接。压电叠堆10可采用市售产品如市售的闭环压电叠堆。所述的压电叠堆10的固定，如压电叠堆10的内端固定在刀杆本体9的第一中心孔38内，如压电叠堆10的里端如右端采用定位销39固定在刀杆本体9上。所述的连接优选两端面相抵，即压电叠堆10的外端面与芯轴8的一端面相抵，当然也可以是螺接等。第一中心孔38有供压电叠堆10伸缩的空间。

所述的使珩铰条4自动径向伸出或自动径向缩回的结构优选为：珩铰基座43与刀杆本体9固定，珩铰基座9上有与第一中心孔38同轴线的第二中心孔42，芯轴8的第一圆锥部分41的大径一端滑动配合在刀杆本体9的第一中心孔38内，第一圆锥部分41的小径一端滑动配合在珩铰基座43靠近刀杆本体9一端的内小外大的圆锥形的第二中心孔42内，芯轴8的内大外小的第二圆锥部分45滑动配合在珩铰基座43远离刀杆本体9一端的内大外小的圆锥形的第三中心孔44内，珩铰基座43的中段为用于滑动配合芯轴8的大小径连接段7的圆形空腔6。圆形的珩铰基座43优选为圆形框架式的珩铰基座43，珩铰基座43沿圆周均匀设有多个长条形通孔(图中未标示)，每个长条形通孔内配合有一根表面固定有珩铰条4且内侧为与芯轴8的圆锥配合的锥面的径向滑块5，珩铰基座43的两端和径向滑块5的两端均有环形凹槽50，环形凹槽50内的弹性箍圈51将每根径向滑块43均抱紧而使径向滑块5的内侧面的两段锥面与芯轴8的两段圆锥紧贴。一圆形的弹簧座2与珩铰基座43远离刀杆本体9的一端固定，弹簧座2内有与第三中心孔44同轴线的第四中心孔46，芯轴8的第二圆锥部分的尾部的圆柱47滑动配合在弹簧座2的第四中心孔46内，第四中心孔46内有两端分别抵至弹簧座2的孔底与芯轴8的尾端面并用于芯轴8轴向复位的第一压簧3。所述的弹性箍圈51可以是弹簧圈，也可以是橡胶圈等。不难理解，刀杆本体9、圆形框架式的珩铰基座43和弹簧座2可为一个整体。第一中心孔38、第二中心孔42、圆形空腔6、第三中心孔44和第四中心孔46均在同一轴线上。

所述的使珩铰基座相对刀杆本体径向扩径或径向缩回的结构还可为以下另一种实施例：珩铰基座有与第一中心孔同轴线的第二中心孔，芯轴的第一圆锥部分的大径一端滑动配合在刀杆本体的第一中心孔内，第一圆锥部分的小径一端滑动配合在珩铰基座靠近刀杆本体一端的内小外大的圆锥形的第二中心孔内，芯轴的内大外小的第二圆锥部分滑动配合在珩铰基座远离刀杆本体一端的内大外小的圆锥形的第三中心孔内，珩铰基座的中段为用于滑动配合芯轴的大小径连接段的圆形空腔。珩铰基座远离刀杆本体的一端为圆套，珩铰基座的其余部分上有沿圆周排列且轴向延伸至另一端面的多个长条形开口，构成多块带有珩铰条的径向弹性片，靠近刀杆本体的一端有弹性箍圈，以在芯轴轴向移动的张力下径向伸出即张开或反向缩回，所述的珩铰基座与刀杆本体可由多根拉簧连接。一圆形的弹簧座与珩铰基座远离刀杆本体的一端固定，弹簧座内有与第三中心孔同轴线的第四中心孔，芯轴的第二圆锥部分的尾部的圆柱滑动配合在弹簧座的第四中心孔内，第四中心孔内有两端分别抵至弹簧座的孔底与芯轴尾端面并用于芯轴轴向复位的第一压簧。

弹簧座2的第四中心孔46轴向贯通弹簧座2，最外端可为阶梯孔，弹簧座2的第四中心孔46的外端如大径孔有内螺纹，一调节第一压簧3弹力大小的调节螺盖48的外螺纹与内螺纹旋合。弹簧座2上有至少一个如两个用于限制调节螺盖48转动的径向的锁紧螺钉1。不难理解，调节螺盖48的外端和锁紧螺钉1的外端均有供螺丝批施力的一字形槽或十字形槽或供内六角扳手施力的内六角形槽，以方便调节第一压簧3的弹力大小和旋紧锁紧螺钉1。

压电俘能器包括直径大于圆形的刀杆本体9的圆形的壳体37，壳体37内的一端沿圆周均匀固定有多块如四块金属基板20，每块金属基板20均延长至壳体37的另一端，每块金属基板20的外表面上均固定有一块压电陶瓷片21，即沿圆周有四块金属基板20和四块压电陶瓷片21，每块压电陶瓷片21的两端均经导线与设在壳体37上的控制电路连接，控制电路经导线和碳刷导电环装置32与压电叠堆10电连接。如：所述的控制电路包括微处理器、交流变直流的整流电路、低电压转换为高电压的转换电路和控制压电叠堆电源通断的开关电路，微处理器与位移传感信号接收单元29、交流变直流整流电路、低电压转换为高电压的转换电路和开关电路电连接。所述的控制电路和位移传感信号接收单元29均集成在设于外环22远离珩铰基座43一端的端盖25上的控制盒27内的集成电路板28上。连接压电陶瓷片21的第一导线30穿过该端盖25、绝缘板26和控制盒27的壁后与集成电路板28电连接。与集成电路板28电连接的第二导线31穿过控制盒27的壁后与两碳刷53连接，两碳刷53与各自的导电环54接触导电。不难理解，两碳刷53滑动配合在碳刷安装架55上，并在各自的第二压簧52的压迫下前端面与可转动的各自导电环54始终导电。两导电环54经穿过刀杆本体9的壁上的径向孔(未标注)和第一中心孔38的两根第三导线33与压电叠堆10电连接。设在刀杆本体9远离珩铰基座43一端的端面上的位移传感信号的发射单元34经第一中心孔38内的第四导线49与压电叠堆10电连接。不难理解，位移传感信号的接收单元29接收位移传感信号的发射单元34发射的位移信号。第四导线49也称位移传感线。在端盖25外端面的直径线上与控制盒27对称的另一侧有与控制盒27质量相等的配重块36。所述的微处理器，也称中央处理器，也称微处理器芯片，也称CPU。所述的微处理器和位移传感器均可采用市售产品。所述的低压转换位高压如零点几伏转换为几十伏。所述的交流变直流的整流电路、低电压转换为高电压的转换电路、开关电路、位移传感信号发射单元29和位移传感信号接收单元34均为现有技术，有些也可采用市售产品。不难理解，绝缘板26为圆环状，将上述的控制盒27和下述的配重块36与端盖25隔开。换句话说，绝缘板26固定在端盖25的外表面，控制盒27和配重块36固定在绝缘板26的外侧。

压电俘能器的壳体37由内环18和外环22组成，内环18与刀杆本体9固定，外环22的外端与端盖25和金属基板20固定,端盖25经一滚动轴承23相对于刀杆本体9和内环18转动连接,外环22的内端上的内齿圈13与沿圆周均匀布置的多个如三个齿轮14啮合、多个齿轮14与内环18外圆周面的外齿圈15啮合而组成行星轮，每个齿轮14均转动配合在固定于内环的轴肩17上的轴16上。内环18的外圆上周向均匀布置有多块如四块磁体19，并构成一组磁体19，沿轴向布置为多组如三组，外环22的内圆上周向均匀布置有与内环18上的多组磁体19的位置和数量对应的多组磁体19，如外环22上沿圆周每组也为四块，从左至右也是三组。内、外环上的磁体19用于增强压电陶瓷片21的振动频率且内、外环上的磁体19之间留有间隙。外环22上的磁体19沿圆周布置的数量和位置与金属基板20沿圆周布置的位置和数量相等且相贴，如均是四块且磁体19均与金属基板20紧贴固定。不难理解，上述的金属基板20与压电陶瓷片21构成压电振子。所述的交流变直流的整流电路也称AC-DC整流电路；低电压转换为高电压的转换电路也称DC-DC转换电路。不难理解，集成电路板28上设有电池，以储存多余的电量和供位移信号接收单元29所用。位移信号发射单元34上也设有电池以供位移信号发射单元34所用。

内环18与刀杆本体9固定的结构优选为：内环18上有向珩铰基座43方向凸起的凸环11，凸环11上和刀杆本体9上沿圆周有多个同轴线的螺纹孔，多个紧定螺钉12一一对应旋合在螺纹孔内。外环22与端盖25优选为一整体。端盖25与金属基板20固定的结构优选为：端盖25沿圆周有多个供螺栓穿过的沉孔和螺纹孔，每块金属基板20上有至少一个供螺栓穿过的通孔，金属基板20插入端盖25的开口中，多个锁紧螺栓24一一对应插入沉孔、通孔而旋合在螺纹孔内以将金属基板20固紧。

所述内环18上从左至右的第一组磁体19为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S。从左至右的第二组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S。从左至右的第三组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S。三组磁体沿周向的位置均相同，即从左至右均在同一直线上。

从左至右：内、外环上相对应的第一组磁体19的磁极的排列顺序为N对N、S对S、N对N、S对S，其磁极均相斥，即第一组的内、外上的四对磁体19的磁极均两两相斥。第二组磁体的磁极的排列顺序为N对S、S对N、N对S、S对N，其磁极均相吸，即第二组的内、外上的四对磁体19的磁极均两两相吸。第三组磁体的磁极的排列顺序为N对N、S对S、N对N、S对S，其磁极均相斥，即第三组的内、外上的四对磁体19的磁极均两两相斥。

以上所述的左、右、内、外等是为了表述方便，不能看成是对本发明的限定。

本发明珩铰刀的工作原理大致如下：只要刀杆本体9旋转，压电俘能器就产生电能并经控制电路和导线将电源输送给压电叠堆10，压电叠堆10伸长并带动芯轴8向珩铰基座43轴向移动，并使珩铰条4径向张开或称径向伸出如芯轴8的两段锥度推动径向滑块5径向张开，其外表面的珩铰条4对加工孔进行磨削加工。在加工过程中，珩铰条4始终与加工孔的内表面接触即始终处于加工状态，而实现自动补偿。而本领域技术人员均知，市售压电叠堆如市售闭环压电叠堆的随附技术文件中，驱动电压和位移均已经过标定，满足一定关系，即在保持推力不变的条件下，电压越大，位移越大。实际操作中,还可以对已有的市售压电叠堆进行建模，即输入不同的驱动电压，并记录不同电压值对应的位移值，将上述驱动电压值和位移值的一一映射关系即数据模型预存于微处理器中。加工过程中检测到的压电叠堆的位移信号不间断地传至微处理器，微处理经时时比对预存数据以适时控制加大电压以增加磨削量，或保持电压以维持现有磨削量，或减小电压以减少磨削量。或断掉压电叠堆10的电源，此时珩铰基座43与刀杆本体9上使珩铰条4自动径向伸出或自动径向缩回的结构就会自动缩回珩铰条而脱离磨削加工状态，如：断电后压电叠堆10即缩回，而芯轴8在第一压簧3的压迫下向右移动至复位，带珩铰条4的径向滑块5则在弹性箍圈51的固紧力下缩回至原位，珩铰条4即脱离磨削加工状态。

以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种珩铰刀，包括轴向首尾相接的圆形的刀杆本体和圆形的珩铰基座，珩铰基座上设有沿圆周布置的多根磨削用的珩铰条，刀杆本体的一端有与机床连接的结构，其特征在于：珩铰基座与刀杆本体上有使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构；刀杆本体上有经振动产生电源的压电俘能器，刀杆本体上有第一中心孔，第一中心孔内固定有通电能轴向伸长的压电叠堆，压电叠堆的外端与用于轴向移动并使珩铰条径向伸出或径向缩回的芯轴的一端连接,压电叠堆上有位移传感器，位移传感器与控制电路电连接,压电俘能器经控制电路和导线与压电叠堆电连接；

压电俘能器包括直径大于圆形的刀杆本体的圆形的壳体，壳体内的一端沿圆周均匀固定有多块金属基板，每块金属基板均延长至壳体的另一端，每块金属基基板的外表面上均固定有一块压电陶瓷片，每块压电陶瓷片均经导线与设在壳体上的控制电路电连接，控制电路经导线和碳刷导电环装置与压电叠堆电连接；压电俘能器的壳体由内环和外环组成，内环与刀杆本体固定，外环的外端与一端盖和金属基板固定,端盖经一滚动轴承相对于刀杆本体和内环转动连接,外环的内端上的内齿圈与沿圆周均匀布置的多个齿轮啮合、多个齿轮与内环外圆周面的外齿圈啮合而组成行星轮，每个齿轮均转动配合在固定于内环轴肩上的轴上；内环的外圆上周向均匀布置有多块磁体并构成一组磁体，沿轴向布置有多组，外环的内圆上周向均匀布置有与内环上的多组磁体的位置和数量对应的多组磁体，内、外环上的磁体用于增强压电陶瓷片的振动频率且内、外环上的磁体之间留有间隙；外环上的磁体沿圆周布置的数量和位置与金属基板沿圆周布置的位置和数量相等且相贴。

2.根据权利要求1所述的珩铰刀，其特征在于：压电叠堆的内端固定在刀杆本体的第一中心孔内，压电叠堆的外端与芯轴的一端相抵，第一中心孔有供压电叠堆伸缩的空间。

3.根据权利要求1所述的珩铰刀，其特征在于：使珩铰条自动径向伸出或自动径向缩回的结构为：珩铰基座与刀杆本体固定，珩铰基座上有与第一中心孔同轴线的第二中心孔，芯轴的第一圆锥部分大径一端滑动配合在刀杆本体的第一中心孔内，第一圆锥部分小径一端滑动配合在珩铰基座靠近刀杆本体一端的内小外大的圆锥形的第二中心孔内，芯轴的内大外小的第二圆锥部分滑动配合在珩铰基座远离刀杆本体一端的内大外小的圆锥形的第三中心孔内，珩铰基座的中段为用于滑动配合芯轴的大小径连接段的圆形空腔；圆形的珩铰基座为圆形框架式的珩铰基座，珩铰基座沿圆周均匀设有多个长条形通孔，每个长条形通孔内配合有一根表面固定有珩铰条且内侧为与芯轴的圆锥配合的锥面的径向滑块，珩铰基座的两端和径向滑块的两端有环形凹槽，环形凹槽内的弹性箍圈将每根径向滑块均抱紧而使径向滑块的内侧面的两段锥面与芯轴的两段圆锥紧贴；一圆形的弹簧座与珩铰基座远离刀杆本体的一端固定，弹簧座内有与第三中心孔同轴线的第四中心孔，芯轴的第二圆锥部分的尾部的圆柱滑动配合在弹簧座的第四中心孔内，第四中心孔内有两端分别抵至弹簧座的孔底与芯轴尾端面并用于芯轴轴向复位的第一压簧。

4.根据权利要求3所述的珩铰刀，其特征在于：弹簧座的第四中心孔轴向贯通弹簧座，弹簧座的第四中心孔的外端有内螺纹，一调节第一压簧弹力大小的调节螺盖的外螺纹与内螺纹旋合，弹簧座上有至少一个用于限制调节螺盖转动的径向锁紧螺钉。

5.根据权利要求1所述的珩铰刀，其特征在于：所述内环上从左至右的第一组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S；从左至右的第二组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S；从左至右的第三组磁体为四块，其磁极的排列顺序为N-S-N-S；三组磁体沿周向的位置相同。

6.根据权利要求1所述的珩铰刀，其特征在于：从左至右：内、外环上相对应的第一组磁体的磁极的排列顺序为N对N、S对S、N对N、S对S，其磁极均相斥；第二组磁体的磁极的排列顺序为N对S、S对N、N对S、S对N，其磁极均相吸；第三组磁体的磁极的排列顺序为N对N、S对S、N对N、S对S，其磁极均相斥。

7.根据权利要求1所述的珩铰刀，其特征在于：内环与刀杆本体固定的结构为：内环上有向珩铰基座方向凸起的凸环，凸环上和刀杆本体上沿圆周有多个同轴线的螺纹孔，多个紧定螺钉一一对应旋合在螺纹孔内；外环与端盖为一整体,端盖与金属基板固定的结构为：端盖沿圆周有多个供螺栓穿过的沉孔和螺纹孔，每块金属基板上有至少一个供螺栓穿过的通孔，金属基板插入端盖的开口中,多个锁紧螺栓一一对应插入沉孔、通孔而旋合在螺纹孔内以将金属基板固紧。

8.根据权利要求1所述的珩铰刀，其特征在于：所述的控制电路包括微处理器、交流变直流的整流电路、低电压转换为高电压的转换电路和控制压电叠堆电源通断的开关电路，微处理器与位移传感信号接收单元、交流变直流整流电路、低电压转换为高电压的转换电路和开关电路电连接；所述的控制电路和位移传感信号接收单元均集成在设于端盖外侧边沿上的控制盒内的集成电路板上；连接压电陶瓷片的第一导线穿过该端盖、绝缘板和控制盒的壁后与集成电路板电连接；与集成电路板电连接的第二导线穿过控制盒的壁后与两碳刷连接，两碳刷与各自的导电环接触导电，两导电环经穿过刀杆本体壁上的径向孔和第一中心孔的两根第三导线与压电叠堆电连接；设在刀杆本体远离珩铰基座一端端面上的位移传感信号的发射单元经第一中心孔内的第四导线与压电叠堆电连接。

9.根据权利要求8所述的珩铰刀，其特征在于：在端盖外侧的直径线上与控制盒对称的另一边沿上有与控制盒质量相等的配重块。

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