[發明專利]一種混合麥克斯韋電磁力-壓電的刀具驅動裝置

在審

• 申請號: 202110317168.5
• 申請日: 2021-03-25
• 公開（公告）號: CN115121815A
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 牛禹涵;宋佳奇;王凱杰;陳星有;杜曉桐;朱志偉
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: B23B1/00
• 分類號: B23B1/00;B23B27/20;B23B29/12;H02K41/035;H02N2/00;H02N2/06;B06B1/06;B06B1/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 張祥

本發明公開了一種混合麥克斯韋電磁力?壓電的刀具驅動裝置，包括安裝基體以及位于其內部的麥克斯韋電磁驅動部分、壓電驅動部分以及柔性導向機構組成，同時刀具安裝在動作機構部分中的壓電疊堆驅動部分的前端。本發明將麥克斯韋電磁驅動和壓電驅動組成級聯驅動，同時利用柔性導向機構進行串聯，已實現驅動刀具進行單軸往復運動，達到切削加工的目的，在保證系統寬帶寬響應頻率的同時，擴大該系統工作范圍。本發明混合麥克斯韋電磁力?壓電的刀具驅動裝置，具有結構緊湊、運動行程較大、頻寬較寬、運動精度高、成本低廉等優點。

技術領域

本發明屬于精密制造技術領域，涉及一種混合麥克斯韋電磁力-壓電的刀具驅動裝置。

背景技術

近年來,自由曲面光學器件的應用越來越廣泛。這些零件表面結構較為復雜，對加工制造精度要求很高，傳統的機械加工工藝,制造效率低下，已經很難滿足加工的需求。隨著超精密加工技術的發展,基于智能刀具驅動的金剛石車削方法因具有較高的加工效率和加工表面質量,被大量應用于復雜表面光學零件成型加工。

采用雙級驅動的智能刀具系統被認為是工作行程和帶寬的固有沖突問題的良好解決方案，一般采取一級驅動主要提供較大的工作行程，同時結合帶寬更高的二級驅動。然而目前常用的智能刀具系統驅動方式主要為壓電驅動和音圈電機洛倫茲力驅動，采用壓電驅動的方式，為了克服平臺行程較小的缺陷，通常會采用高精度氣浮導軌或者設計結構過于復雜的柔性導向機構，這樣會增大平臺的結構尺寸以及運動質量，而采用音圈電機驅動則會由于力密度低的缺陷使得工作頻率過低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種混合麥克斯韋電磁力-壓電的刀具驅動裝置。

實現本發明目的的技術解決方案：

一種混合麥克斯韋電磁力-壓電的刀具驅動裝置，包括安裝基體、麥克斯韋電磁驅動部分、壓電驅動部分以及工作部分，

所述麥克斯韋電磁驅動部分、壓電驅動部分以及工作部分安裝于所述安裝基體上，所述麥克斯韋電磁驅動部分和壓電驅動部分串聯連接以實現對所述工作部分的驅動。

進一步地，所述麥克斯韋電磁驅動部分包括至少一組麥克斯韋電磁驅動單元，所述麥克斯韋電磁驅動單元包括兩組線圈、定子、動子和永磁體，所述兩組線圈纏繞于所述定子設置，所述永磁體位于兩組線圈之間用于驅動所述動子，所述動子與工作部分固定連接。

進一步地，所述麥克斯韋電磁驅動部分包括兩組對稱的麥克斯韋電磁驅動單元，兩個定子上分別設置有用于安裝所述動子的缺口，所述動子能夠在所述缺口內產生位移。

進一步地，所述定子與動子之間具有間距d₀，所述d₀≤mm。

進一步地，所述壓電驅動部分包括壓電堆疊，所述壓電堆疊與工作部分固定連接。

進一步地，所述工作部分包括平臺載體和安裝于所述平臺載體上的金剛石刀具架，所述平臺載體包括一級平臺，所述一級平臺包括二級平臺，所述動子與一級平臺固定連接，所述壓電堆疊與二級平臺固定連接。

進一步地，所述安裝基體包括前蓋、底座、側板、后蓋和上蓋，所述麥克斯韋電磁驅動部分安裝于所述底座上，所述平臺載體通過所述側板支撐于所述底座上，所述后蓋設置于一級平臺的后部，所述上蓋位于所述平臺載體的上部。

進一步地，所述平臺載體還包括平臺總行程檢測板和一級平臺行程檢測板，所述一級平臺行程檢測板與一級平臺固定連接，所述平臺總行程檢測板與二級平臺固定連接，所述上蓋上設置有上蓋孔-，所述后蓋上設置有后蓋孔-，第一位移傳感器穿過后蓋孔-用于檢測一級平臺行程檢測板的位移，第二位移傳感器用于檢測平臺總行程檢測板的位移。