[發(fā)明專利]基于超磁致伸縮致動器的非圓切削進(jìn)給裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810021617.6
• 申請日: 2008-08-07
• 公開（公告）號: CN101337280A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王興松;霍中良
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: B23B5/36
• 分類號: B23B5/36;B23Q5/22
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 陸志斌

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明專利涉及一種用于車削非圓截面零件的基于超磁致伸縮致動器的非圓切削進(jìn)給裝置，屬于車床的一種進(jìn)給裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，高精密加工技術(shù)也在持續(xù)進(jìn)步，非圓截面零件車削加工技術(shù)的發(fā)展也越來越快。相比較圓截面零件，經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的非圓截面零件具有承載能力大、使用壽命長、節(jié)省原材料、可實(shí)現(xiàn)特定運(yùn)動功能等特點(diǎn)，在宇航、航空、汽車、機(jī)床等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。

在非圓截面零件的加工技術(shù)中，關(guān)鍵是如何控制刀具與工件之間的相對進(jìn)給運(yùn)動關(guān)系和相對位移精度。隨著精密數(shù)控車削技術(shù)的發(fā)展，自動切削非圓截面零件已成為可能。相比較圓形零件的車削，非圓截面零件車削時(shí)必須配置高精度的往復(fù)進(jìn)給裝置，車削非圓截面零件的效率和精度直接受往復(fù)進(jìn)給裝置的頻響、位移精度以及動態(tài)剛度等特性的影響。所以要實(shí)現(xiàn)非圓截面零件的高效率車削，高頻響、大行程往復(fù)經(jīng)給機(jī)構(gòu)是必不可少的。

在非圓截面零件車削加工過程中，進(jìn)給刀具在進(jìn)給過程中出現(xiàn)過沖、滯后、振動等都會導(dǎo)致加工誤差。

綜上所述，在車削過程中，精密微進(jìn)給裝置的運(yùn)行過程成為關(guān)鍵。這就要求進(jìn)給裝置具有很高的響應(yīng)速度，并且能夠?qū)崿F(xiàn)微量進(jìn)給，保證微進(jìn)給裝置的超調(diào)量在允許的加工誤差范圍內(nèi)。

在加工過程中，微進(jìn)給裝置既要克服車削阻力，又要驅(qū)動進(jìn)給組件克服慣性力、阻尼力、產(chǎn)生足夠的加速度，保證精確的位移量。而進(jìn)給裝置的運(yùn)動質(zhì)量、阻尼系數(shù)、剛度系數(shù)以及車削力傳遞都直接影響進(jìn)給裝置的動態(tài)剛度，進(jìn)給裝置運(yùn)行過程的平穩(wěn)性能也將直接影響工件的加工精度與表面質(zhì)量。進(jìn)給系統(tǒng)在切削過程中產(chǎn)生的顫振，將使工件與刀具之間產(chǎn)生附加的相對運(yùn)動。進(jìn)給裝置的抗振性愈差，則產(chǎn)生的附加相對位移愈大，加工誤差愈大，表面質(zhì)量愈低。

進(jìn)給裝置的運(yùn)行平穩(wěn)性直接影響工件的加工誤差和表面質(zhì)量，因此對非圓截面零件車削的進(jìn)給裝置必須將振動控制在允許的范圍之內(nèi)。

零件的性能和壽命直接受機(jī)械加工零件的影響，非圓截面零件尤其如此。加工精度，是在生產(chǎn)過程中著重需要解決的問題。

要實(shí)現(xiàn)非圓截面零件的精密車削加工，就必須解決以下幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)問題。

1、研制出高頻響、大行程微進(jìn)給裝置

在用普通的電機(jī)驅(qū)動刀具進(jìn)給的時(shí)候，需要用機(jī)械或者液壓機(jī)構(gòu)將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成刀具的直線運(yùn)動，但是機(jī)械機(jī)構(gòu)運(yùn)行的時(shí)候慣性大，難以在高速下保證精密的進(jìn)給運(yùn)動，并且電機(jī)與刀具之間的傳動誤差嚴(yán)重影響了工件的車削精度。

因此，在非圓截面零件的車削加工中，如果沒有高頻響、高精度、大行程的微進(jìn)給裝置，則無法車削出符合要求的非圓截面零件，盡管超磁致伸縮致動器作為車床的進(jìn)給補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，已經(jīng)在實(shí)際中應(yīng)用，但它只是作為進(jìn)給的誤差補(bǔ)償，輸出位移極小，所以不能直接用來切削工件。

2、配備精密數(shù)控系統(tǒng)

數(shù)控技術(shù)利用數(shù)字化控制系統(tǒng)在機(jī)床上完成整個(gè)零件的加工，可提高復(fù)雜零件、小批量零件的自動化生產(chǎn)效率，可使機(jī)械制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度、高效率。在非圓截面零件所需要的高精度、高柔性、高效率車削加工中，精密數(shù)控技術(shù)是不可缺少的，并且數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控精度必須符合零件加工精度的要求。

在非圓截面零件的加工中，現(xiàn)有的技術(shù)無法滿足要求，尤其是精度方面無法準(zhǔn)確保證。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種響應(yīng)頻率高、位移范圍大、控制精度高，適合于車削非圓截面零件的高精密的往復(fù)進(jìn)給裝置。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種基于超磁致伸縮致動器的非圓切削進(jìn)給裝置，包括一超磁致伸縮致動器構(gòu)成的驅(qū)動機(jī)構(gòu)、位移放大機(jī)構(gòu)以及一執(zhí)行刀具，所述的超磁致伸縮致動器包括線圈、線圈骨架、超磁致伸縮棒、外殼以及導(dǎo)桿，所述的線圈繞制在所述的線圈骨架上，所述的超磁致伸縮棒設(shè)置在線圈骨架的中心孔內(nèi)，所述的導(dǎo)桿的一端與超磁致伸縮棒連接，導(dǎo)桿的另一端與位移放大機(jī)構(gòu)的輸入端連接，位移放大機(jī)構(gòu)的輸出端連接執(zhí)行刀具。

所述的位移放大機(jī)構(gòu)包括至少一個(gè)擺桿，該擺桿的一端與殼體鉸接，擺桿的中部與導(dǎo)桿連接，擺桿的自由端與刀具連接。

在所述的擺桿的中部開設(shè)有第一凹槽，在擺桿的自由端設(shè)置有第二凹槽，所述的導(dǎo)桿的前端為第一弧形面，所述的刀具與放大機(jī)構(gòu)的連接端為第二弧形面，所述的第一弧形面設(shè)置在第一凹槽內(nèi)，所述的第二弧形面設(shè)置在第二凹槽內(nèi)。

所述的位移放大機(jī)構(gòu)的位移放大倍數(shù)為10～100倍。