CN204546081U - 加工机床及其基于磁致伸缩的精密进给驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,包括磁致驱动轴体以及套装于磁致驱动轴体外部的环套磁场发生装置,所述环套磁场发生装置与磁致驱动轴体之间相对转动;其中:所述环套磁场发生装置与磁致驱动轴体之间具有用于磁致位移驱动机构产生驱动位移的激励磁场;所述磁致驱动轴体的弹性端盖部件仅在位移输出方向上具有弹性变形。同时提供了一种设置有上述基于磁致伸缩的精密进给驱动装置的加工机床。本实用新型结构简单、质量轻,利用永磁体和/或电磁体之间的磁力作用,产生转动和往复振动的加工作用力,控制精度好,响应频率高;取消导电滑环,提高装置的可靠性;本实用新型尤其适用于硬脆性材料以及例如钛类的难加工金属。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械加工技术领域的精密进给装置,具体地,涉及一种加工机床及其基于磁致伸缩的精密进给驱动装置。
背景技术
通过刀具进行铣削、研磨、抛光、打孔等加工方式广泛应用在模具制造、机械加工行业,而刀具运动进给系统是精密模具加工装置的重要组成部分;对进给装置的驱动控制是影响实现加工精度的关键。
现有的精密进给系统,例如公开号为104015084A、公开日为2014年9月3日、实用新型名称为《用于平转动加工和拉伸测试的装置》的实用新型专利申请,采用电磁力对装置的平转动运动进行控制的技术方案,将滑动导电装置(导电滑环)套装在主旋转轴上;所述滑动导电装置内部设置有导线,所述导线与电磁线圈相连接,所述主旋转轴在滑动导电装置的中心通孔内旋转运动;主旋转轴在电磁力作用下,带动加工部在转动同时相对工件被加工表面微幅进给或振动,利用永磁体和电磁体相互之间的磁力作用,产生往复转动驱动力,实现加工过程。
上述装置由于采用滑动导电装置(导电滑环)将电信号通入电磁线圈,因此具有如下缺陷:
1、导电滑环易磨损,磨损后的导电滑环将导致电接触不上,影响加工进度及加工精度;
2、由于导电滑环极易磨损,因此无法实现高速运转;
3、由于导电滑环的安装要求较高,对电压等控制条件均有较高要求,因此在实际生产中容易造成可靠性不高的问题;
4、由于导电滑环为一个独立的部件,因此装置结构复杂,不易于维护保养。
因此,现有的精密进给系统,无法满足现代工业对精密加工的需求。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术中存在的上述不足,提供了一种加工机床及其基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,该加工机床及其精密进给驱动装置取消导电滑环,不需要通电电缆,简化了装置结构,直接通过磁致伸缩体进行进给位移驱动,保证了进给精度,具有可靠性高、易于加工、加工精度高等特点。
为实现上述目的,本实用新型是通过以下技术方案实现的。
根据本实用新型的一个方面,提供了一种基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,包括磁致驱动轴体以及设置于磁致驱动轴体外部的环套磁场发生装置,所述环套磁场发生装置与磁致驱动轴体之间相对转动;其中:
所述磁致驱动轴体包括:上刚性连接件2、预紧调节件3、磁致框架体4、磁致位移驱动机构7、位移输出杆9、下刚性连接件10以及弹性端盖部件11,所述上刚性连接件2和下刚性连接件10之间刚性连接磁致框架体4,所述磁致位移驱动机构7设置于磁致框架体4内,所述磁致位移驱动机构7的下端与位移输出杆9相连接,所述位移输出杆9的输出端穿过设置于下刚性连接件10中心处的通孔,并与弹性端盖部件11驱动连接;初始状态下,所述磁致位移驱动机构7的上端和下端在预偏置磁场的作用下分别与上刚性连接体2和位移输出杆9相接触,并通过预紧调节件3压紧,进而使位移输出杆9与弹性端盖部件11之间压紧设置;
所述环套磁场发生装置与磁致位移驱动机构7之间具有用于磁致位移驱动机构7产生驱动位移的激励磁场;
所述弹性端盖部件11仅在位移输出方向上具有弹性变形。
优选地,所述弹性端盖部件11采用弹性片体结构。
优选地,所述环套磁场发生装置包括:至少一个磁激励体和刚性框架磁路结构体,所述刚性框架磁路结构体的外侧固定;
所述磁激励体采用如下任一种或任多种形式:
-电磁线圈,所述电磁线圈缠绕于刚性框架磁路结构体上;
-永磁体,所述永磁体套装于刚性框架磁路结构体上;
当磁激励体为多个时,多个磁激励体环绕均布于磁致驱动轴体的外部;
所述刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成封闭磁路。
优选地,所述环套磁场发生装置包括:可移动磁激励体和刚性框架磁路结构体,所述可移动磁激励体设置于刚性框架磁路结构体的内部,所述刚性框架磁路结构体的外部固定,所述可移动磁激励体相对磁致驱动轴体靠近或远离;
所述可移动磁激励体采用如下任一种形式:
-一个独立的电磁线圈,所述独立的电磁线圈套装于磁致驱动轴体的外部;
所述刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成封闭磁路;
-对称施加激励磁场的电磁线圈对或永磁体对,所述电磁线圈对或永磁体对套装于磁致驱动轴体的外部;
所述磁致框架体、刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成多组封闭磁路。
优选地,所述环套磁场发生装置包括:永磁体激励结构体,所述永磁体激励结构体采用如下任一种形式:
-一个复合永磁体,所述复合永磁体包括至少一个永磁单体,所述复合永磁体相对磁致驱动轴体旋转,通过调整复合永磁体N极与磁致驱动轴体之间的距离,产生作用于磁致位移驱动机构的变化的永磁场激励;
-相互作用的两个复合永磁体形成的复合永磁体对,其中每一个复合永磁体均包括至少一个永磁单体,通过调整复合永磁体对中两个复合永磁体之间的距离,产生作用于磁致位移驱动机构的变化的永磁场激励;
所述复合永磁体对中两个复合永磁体之间的距离通过以下任一个结构实现:
-两个复合永磁体之间的磁极交叉设置,且两个复合永磁体之间通过电机驱动相对旋转,产生变化的永磁场激励;优选地,所述电机的驱动轴上靠近两端位置设有限位轴承;
-两个复合永磁体之间的磁极相互垂直,其中,第一个复合永磁体固定,第二个复合永磁体安装于上刚性连接件上,第二个复合永磁体相对第一个复合永磁体旋转,产生变化的永磁场激励;所述第二个复合永磁体与下刚性连接件之间设有高导磁刚性材料体。
优选地,所述环套磁场发生装置包括:磁轭以及缠绕于磁轭上的磁激励体,所述磁致框架体为非导磁结构体,所述磁轭、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成C型封闭磁路。
优选地,所述预紧调节件采用如下任一种形式:
-包括预紧调节螺母和碟形弹簧弹簧,所述预紧调节螺母安装于上刚性连接件上,所述碟形弹簧弹簧设置于磁致位移驱动机构与下刚性连接件之间;
-所述弹性端盖部件上设有预紧螺纹结构。
优选地,所述磁致框架体采用套筒形结构或支撑框形结构。
优选地,所述磁致位移驱动机构采用如下任一种形式:
-至少一个磁致伸缩棒;优选地,当磁致伸缩棒为多个时,多个磁致伸缩棒同轴设置和/或沿圆周均布,当沿圆周均布时,通过激励磁场对不同位置上的磁致伸缩棒的激励强度不同,同时实现绕轴旋转、深度(轴向)以及倾斜(径向)加工效果;
-至少一个方向异形永磁体;优选地,当方向异形永磁体为多个时,多个方向异形永磁体同轴设置和/或沿圆周均布,当沿圆周均布时,通过激励磁场对不同位置上的方向异形永磁体的激励强度不同,同时实现旋转、深度(轴向)以及倾斜(径向)加工效果;
-磁流变液体;
-至少一个磁致形状记忆合金;优选地,当磁致形状记忆合金为多个时,多个磁致形状记忆合金同轴设置和/或沿圆周均布,当沿圆周均布时,通过激励磁场对不同位置上的磁致形状记忆合金的激励强度不同,同时实现旋转、深度(轴向)以及倾斜(径向)加工效果;
所述磁致位移驱动机构在磁激励作用下沿位移输出方向伸长或缩短。
优选地,还包括如下任一个或任多个部件:
-外壳体18,所述外壳体18封装于环套磁场发生装置的外部;所述外壳体18的外端固定;
-偏置磁场永磁体6,所述偏置磁场永磁体6嵌装在磁致框架体4的外表面上;
-导流通道16,所述导流通道16轴向贯穿于磁致驱动轴体;
-导磁垫片5,所述导磁垫片5设置于磁致位移驱动机构7的上端与上刚性连接件2之间和/或磁致位移驱动机构7的下端与位移输出杆9之间。
根据本实用新型的另一个方面,提供了一种加工机床,包括转轴,所述加工机床设置有至少一个上述任一种基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其中,所述基于磁致伸缩的精密进给驱动装置的磁致驱动轴体的上刚性连接件2与加工机床的转轴刚性连接,磁致驱动轴体在转轴的带动下旋转;所述磁致驱动轴体的位移输出杆9的输出端为加工刀具安装端;所述基于磁致伸缩的精密进给驱动装置的环套磁场发生装置与加工机床的转轴之间设有转动支撑轴承。
本实用新型的工作原理为:
环套磁场发生装置固定不动;磁致驱动轴体相对环套磁场发生装置转动;此时,通过磁激励体给磁致驱动轴体的磁致位移驱动机构施加激励磁场,例如,给电磁线圈通交变电流信号,可产生交变磁场(通路);磁致位移驱动机构在磁激励磁场的作用下伸缩进而产生振动。
与现有技术相比,本实用新型具有如下的有益效果:
1、本实用新型取消了由电缆通电的导电滑环,在提高装置可靠性的同时,简化了结构。
2、本实用新型在磁致驱动轴体没有通电的情况下,磁致驱动轴体随加工机床转轴(主轴)转动,同时,能够叠加磁致位移驱动机构在激励磁场作用下的伸缩位移振动,产生复合运动效果,使得加工刀具相对工件具有更好的加工效果。
3、弹性端盖部件采用弹性片体结构,径向上的刚性较强,不易产生变形,因此,弹性端盖部件仅在位移输出方向(轴向)上具有弹性变形,位移输出更为精确。
4、磁激励体可采用电磁线圈,也可采用永磁体,当采用电磁线圈时,激励磁场的强度由线圈通电电流强度和匝数确定;当采用永磁体时,通过调整距离控制磁场强度,另外,采用永磁体激励的情况下局部没有电磁热量产生,可进一步提高磁致位移驱动机构的伸缩位移精度。
5、预紧调节件可采用预紧调节螺母和碟形弹簧弹簧共同作用的结构,也可直接在弹性端盖部件上设置预紧螺纹,取消预紧调节螺母和碟形弹簧弹簧可进一步简化结构。
6、环套磁场发生装置中的永磁体也可起到产生偏置磁场的作用。
7、增加外壳体,将精密进给驱动装置封装在外壳体的内部,对精密进给驱动装置进行保护、延长使用寿命的同时,还能够起到磁屏蔽的作用,避免漏磁。
8、将旋转的永磁体固定于上刚性连接件上,达到旋转目的的同时,进一步简化结构。
9、采用C型磁场,在磁轭外部缠绕电磁线圈,能够减小漏磁,使磁场强度更强。
10、本实用新型结构简单、质量轻,利用永磁体和/或电磁体之间的磁力作用,产生转动和往复振动的加工作用力,控制精度好,响应频率高;取消导电滑环,提高装置的可靠性;本实用新型尤其适用于硬脆性材料以及例如钛类的难加工金属。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为本实用新型实施例1结构示意图;
图2为本实用新型导流通道结构示意图;
图3为本实用新型实施例2结构示意图
图4为本实用新型实施例3结构示意图;
图5为本实用新型实施例4结构示意图;
图6为本实用新型实施例5以及外壳体结构示意图;
图7为本实用新型电磁线圈环绕均布结构示意图;
图8为本实用新型实施例6环套磁场发生装置结构示意图;
图9为本实用新型实施例7结构示意图;
图10为本实用新型实施例8复核永磁体相互作用示意图;
图11为本实用新型实施例8结构示意图;
图12为本实用新型实施例9复核永磁体相互作用示意图;
图13为本实用新型实施例9结构示意图;
图中:1为转轴,2为上刚性连接件,3为预紧调节件,4为磁致框架体,5为导磁垫片,6为偏置磁场永磁体,7为磁致位移驱动机构,8为碟形弹簧,9为位移输出杆,10为下刚性连接件,11为弹性端盖部件,12为加工刀具,13为电磁线圈,14为刚性框架磁路结构体,15为转动支撑轴承,16为导流通道,17为永磁体,18为外壳体,19为限位轴承,I为磁致驱动轴体,ω为转轴的转速。
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明:本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。
实施例1
如图1所示,本实施例提供了一种基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,包括磁致驱动轴体以及设置于磁致驱动轴体外部的环套磁场发生装置,所述环套磁场发生装置与磁致驱动轴体之间相对转动;其中:
所述磁致驱动轴体包括:上刚性连接件2、预紧调节件3、磁致框架体4、磁致位移驱动机构7、位移输出杆9、下刚性连接件10以及弹性端盖部件11,所述上刚性连接件2和下刚性连接件10之间刚性连接磁致框架体4,所述磁致位移驱动机构7设置于磁致框架体4的内,所述磁致位移驱动机构7的下端与位移输出杆9相连接,所述位移输出杆9的输出端穿过设置于下刚性连接件10中心处的通孔,并与弹性端盖部件11驱动连接;初始状态下,所述磁致位移驱动机构7的上端和下端在预偏置磁场的作用下分别与上刚性连接体2和位移输出杆9相接触,并通过预紧调节件3压紧,进而使位移输出杆9与弹性端盖部件11之间压紧设置;
所述环套磁场发生装置与磁致位移驱动机构7之间具有用于磁致位移驱动机构7产生驱动位移的激励磁场。
进一步地,本实施例提供的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,还可以包括如下任一个或任多个部件:
-外壳体18,所述外壳体18封装于环套磁场发生装置的外部;所述外壳体18的外端固定,如图6所示;
-偏置磁场永磁体6,所述偏置磁场永磁体6嵌装在磁致框架体4的外表面上;
-导流通道16,所述导流通道16轴向贯穿于磁致驱动轴体,如图2所示;
-导磁垫片5,所述导磁垫片5设置于磁致位移驱动机构7的上端与上刚性连接件2之间和/或磁致位移驱动机构7的下端与位移输出杆9之间。
进一步地,所述外壳体18上设有用于给电磁线圈通电的通孔。
进一步地,在本实施例中,所述预紧调节件具有预紧作用,使碟形弹簧压紧,给磁致位移驱动机构事先增加一个力,可采用如下形式:
包括预紧调节螺母和碟形弹簧弹簧,所述预紧调节螺母安装于上刚性连接件上,所述碟形弹簧弹簧设置于磁致位移驱动机构与下刚性连接件之间。
进一步地,所述磁致框架体采用套筒形结构或支撑框形结构。
进一步地,所述磁致位移驱动机构采用如下任一种形式:
-至少一个磁致伸缩棒;优选地,当磁致伸缩棒为多个时,多个磁致伸缩棒同轴设置和/或沿圆周均布,当沿圆周均布时,通过激励磁场对不同位置上的磁致伸缩棒的激励强度不同,同时实现绕轴旋转、深度(轴向)以及倾斜(径向)加工效果;
-至少一个方向异形永磁体;优选地,当方向异形永磁体为多个时,多个方向异形永磁体同轴设置和/或沿圆周均布,当沿圆周均布时,通过激励磁场对不同位置上的方向异形永磁体的激励强度不同,同时实现旋转、深度(轴向)以及倾斜(径向)加工效果;
-磁流变液体;
-至少一个磁致形状记忆合金;优选地,当磁致形状记忆合金为多个时,多个磁致形状记忆合金同轴设置和/或沿圆周均布,当沿圆周均布时,通过激励磁场对不同位置上的磁致形状记忆合金的激励强度不同,同时实现旋转、深度(轴向)以及倾斜(径向)加工效果;
所述磁致位移驱动机构在磁激励作用下沿位移输出方向伸长或缩短。
进一步地,所述弹性端盖部件11为弹性片体结构,所述弹性片体结构仅在位移输出方向上具有弹性变形。
进一步地,所述环套磁场发生装置包括:至少一个磁激励体、刚性框架磁路结构体以及,所述设置与刚性框架磁路结构体的内侧,所述刚性框架磁路结构体的外侧固定。
进一步地,在本实施例中,所述磁激励体采用电磁线圈,所述电磁线圈缠绕于刚性框架磁路结构体上。
进一步地,当电磁线圈为多个时,多个电磁线圈环绕均布于磁致驱动轴体的外部。即,一个以上永磁体以Z轴位轴心360度范围内均布。如图7所示。
进一步地,所述上刚性连接件2和下刚性连接件10均为导磁材料。
在本实施例中,所述磁致框架提为非导磁材料体,所述刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成封闭磁路。
本实施例的工作原理为:
环套磁场发生装置固定不动;磁致驱动轴体相对环套磁场发生装置转动;此时,给电磁线圈通交变电流信号,产生交变磁场(通路),形成施加给磁致位移驱动机构的激励磁场;磁致位移驱动机构在磁激励磁场的作用下伸缩进而产生振动。
本实施例提供的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,取消了需要电缆的导电滑环,结构简单、质量轻,利用永磁体和/或电磁体之间的磁力作用,产生转动和往复振动的加工作用力,控制精度好,响应频率快(可达到超声振动)、装置可靠性高,尤其适用于加工硬脆性材料以及例如钛类的难加工金属。
实施例2
实施例2为实施例1的变化例,其工作原理与实施例1相同。
本实施例在实施例1的基础上,与实施例1的区别在于:
在本实施例中,所述环套磁场发生装置包括:可移动磁激励体和刚性框架磁路结构体,所述可移动磁激励体设置于刚性框架磁路结构体的内部,所述刚性框架磁路结构体的外部固定,所述可移动磁激励体相对磁致驱动轴体靠近或远离,在调节磁场强度的同时,还能够起到对磁致驱动轴体锁紧的作用。
进一步地,所述可移动磁激励体采用如下形式:
对称施加激励磁场的电磁线圈对或永磁体对,所述电磁线圈对或永磁体对套装于磁致驱动轴体的外部。
在本实施例中,所述磁致框架体为导磁材料体,所述磁致框架体、刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成多组封闭磁路。如图3所示。
实施例3
实施例3为实施例2的变化例。
本实施例在实施例2的基础上,与实施例2的区别在于:
所述可移动磁激励体采用如下形式:
一个独立的电磁线圈,所述独立的电磁线圈套装于磁致驱动轴体的外部。
在本实施例中,所述磁致框架体为非导磁材料体,所述刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成封闭磁路。如图4所示。
实施例4
实施例4为实施例1的变化例。
本实施例在实施例1的基础上,与实施例1的区别在于:
在本实施例中,所述磁激励体采用永磁体,所述永磁体套装于刚性框架磁路结构体上;
进一步地,当永磁体为多个时,多个永磁体环绕均布于磁致驱动轴体的外部。即,一个以上永磁体以Z轴位轴心360度范围内均布。如图5所示。
在本实施例中,采用的永磁体也可以起到磁偏置作用。
实施例5
实施例5为实施例1的变化例。
本实施例在实施例1的基础上,与实施例1的区别在于:
所述预紧调节件采用如下形式:
所述弹性端盖部件上设有预紧螺纹结构,初始状态下,所述预紧螺纹结构与位移输出杆之间螺接压紧,取消预紧调节螺栓和碟形弹簧,进一步简化结构。如图6所示。
实施例6
实施例6为实施例1的变化例。
本实施例在实施例1的基础上,与实施例1的区别在于:
所述环套磁场发生装置包括:磁轭以及缠绕于磁轭上的磁激励体。
在本实施例中,所述磁致框架体为非导磁结构体,所述磁轭、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成C型封闭磁路。如图8所示。
实施例7
实施例7为实施例1的变化例。
本实施例在实施例1的基础上,与实施例1的区别在于:
所述环套磁场发生装置包括:永磁体激励结构体。
在本实施例中,所述永磁体激励结构体采用如下形式:
一个复合永磁体,所述复合永磁体包括至少一个永磁单体,所述复合永磁体相对磁致驱动轴体旋转,通过调整复合永磁体N极与磁致驱动轴体之间的距离,产生作用于磁致位移驱动机构的变化的永磁场激励。如图9所示。
本实施例的工作原理为:
环套磁场发生装置与磁致驱动轴体之间相对转动,通过调整永磁体(磁极)与磁致驱动轴体之间的距离,产生变化的激励磁场,形成施加给磁致位移驱动机构的激励磁场;磁致位移驱动机构在磁激励磁场的作用下伸缩进而产生振动。
采用永磁体作为磁场发生装置,可以避免磁场激励过程中产生热量,进一步提高控制精度。
实施例8
实施例8为实施例7的变化例,其工作原理与实施例7相同。
本实施例在实施例7的基础上,与实施例7的区别在于:
所述永磁体激励结构体采用如下形式:
相互作用的两个复合永磁体形成的复合永磁体对,其中每一个复合永磁体均包括至少一个永磁单体,通过调整复合永磁体对中两个复合永磁体之间的距离,产生作用于磁致位移驱动机构的变化的永磁场激励。
进一步地,所述复合永磁体对中两个复合永磁体之间的距离通过以下结构实现:
两个复合永磁体之间的磁极交叉设置,且两个复合永磁体之间通过电机驱动相对转动,产生变化的永磁场激励。如图10和图11所示。
进一步地,所述电机的驱动轴上靠近两端位置设有限位轴承。
实施例9
实施例9为实施例8的变化例。
本实施例在实施例8的基础上,与实施例7的区别在于:
所述复合永磁体对中两个复合永磁体之间的距离通过以下结构实现:
两个复合永磁体之间的磁极相互垂直,其中,第一个复合永磁体固定,第二个复合永磁体安装于上刚性连接件上,第二个复合永磁体相对第一个复合永磁体旋转,产生变化的永磁场激励。如图12和图13所示。
进一步地,所述第二个复合永磁体与下刚性连接件之间设有高导磁刚性材料体。
在本实施例中,所述磁致框架体为非导磁结构体。
在本实施例中,第二复合永磁体转动与第一复合永磁体重合或远离使磁路中磁场产生交替变化,而使磁致位移驱动机构交变伸缩驱动。
实施例10
本实施例提供了一种加工机床,包括转轴,所述加工机床设有实施例1至9中任一个实施例中所提供的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其中,所述磁致驱动轴体的上刚性连接件2与加工机床的转轴刚性连接,磁致驱动轴体在转轴的带动下旋转;所述磁致驱动轴体的位移输出杆9的输出端为加工刀具安装端。
以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本实用新型并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改,这并不影响本实用新型的实质内容。
Claims (10)
1.一种基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,包括磁致驱动轴体以及设置于磁致驱动轴体外部的环套磁场发生装置,所述环套磁场发生装置与磁致驱动轴体之间相对转动;其中:
所述磁致驱动轴体包括:上刚性连接件(2)、预紧调节件(3)、磁致框架体(4)、磁致位移驱动机构(7)、位移输出杆(9)、下刚性连接件(10)以及弹性端盖部件(11),所述上刚性连接件(2)和下刚性连接件(10)之间刚性连接磁致框架体(4),所述磁致位移驱动机构(7)设置于磁致框架体(4)内,所述磁致位移驱动机构(7)的下端与位移输出杆(9)相连接,所述位移输出杆(9)的输出端穿过设置于下刚性连接件(10)中心处的通孔,并与弹性端盖部件(11)驱动连接;初始状态下,所述磁致位移驱动机构(7)的上端和下端在预偏置磁场的作用下分别与上刚性连接体(2)和位移输出杆(9)相接触,并通过预紧调节件(3)压紧,进而使位移输出杆(9)与弹性端盖部件(11)之间压紧设置;
所述环套磁场发生装置与磁致位移驱动机构(7)之间具有使磁致位移驱动机构(7)产生驱动位移的激励磁场;
所述弹性端盖部件(11)仅在位移输出方向上具有弹性变形。
2.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,所述环套磁场发生装置包括:至少一个磁激励体和刚性框架磁路结构体,所述刚性框架磁路结构体的外侧固定;
所述磁激励体采用如下任一种或任多种形式:
-电磁线圈,所述电磁线圈缠绕于刚性框架磁路结构体上;
-永磁体,所述永磁体套装于刚性框架磁路结构体上;
当磁激励体为多个时,多个磁激励体环绕均布于磁致驱动轴体的外部;
所述刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成封闭磁路。
3.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,所述环套磁场发生装置包括:可移动磁激励体和刚性框架磁路结构体,所述可移动磁激励体设置于刚性框架磁路结构体的内部,所述刚性框架磁路结构体的外部固定,所述可移动磁激励体相对磁致驱动轴体靠近或远离;
所述可移动磁激励体采用如下任一种形式:
-一个独立的电磁线圈,所述独立的电磁线圈套装于磁致驱动轴体的外部;
所述刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成封闭磁路;
-对称施加激励磁场的电磁线圈对或永磁体对,所述电磁线圈对或永磁体对套装于磁致驱动轴体的外部;
所述磁致框架体、刚性框架磁路结构体、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成多组封闭磁路。
4.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,所述环套磁场发生装置包括:永磁体激励结构体,所述永磁体激励结构体采用如下任一种形式:
-一个复合永磁体,所述复合永磁体包括至少一个永磁单体,所述复合永磁体相对磁致驱动轴体旋转,通过调整复合永磁体N极与磁致驱动轴体之间的距离,产生作用于磁致位移驱动机构的变化的永磁场激励;
-相互作用的两个复合永磁体形成的复合永磁体对,其中每一个复合永磁体均包括至少一个永磁单体,通过调整复合永磁体对中两个复合永磁体之间的距离,产生作用于磁致位移驱动机构的变化的永磁场激励;
所述复合永磁体对中两个复合永磁体之间的距离通过以下任一个结构实现:
-两个复合永磁体之间的磁极交叉设置,且两个复合永磁体之间通过电机驱动相对旋转,产生变化的永磁场激励;
-两个复合永磁体之间的磁极相互垂直,其中,第一个复合永磁体固定,第二个复合永磁体安装于上刚性连接件上,第二个复合永磁体相对第一个复合永磁体旋转,产生变化的永磁场激励;所述第二个复合永磁体与下刚性连接件之间设有高导磁刚性材料体。
5.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,所述环套磁场发生装置包括:磁轭以及缠绕于磁轭上的磁激励体,所述磁致框架体为非导磁结构体,所述磁轭、上刚性连接件、磁致位移驱动机构以及下刚性连接件之间形成C型封闭磁路。
6.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,所述预紧调节件采用如下任一种形式:
-包括预紧调节螺母和碟形弹簧弹簧,所述预紧调节螺母安装于上刚性连接件上,所述碟形弹簧弹簧设置于磁致位移驱动机构与下刚性连接件之间;
-所述弹性端盖部件上设有预紧螺纹结构。
7.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,所述磁致框架体采用套筒形结构或支撑框形结构。
8.根据权利要求1所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,所述磁致位移驱动机构采用如下任一种形式:
-至少一个磁致伸缩棒;
-至少一个方向异形永磁体;
-磁流变液体;
-至少一个磁致形状记忆合金;
所述磁致位移驱动机构在磁激励作用下沿位移输出方向伸长或缩短。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其特征在于,还包括如下任一个或任多个部件:
-外壳体(18),所述外壳体(18)封装于环套磁场发生装置的外部;所述外壳体(18)的外端固定;
-偏置磁场永磁体(6),所述偏置磁场永磁体(6)嵌装在磁致框架体(4)的外表面上;
-导流通道(16),所述导流通道(16)轴向贯穿于磁致驱动轴体;
-导磁垫片(5),所述导磁垫片(5)设置于磁致位移驱动机构(7)的上端与上刚性连接件(2)之间和/或磁致位移驱动机构(7)的下端与位移输出杆(9)之间。
10.一种加工机床,包括转轴,其特征在于,设置有权利要求1至9中任一项所述的基于磁致伸缩的精密进给驱动装置,其中,所述基于磁致伸缩的精密进给驱动装置的磁致驱动轴体的上刚性连接件(2)与转轴刚性连接,磁致驱动轴体在转轴的带动下旋转;所述磁致驱动轴体的位移输出杆(9)的输出端为加工刀具安装端;所述基于磁致伸缩的精密进给驱动装置的环套磁场发生装置与转轴之间设有转动支撑轴承。
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