[實用新型]一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置

有效

• 申請號: 201320396427.9
• 申請日: 2013-06-26
• 公開（公告）號: CN203578779U
• 公開（公告）日: 2014-05-07
• 發明（設計）人: 鄒青;姚建寧;王濤;周曉勤;高玉江;賈東明
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B23B5/36
• 分類號: B23B5/36;B23Q5/027;B25J9/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置。適用于超精密車削以及光學精密零件車削加工等技術領域。?

背景技術

光學自由曲面具有改善光學性能、實現結構輕量化等顯著優點，這使得自由曲面光學零件不僅在航天、航空、國防等諸多工業領域有著重要的應用，而且在其它面向消費者的工業領域(例如汽車、數字相機、移動電話、圖像處理、光纖通訊)也有著極其廣泛的應用需求。?

自由曲面光學零件能否成功地應用于包括面向消費者工業的各個領域，其關鍵還在于能否高效精密地創成光學自由曲面。基于FTS的金剛石車削被國際學術界和工業界普遍認為是一種最有發展前途的光學自由曲面創成方法?

現有的大多數FTS主要還局限于單自由度的FTS和兩自由度FTS，例如沿Z軸往復移動的FTS、繞Y軸往復擺動的FTS和沿X、Z軸兩個方向的往復移動的FTS，且現有的FTS行程大多為微米級，這使得現有的FTS不能實現X軸、Y軸和Z軸的大行程同步往復運動，無法對曲率半徑變化較大的自由曲面進行創成式加工，從而難以實現以表面形貌自主控制為目標的刀具路徑規劃方法。?

發明內容

本實用新型提供一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置，主要用于超精密車削以及光學精密零件車削加工等技術領域，實現了金剛石刀具在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的大行程、高頻、往復直線運動。?

本實用新型采取以下技術方案進行功能實現：左支板、右支板、后支板分別與基座、上蓋板固定連接；后側板與底座固定連接；上側板分別與上蓋板、上支板固定連接；主柔性鉸鏈與基座、上蓋板固定連接。?

X向音圈電機的定子部分與后側板固定連接，X向音圈電機的動子部分與X向解耦裝置固定連接，X向解耦裝置固定在后支板上，通過X向解耦臂與主柔性鉸鏈固定連接；Y向音圈電機的定子部分與左支板固定連接，Y向音圈電機的動子部分與主柔性鉸鏈固定連接；Z向音圈電機的定子部分與上支板固定連接，Z向音圈電機的動子部分與Z向解耦裝置固定連接，Z向解耦裝置固定在上蓋板上，通過Z向解耦臂與主柔性鉸鏈固定連接；金剛石刀具固定在主柔性鉸鏈的導向平臺上。?

所述的三自由度主柔性鉸鏈是一個結構高度對稱的整體結構，X向導向機構、Y向導向機構、Z向導向機構構成一個串聯系統，X向導向機構和Z向導向機構嵌套在Y向導向機構運動平臺上，X向導向機構嵌套在Z向導向機構運動平臺上；Y方向部分由外鉸鏈組與主柔性鉸鏈機體進行鉸接，Y向八組導向臂分別與外鉸鏈組和內鉸鏈組進行鉸接，Y向兩個運動支撐臂分別與內柔性鉸鏈組進行鉸接；Z方向部分由外鉸鏈組與Y方向運動支撐臂進行鉸接，Z向八組導向臂分別與外鉸鏈組和內鉸鏈組進行鉸接，Z向兩個?運動支撐臂分別與內柔性鉸鏈組進行鉸接；X方向部分由外鉸鏈組與Z方向運動支撐臂進行鉸接，X向八組導向臂分別與外鉸鏈組和內鉸鏈組進行鉸接，X向導向平臺與內柔性鉸鏈組進行鉸接。?

所述的X向解耦裝置可對來自Y向、Z向導向機構產生的耦合運動進行高精度解耦，X向解耦裝置的四個柔性臂分別與后支板固定連接，X向解耦裝置的前解耦臂由兩組柔性鉸鏈組垂直分布構成，X向解耦器通過解耦臂前端與主柔性鉸鏈裝置的X向導向平臺固定連接，后運動導向臂與X向音圈電機動子部分固定連接。?

所述的Z向解耦裝置可對來自Y向導向機構產生的耦合運動進行高精度解耦，Z向解耦裝置的四個柔性臂分別與上蓋板固定連接，Z向解耦裝置的前解耦臂由一組直角切口型柔性鉸鏈組構成，Z向解耦裝置通過解耦臂前端與主柔性鉸鏈裝置的Z運動支撐臂固定連接，后運動導向臂與Z向音圈動子部分固定連接。?

本實用新型優點：本實用新型可以實現FTS裝置在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向皆可獲得毫米級的大行程運動，主要適用于具有較大曲率半徑變化的自由曲面金剛石車削創成；本實用新型涉及的解耦裝置可以實現將所述的一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置在各自由度方向產生的耦合位移控制在納米級，實現精密解耦；本實用新型具有結構簡單、成本低、效率高等優點；本實用新型涉及的一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置可以實現多自由度、高頻、大行程往復直線運動。?

附圖說明

圖1為一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置軸測圖；?

圖2為一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置側視圖；?

圖3為一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置正視圖；?

圖4為一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置中主柔性鉸鏈三維結構圖；?