CN202062086U - 一种活轴掘进车削装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种活轴掘进车削装置，属于超精密切削和复杂曲面切削领域。摆动块与压电叠堆I直接接触，金刚石刀具紧固在摆动块前端的刀座内，运动块与压电叠堆II直接接触，运动块通过一组平行铰链与支撑座连接，柔性铰链一连接往复运动块和摆动块；楔形块预紧机构装置在支撑座的后部导向槽内，上楔块与下楔块采用面接触并具有自锁能力。本实用新型优点是结构新颖，具有多元变参数切削特征，从而高效的实现难加工材料复杂曲面的高质量创成。
Description
技术领域
本实用新型属于超精密切削和光学零件切削加工等技术领域，适用于难加工材料自由曲面零件的高效高精密切削创成。
背景技术
光学自由曲面和仿生微结构曲面等复杂零件在许多重要的工业领域有着广泛的应用需求，在大多数应用场合，这些复杂零件及其模具往往采用超硬刚、钛合金、碳化硅和金属陶瓷等难加工材料，这些复杂零件及模具的高质量加工创成已成为促进这些重要工业领域获得突破性进展的关键之一。单刃金刚石车削被认为是一种能够高效地获得复杂表面形貌和高质量加工表面的超精密加工方法，在此基础上发展出了基于快速刀具伺服FTS的金刚石车削、金刚石飞切、以及椭圆振动切削EVC等方法，具有非常好的发展前景。
基于FTS的金刚石车削，在加工黑色金属等铁素类材料和碳化硅等硬脆性材料时，金刚石刀具易于磨损，在加工表面上易出现裂纹和破损等缺陷，难以获得高质量的加工表面特征。EVC已被证明可以有效地延长刀具寿命、减小切削力、改善难加工材料的切削加工性。但是，这些振动辅助切削方法，包括近期提出的三维EVC，还不能实现复杂曲面创成所需的刀具往复进给运动。目前为止见诸报道的实现难加工材料自由曲面创成的是日本学者E. Shamoto及其合作者，他们于2010年10月在国际杂志《Precision Engineering》上撰文提出，在EVC中改变椭圆运动的幅值以实现难加工材料复杂曲面的切削，但该方法的主要缺陷在于：其一，仅仅依靠改变椭圆的长短轴大小，难以创成具有较大“非回转对称性”的自由曲面；其二，改变椭圆长短轴将导致椭圆形状的变化，必将影响加工表面几何及物理特征；其三，在曲率变化不同的加工表面处，椭圆难以包络出残高相同的表面，加工完成的曲面表面质量不均匀，这一点在精密和超精密切削中显得尤为关键。
发明内容
本实用新型提供一种活轴掘进车削装置，目的在于实现难加工材料自由曲面零件的超精密切削。
本实用新型采用的技术方案是：摆动块与压电叠堆I直接接触，摆动块与压电叠堆I接触部后端有柔性铰链二，金刚石刀具紧固在摆动块前端的刀座内，运动块与压电叠堆II直接接触，运动块通过一组平行铰链与支撑座连接，压电叠堆II与压电叠堆I采用非同轴平行布置，柔性铰链一连接往复运动块和摆动块；传感器支撑架与支撑座通过紧固螺栓七连接，其上的Z向凹槽和Y向凹槽分别垂直于摆动块的运动端布置，楔形块预紧机构装置在支撑座的后部导向槽内，上楔块与下楔块采用面接触并具有自锁能力，预紧螺栓与支撑座螺纹连接、前端与下楔块顶接，弹簧一端与下楔块接触、另一端安置在挡板的圆形凹槽内，挡板用紧固螺栓五、紧固螺栓六与支撑座固定连接；支撑座通过紧固螺栓一、紧固螺栓二、紧固螺栓三、紧固螺栓四与机床运动台实现连接。
本实用新型之优点在于：可精密调整刀尖在Y-Z平面内的位置，在切削过程中实时改变刀具前角及后角，具有小前角及大后角特征，小前角可进一步辅助脆性材料的延性去除，大后角可进一步避免刀具后刀面与加工表面的干涉，实现大曲率表面的创成；具有多元变参数切削的特征，在加工过程中切削厚度，切削速度及刀具的前后角实时改变。这将有效地改善切削稳定性，减小刀具磨损，降低切削力，实现脆性材料的延性去除，获得更为连续的切屑，综合改善切削加工性。
附图说明
图1 是本实用新型活轴掘进车削装置之一种轴测图；
图2 是本实用新型活轴掘进车削装置之另一种轴测图；
图3 是本实用新型压电叠堆预紧机构的装配轴侧图。
具体实施方式
运动部分布置于OYZ平面内，摆动块5与压电叠堆I 12直接接触，摆动块与压电叠堆I接触部后端有柔性铰链二16，防止压电叠堆I 12在运动过程中受剪切力作用而发生破坏，金刚石刀具4紧固在摆动块前端的刀座内，往复运动块3与压电叠堆II 11直接接触，往复运动块3通过一组平行柔性铰链三2与支撑座1连接，在一组平行柔性铰链三2的导向作用下沿Z轴进行往复运动，压电叠堆II 11与压电叠堆I 12采用非同轴平行布置，分别形成FTS运动装置的运动轴I和运动轴II；柔性铰链一15连接往复运动块3和摆动块5起到旋转轴的作用；传感器支撑架6与支撑座1通过紧固螺栓七7g连接，其上的Z向凹槽和Y向凹槽分别垂直于摆动块5的运动端布置，凹槽用于固定电容传感器检测刀具的运动状态；楔形块预紧机构装置在支撑座1的后部导向槽内，实现对压电叠堆II 11的微调与预紧，上楔块9与下楔块13采用面接触并具有自锁能力，预紧螺栓8与支撑座螺纹连接、前端与下楔块13顶接，预紧螺栓8沿X向进给推动下楔块13沿X向运动从而推动上楔块9沿Z向的微小移动实现对压电叠堆II 11的预紧动作，为了保证下楔块13的逆向移动能力，采用弹簧14对下楔块13进行逆向预紧，弹簧14一端与下楔块13接触另一端安置在挡板10的圆形凹槽内，挡板10用紧固螺栓五7e、紧固螺栓六7f与支撑座1固定连接；支撑座1通过紧固螺栓一7a、紧固螺栓二7b、紧固螺栓三7c、紧固螺栓四7d与机床运动台实现连接。
其运动特征主要在于：
压电叠堆II 11在信号激励作用下进行往复运动进而驱动往复运动块3在柔性铰链三2的导向作用下沿Z向进行快速往复运动，同时压电叠堆I 12在信号激励作用下进行往复运动驱动摆动块5绕柔性铰链一15作OYZ面内的摆动，该直线往复运动与摆动协调配合，即可同步生成OYZ平面内的掘进切削运动轨迹和Z向的快速往复运动。
Claims (1)
1.一种活轴掘进车削装置，其特征在于：摆动块与压电叠堆I直接接触，摆动块与压电叠堆I接触部后端有柔性铰链二，金刚石刀具紧固在摆动块前端的刀座内，运动块与压电叠堆II直接接触，运动块通过一组平行铰链与支撑座连接，压电叠堆II与压电叠堆I采用非同轴平行布置，柔性铰链一连接往复运动块和摆动块；传感器支撑架与支撑座通过紧固螺栓七连接，其上的Z向凹槽和Y向凹槽分别垂直于摆动块的运动端布置，楔形块预紧机构装置在支撑座的后部导向槽内，上楔块与下楔块采用面接触并具有自锁能力，预紧螺栓与支撑座螺纹连接、前端与下楔块顶接，弹簧一端与下楔块接触、另一端安置在挡板的圆形凹槽内，挡板用紧固螺栓五、紧固螺栓六与支撑座固定连接；支撑座通过紧固螺栓一、紧固螺栓二、紧固螺栓三、紧固螺栓四与机床运动台实现连接。
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| CN (1) | CN202062086U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111872746A (zh) * | 2020-08-01 | 2020-11-03 | 浙江大学 | 一种可实现单轴、双轴及三轴力检测功能的机械柔性机构 |
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2011
- 2011-03-10 CN CN2011200618218U patent/CN202062086U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111872746B (zh) * | 2020-08-01 | 2022-02-08 | 浙江大学 | 一种可实现单轴、双轴及三轴力检测功能的机械柔性机构 |
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