本實用新型專利技術涉及一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置，屬于超精密切削加工以及難加工材料復雜光學零件加工技術領域。柔性運動機構與底座三通過螺釘進行固定，蓋板通過兩個方形鍵與底座進行對接定位，并通過螺釘固定在底座上，底座對接形成了兩個圓形的滑動導軌，柔性運動機構的四個滑動支撐腳與圓形滑動導軌配合，并通過螺釘進行角度的調整，調整的范圍為正負度。本實用新型專利技術結構新穎，宜于加工制造，運動部分質量輕，容易實現刀具高頻振動，僅采用兩壓電驅動宜于控制，通過對刀具振動方向的調整使得刀架既能實現正交切削，又能實現斜角切削，既適用于臥式車床又適用于立式車床。
【技術實現步驟摘要】
本技術屬于超精密切削加工以及難加工材料復雜光學零件加工
，特別是涉及一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置。
技術介紹
近年來振動切削在一些高精零件加工領域發揮了重要的作用，尤其是單點金剛石切削，成為了精密和超精密零件創成的一種行之有效的加工方法，被廣泛應用在硬脆性材料或較軟材料的加工上，不但提高了加工效率，也延長了刀具的使用壽命，并且得到了較好的加工質量。與普通金剛石切削相比，振動切削的方式不但拓展了金剛石刀具可加工材料的范圍，同時加工的靈活性也更強。目前的振動切削從振動維度方面主要分為一維振動切削、二維橢圓振動切削和三維橢圓振動切削。雖然與普通切削相比一維振動切削具有無可比擬的優勢，但其也存在著相應的不足，如一維振動切削局限于一個方向的刀具往復振動，由于后刀面對已加工表面的熨壓作用不利于獲得較高質量的表面。因此為了避免相應的不足，日本學者在1993年提出了二維橢圓振動切削(Ellipticalvibrationcutting)，二維橢圓振動切削相比于一維振動切削，具有更多的優勢，如抑制顫振、提高刀具使用壽命、減小切削力等。二維橢圓振動切削提出之后，由于其在加工方面的優勢，獲得了許多學者的青睞，并對其進行了大量的研究。目前二維振動切削主要分為兩類：共振型和非共振型。共振型主要是利用驅動元件不同階的固有頻率形成共振來驅動刀具做二維振動，這種形式下的刀具能夠得到高頻的振動，但是局限于驅動元件的固有頻率，所以刀具的振動頻率不可調。非共振型雖然頻率與共振型相比往往較低，但是頻率可調，使用范圍更加廣泛。三維橢圓振動切削是在二維橢圓振動切削的基礎上提出的，在繼承了二維橢圓振動切削優點的基礎上，將刀具的平面振動拓展到空間，同時也更有利于切屑的排出。雖然三維橢圓振動切削優勢更突出，但是局限于三維橢圓振動切削裝置設計方面以及控制方面的的困難，三維振動切削裝置只是停留在實驗室階段，相比于三維橢圓振動切削裝置，二維橢圓振動切削裝置應用更加廣泛，為了使頻率可調從而獲得適用性更強的二維橢圓振動切削，非共振型的二維橢圓振動切削裝置成為研究的重點。目前非共振型二維橢圓振動切削裝置專利可查的有：專利CN103611947A提及的一種鉸鏈并聯式橢圓振動切削柔性裝置，此裝置利用兩個平行壓電疊堆進行驅動，能夠在刀尖處獲得橢圓軌跡；專利CN104117697A提及的一種非共振橢圓振動切削裝置，采用兩壓電疊堆平行驅動方式實現刀具的橢圓運動，優點是體積小，容易獲得高頻振動；專利CN105149626A提及的一種適用于立式外圓加工的兩壓電垂直橢圓振動切削裝置，采用兩壓電疊堆垂直驅動的方式獲得刀具的橢圓運動，優點在于質量小，適用于立式車床；專利CN105127818A提及的一種鉸鏈串聯式橢圓振動切削柔性裝置，采用兩壓電垂直驅動方式驅動刀具獲得橢圓運動，兩壓電之間不存在耦合現象。以上四個可查非共振型二維橢圓振動切削的相關裝置，均為單一型正交車削的振動裝置，無法對刀具角度進行調整，而實際切削加工中，不僅僅局限于正交型切削，斜角切削方式在實際生產加工中也是不可缺少的一種加工方式。同樣針對本技術的設計原理，上述的專利CN103611947A和專利CN104117697A采用兩壓電平行式驅動，但是均存在較嚴重的耦合現象。因此，對于橢圓振動切削裝置來說，雖然已有學者對其進行了研發設計，但是依然存在著普適性差、耦合較嚴重等不足之處，無法很好的滿足實際的生產需要。
技術實現思路
本技術提供一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置，從而實現適用性更強的非共振橢圓振動切削裝置在難加工材料方面的應用。本技術采取的技術方案是：柔性運動機構通過左右兩側對稱的四個滑動支撐腳與底座上的兩個半圓形滑動導軌配合連接，滑動支撐腳的端面為曲面，與半圓形滑動導軌的接觸方式為面接觸，柔性運動機構通過柔性運動機構固定螺紋孔與底座上的固定通孔配合利用柔性運動緊固螺釘進行固定，柔性運動機構通過角度調整螺紋孔與底座上的角度調整通孔配合利用角度調整螺釘進行角度調整，蓋板通過左右兩個對稱的方形鍵槽與底座上的兩個底座方形鍵槽配合利用方形定位鍵進行定位，蓋板上的兩個半圓形滑動導軌與底座上的兩個底座半圓形滑動導軌配合形成兩個完整的圓形滑動導軌，蓋板通過左右兩個對稱的蓋板固定螺紋孔與底座上左右對稱的兩個蓋板固定通孔配合利用蓋板緊固螺釘進行固定，兩個壓電疊堆驅動器與柔性運動機構上的兩個壓電預緊螺紋孔配合通過柔性運動機構上的兩個壓電預緊通孔利用兩個壓電預緊螺釘進行預緊固定，壓電疊堆驅動器的頭部與柔性運動機構的接觸方式為點接觸，刀具通過與柔性運動機構上的刀具固定螺紋孔配合利用刀具固定螺釘進行固定。本技術所述底座的結構是：左右對稱的六個柔性裝置固定孔用于不同車床上柔性裝置的固定，左右對稱的兩個方形鍵槽用來盛放方形定位鍵，底座后側上下兩個通孔用來方便利用工具通過此孔對壓電疊堆驅動器進行預緊，左右對稱的兩個蓋板固定通孔用于對蓋板的固定，底座后側上下兩排圓弧排列的角度調整通孔用于柔性運動機構角度的調整，底座后側上柔性運動機構固定通孔用于對柔性運動機構的固定，兩個底座半圓形滑動導軌與蓋板上的兩個半圓形滑動導軌對接形成一個圓形滑動導軌。本技術所述角度調整通孔以上下同心圓弧的形式排列，每一排孔中相鄰孔之間的角度為10度，兩排孔相鄰孔之間的角度為5度，通過這兩排孔并配合圓形滑動導軌可以實現對柔性運動機構的角度調整，最小調整角度為5度；兩排圓弧同心孔的圓心與柔性運動機構固定通孔的圓心重合，柔性運動機構固定通孔的圓心與刀具刀尖平面在同一水平高度，因此在旋轉調整刀尖角度過程中能夠保證刀尖始終在同一水平高度，方便加工過程中的對刀。本技術所述柔性運動機構的結構是：直圓型柔性鉸鏈用于分別連接復合平行四桿機構和刀具固定架，四組左右對稱的滑動支撐腳與兩個底座半圓形滑動導軌與蓋板上的兩個半圓形滑動導軌對接形成一個圓形滑動導軌轉動連接，支撐腳與圓形導軌的接觸面為圓形曲面，兩者接觸形式為面接觸，還包括：兩個壓電預緊通孔，螺紋孔為兩個角度調整螺紋孔，螺紋孔為柔性運動機構固定螺紋孔，還包括兩個壓電預緊螺紋孔，四組平行的直板型柔性鉸鏈，刀具固定螺紋孔。本技術的柔性運動機構是一個整體，通過線切割一次加工成型，避免了裝配誤差的影響。本技術的優點是結構新穎，整體主要由底座、柔性運動機構和蓋板三個部分組成，易于制造，且運動部分結構簡單，質量小，容易獲得高頻振動。采用直板型柔性鉸鏈組成的復合平行四桿機構的運動方式，確保了運動的單向性，并能獲得較大的運動行程；采用彎曲導向性良好的直圓型柔性鉸鏈，大大降低了兩個運動方向的耦合串擾現象。能夠實現刀具的角度可調，通過調整柔性運動機構的角度可以實現正交切削、斜角切削，對于立式和臥式車床均適用，大大提高了二維橢圓振動切削裝置的普適性，降低了加工成本。附圖說明圖1是本技術的結構示意圖；圖2是本技術底座的結構示意圖；圖3是本技術柔性運動機構的結構示意圖；圖4是本技術蓋板的結構示意圖；圖5是本技術去掉蓋板后的內部裝配示意圖；圖6是本技術后側視角的示意圖；圖7是技術正向旋轉25度的內部裝配軸測圖；圖8是本技術正向旋轉90度的整體裝配軸測圖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置，其特征在于：柔性運動機構通過左右兩側對稱的四個滑動支撐腳與底座上的兩個半圓形滑動導軌配合連接，滑動支撐腳的端面為曲面，與半圓形滑動導軌的接觸方式為面接觸，柔性運動機構通過柔性運動機構固定螺紋孔與底座上的固定通孔配合利用柔性運動緊固螺釘進行固定，柔性運動機構通過角度調整螺紋孔與底座上的角度調整通孔配合利用角度調整螺釘進行角度調整，蓋板通過左右兩個對稱的方形鍵槽與底座上的兩個底座方形鍵槽配合利用方形定位鍵進行定位，蓋板上的兩個半圓形滑動導軌與底座上的兩個底座半圓形滑動導軌配合形成兩個完整的圓形滑動導軌，蓋板通過左右兩個對稱的蓋板固定螺紋孔與底座上左右對稱的兩個蓋板固定通孔配合利用蓋板緊固螺釘進行固定，兩個壓電疊堆驅動器與柔性運動機構上的兩個壓電預緊螺紋孔配合通過柔性運動機構上的兩個壓電預緊通孔利用兩個壓電預緊螺釘進行預緊固定，壓電疊堆驅動器的頭部與柔性運動機構的接觸方式為點接觸，刀具通過與柔性運動機構上的刀具固定螺紋孔配合利用刀具固定螺釘進行固定。
【技術特征摘要】
1.一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置，其特征在于：柔性運動機構通過左右兩側對稱的四個滑動支撐腳與底座上的兩個半圓形滑動導軌配合連接，滑動支撐腳的端面為曲面，與半圓形滑動導軌的接觸方式為面接觸，柔性運動機構通過柔性運動機構固定螺紋孔與底座上的固定通孔配合利用柔性運動緊固螺釘進行固定，柔性運動機構通過角度調整螺紋孔與底座上的角度調整通孔配合利用角度調整螺釘進行角度調整，蓋板通過左右兩個對稱的方形鍵槽與底座上的兩個底座方形鍵槽配合利用方形定位鍵進行定位，蓋板上的兩個半圓形滑動導軌與底座上的兩個底座半圓形滑動導軌配合形成兩個完整的圓形滑動導軌，蓋板通過左右兩個對稱的蓋板固定螺紋孔與底座上左右對稱的兩個蓋板固定通孔配合利用蓋板緊固螺釘進行固定，兩個壓電疊堆驅動器與柔性運動機構上的兩個壓電預緊螺紋孔配合通過柔性運動機構上的兩個壓電預緊通孔利用兩個壓電預緊螺釘進行預緊固定，壓電疊堆驅動器的頭部與柔性運動機構的接觸方式為點接觸，刀具通過與柔性運動機構上的刀具固定螺紋孔配合利用刀具固定螺釘進行固定。2.根據權利要求1所述的一種角度可調的普適性非共振橢圓振動切削柔性裝置，其特征在于：所述底座的結構是：左右對稱的六個柔性裝置固定孔用于不同車床上柔性裝置的固定，左右對稱的兩個方形鍵槽用來盛放方形定位鍵，底座后側上下兩個通孔用來方便利用工具通過此孔對壓電疊堆驅動器進行預緊，左右對稱的兩個蓋板固定通孔用于對蓋板的固定，底座后側上下兩排圓弧排列的角度調整...
【專利技術屬性】
技術研發人員：盧明明，韓金國，管亮，馮答，任萬飛，周家康，
申請(專利權)人：長春工業大學，
類型：新型
國別省市：吉林;22
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