[發明專利]一種快速刀具伺服裝置的應用方法

有效

• 申請號: 202010778729.7
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111889699B
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 戴一帆;彭小強
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: B23B3/06
• 分類號: B23B3/06;B23Q5/28;B23Q1/01
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發明公開了一種快速刀具伺服裝置，包括基座、刀具、刀具運動組件以及設置于基座上的直線電機，刀具通過刀具運動組件和直線電機連接，刀具運動組件包括活動桿、線性導軌和滑塊，線性導軌設置于基座上，滑塊滑動布置于線性導軌上，活動桿和滑塊固定連接，活動桿的一端和直線電機連接，活動桿的另一端和刀具連接。本發明的刀具運動組件中采用線性導軌，線性導軌剛度較大，可保證快速刀具伺服加工裝置用于重切削場合，采用直線電機對刀具進行驅動，直線電機相對于現有壓電驅動器行程更大，能夠實現高剛度、大行程的車削加工。

技術領域

本發明涉及一種精密加工裝置，尤其涉及一種高剛度、大行程的快速刀具伺服裝置。

背景技術

由于快速刀具伺服裝置可用于根據讀取的車床主軸和X軸信號、按照柱面坐標系(x，θ，z)計算進刀量，而后控制快速響應刀架，可實現非回轉曲面或形狀的車削加工。因此，快速刀具伺服裝置得到非常廣泛的應用，如非圓活塞車削加工、復雜光學曲面超精密車削加工、輥子表面微結構車削加工等。

壓電陶瓷驅動器推動柔性機構的形式是現有快速刀具伺服裝置的主要形式。柔性鉸鏈應有足夠剛性提供運動回復力，但較大的柔性鉸鏈剛度會造成壓電陶瓷有效位移損失，因此壓電陶瓷驅動的快速刀具一般自由行程較小，僅有百余微米左右，僅適合波度幅值較小的形狀加工。現有技術的快速刀具伺服裝置一般采用氣浮導軌導向，這種結構雖然能夠實現大行程的輸出，但由于在系統中引入了氣浮導軌，增加了復雜性，并且氣浮導軌的剛度和承載相對較小，因此該裝置僅適合較小切削力的加工領域。

發明內容

本發明要解決的技術問題就在于：針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一種快速刀具伺服裝置，本發明的刀具運動組件中采用線性導軌，線性導軌剛度較大，可保證快速刀具伺服加工裝置用于重切削場合；本發明采用直線電機對刀具進行驅動，直線電機相對于現有壓電驅動器行程更大，能夠實現高剛度、大行程的車削加工。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

本發明首先提供一種快速刀具伺服裝置，包括基座、刀具、刀具運動組件以及設置于基座上的直線電機，所述刀具通過刀具運動組件和直線電機連接，所述刀具運動組件包括線性導軌和滑塊，所述線性導軌設置于基座上，所述滑塊滑動布置于線性導軌上且分別和刀具、直線電機連接。

優選的，所述直線電機包括外殼，所述外殼內嵌設有永磁體定子以及可往復運動的移動線圈，所述移動線圈上連接有活動桿并通過活動桿與滑塊相連，所述外殼的內壁和永磁體定子的外表面之間設有用于作為循環水通道的密閉空腔，所述外殼開設有循環水入口和循環水出口，所述密閉空腔和循環水入口、循環水出口連通，所述活動桿和移動線圈之間設有隔熱墊片。

優選的，所述刀具和活動桿之間設有刀具座以及轉接件，所述刀具安裝于刀具座上，所述活動桿和轉接件連接，所述刀具座安裝于轉接件上，所述轉接件設有豎直方向的安裝槽，所述刀具座滑動設置于安裝槽中，所述轉接件的高度方向開設有螺紋孔，所述安裝槽和螺紋孔連通，所述螺紋孔中設有與螺紋孔配合的調整螺釘，所述調整螺釘穿過螺紋孔和刀具座螺紋連接，所述快速刀具伺服裝置還包括光柵尺，所述光柵尺的主尺固定于活動桿上，所述光柵尺的讀數頭固定于基座上，所述線性導軌的兩側分別沿直線間隙布置有用于調整線性導軌的直線度的導軌壓塊，所述導軌壓塊與線性導軌緊密接觸。

優選的，所述基座上布置有兩個用于限定滑塊行程的限位開關，所述限位開關和控制單元連接，所述限位開關分別設置于滑塊行程的兩端，所述基座上設有用于限制移動線圈前進位置的緩沖件，所述外殼內設有用于限制移動線圈后退位置的限位桿，所述刀具運動組件以及直線電機的外部設有殼體，所述活動桿穿過殼體，所述殼體和活動桿之間設有伸縮保護套。

與現有技術相比，本發明快速刀具伺服裝置的優點在于：

1.本發明的刀具運動組件中采用線性導軌，線性導軌剛度較大，可保證快速刀具伺服加工裝置用于重切削場合。