專利名稱：一種用于變橢圓活塞加工的微進給機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變橢圓活塞加工設(shè)備，尤其是涉及一種用于變橢圓活塞加工的微 進給機構(gòu)。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)正以嶄新的面貌出現(xiàn)在世人面前。 為了滿足各領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品和裝備加工精度和表面質(zhì)量的要求，精密加工和超精密加工技術(shù)迅 速發(fā)展，成為現(xiàn)代航空航天、微電子、光學(xué)、機器人、生物、醫(yī)學(xué)及遺傳工程等先進技術(shù)發(fā)展 的基礎(chǔ)；同時也成為制造慣性儀表、天文望遠(yuǎn)鏡、磁盤、⑶(光盤)、VTR(錄像頭)、激光打印 機、光學(xué)醫(yī)療儀器等技術(shù)密集型產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。超精密加工技術(shù)由20世紀(jì)60年代初期 形成至今，其加工精度已由1 0. 5 μ m發(fā)展到0. 05 0. 005 μ m的水平，進入了納米加工 精度時代。變橢圓活塞加工是超精密加工中一種重要的加工方式，主要用于加工金屬平面反 射鏡、非球曲面光學(xué)透鏡等的超精表面。要實現(xiàn)變橢圓活塞加工，除需要配備超精密車床、 高精度測量設(shè)備及鋒利的金剛石刀具外，采用高精度的微進給機構(gòu)，在很大程度上提高了 超精密加工所能達到的精度水平。微進給機構(gòu)一般指行程范圍為毫米級，位移分辨率及定位精度達到納米級(甚至 亞納米級)的位移機構(gòu)。微進給機構(gòu)通常由微位移器和精密導(dǎo)軌兩部分組成，其技術(shù)研究 不僅關(guān)系到超精密車床研制，而且是精密機械、微電子、生物工程等多種學(xué)科賴以發(fā)展的基 礎(chǔ)。如隨著微電子技術(shù)向大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)方向發(fā)展， 線條越來越細(xì)化，16KM動態(tài)RAM線寬已縮小到0. 07 μ m左右，對于相應(yīng)的工藝設(shè)備(如圖形 發(fā)生器、分步重復(fù)照相機、光刻機、電子束和X射線曝光機及其檢測設(shè)備等)提出了更高的 要求，要求這些設(shè)備的定位精度為線寬的1/3 1/5，即亞微米甚至納米級的精度?？梢姡?進給技術(shù)是實現(xiàn)納米級加工精度和提高各學(xué)科水平的關(guān)鍵所在。因此，開展微進給機構(gòu)的 研究非常有必要而且具有廣闊的應(yīng)用前景。中國專利CN2344115公開一種車削橢圓或變橢圓活塞機構(gòu)，它包括床體、電機，床 鞍上增裝二層拖板，拖板的滑導(dǎo)與床鞍的滑導(dǎo)相垂直，一個橢圓靠模座裝在床鞍中部，在靠 模軸的下端裝有傘齒輪，它與光桿上的傘齒輪相嚙合，靠模軸的中部裝有橢圓靠模或變橢 圓靠模，它與安裝在第二層拖板上的靠輪相接觸，并進行摩擦傳動。工作時，工件作旋轉(zhuǎn)運 動，車刀按橢圓或變橢圓規(guī)律作徑向進給變化，把工件車削成橢圓或變橢圓形狀。中國專利CN2100493公開一種95型柴油發(fā)動機用活塞，可用于單缸柴油發(fā)動機， 也可用于多缸柴油發(fā)動機?；钊共渴侵型棺儚綑E圓的結(jié)構(gòu)形狀，其規(guī)律為從裙部底端向 上長徑由小變大再變小，短徑為由大變小，并且減小配缸間隙。達到活塞裙部接觸面均勻， 有足夠的承壓面積承受活塞受到的側(cè)推力保證活塞運動平穩(wěn)，并能形成均勻的油膜，減小 阻力，減少了不必要的功率損失。中國專利CN2085702公開一種萬能磨刀機微進給機構(gòu)，該機構(gòu)由裝配于萬能磨刀機主軸B左端的手把、刻度圈、螺母、螺桿、端蓋、蓋、擋圈組成的微進給裝置及裝配于磨刀 機體上的止緊螺釘、雙螺套、銷子組成的主軸套A松開、止緊裝置構(gòu)成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅具有起動推力較大、傳動剛度較高、動態(tài)響應(yīng)較 快、定位精度較高等優(yōu)點，而且采用零傳動，可消除傳統(tǒng)的螺桿間隙誤差的用于變橢圓活塞 加工的微進給機構(gòu)。本發(fā)明設(shè)有基座、柔性鉸鏈、2個限位開關(guān)、光柵尺定尺、光柵尺動尺、固定塊、轉(zhuǎn)接 盤、音圈電機動子、音圈電機定子、傳動軸、碟形彈簧、端蓋和滾動軸承。柔性鉸鏈和光柵尺定尺固定在基座上，光柵尺動尺固定在固定塊上并通過固定塊 與柔性鉸鏈相連接，2個限位開關(guān)固定在設(shè)于基座上的方形凸臺頂部，音圈電機動子與轉(zhuǎn)接 盤固定，音圈電機定子固定在基座的后壁上，傳動軸固定在轉(zhuǎn)接盤上，轉(zhuǎn)接盤固定在柔性鉸 鏈上，傳動軸后部設(shè)有4個蝶形彈簧，2個滾動軸承穿過傳動軸與設(shè)于基座后壁上的通孔并 通過過盈配合固定，端蓋固定在基座上。所述柔性鉸鏈通過螺釘固定在基座上。所述音圈電機動子與轉(zhuǎn)接盤固定，可采用 內(nèi)六角螺釘固定。所述傳動軸固定在轉(zhuǎn)接盤上，可采用傳動軸通過緊固螺釘固定在轉(zhuǎn)接盤 上。工作時，系統(tǒng)控制音圈電機使其進行進給運動，在進給運動過程中，音圈電機動子 往進給方向運動，轉(zhuǎn)接盤也隨之運動，由于轉(zhuǎn)接盤與柔性鉸鏈相固連，因此柔性鉸鏈也往進 給方向運動。此外，由于傳動軸也與轉(zhuǎn)接盤連接，因此傳動軸也做相同的運動。由于系統(tǒng)在 做高頻進給運動時會產(chǎn)生振動，因此碟形彈簧發(fā)揮了減振的作用。基座凸臺頂部有2個限 位開關(guān)，對其進行限位，還有光柵尺，實現(xiàn)對其運動的反饋。由此可見，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點1)高頻響應(yīng)。由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時間常數(shù)較大的機械傳動件(如絲 杠等)，國在線使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。2)精度高。由于采用音圈電機驅(qū)動，取消了因絲杠等機械機構(gòu)產(chǎn)生的傳動間隙和 誤差，因此減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差，通過直線位置檢測反饋控 制，即可大大提高機床的定位精度。3)動剛度高。由于采用“直接驅(qū)動”，因此避免了啟動、變速和換向時因中間傳動 環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現(xiàn)象，同時也提高了其傳動剛度。4)不僅速度快、加減速過程短，而且可以實現(xiàn)較大的推力。5)加工對象可選范圍大。由于采用音圈電機驅(qū)動，因此可以實現(xiàn)較大的行程量。6)利用本發(fā)明在變橢圓活塞加工加工當(dāng)中可以實現(xiàn)高速的進給，使其加工精度得 到很大的提高。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成俯視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。
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圖4為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成主視圖。圖5為本發(fā)明實施例中柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。參見圖1 5，本發(fā)明實施例設(shè)有基座1、柔性鉸鏈2、限位開關(guān)3、光柵尺定尺4、光 柵尺動尺5、固定塊6、轉(zhuǎn)接盤7、音圈電機動子8、音圈電機定子9、傳動軸10、碟形彈簧11、 端蓋12、滾動軸承13和緊固螺釘14。柔性鉸鏈2通過6個螺釘固定在基座1上，光柵尺定尺4固定在基座1上，光柵尺 動尺5固定在固定塊6上并通過固定塊6與柔性鉸鏈2相連接，基座1上的方形凸臺頂部 固定有2個限位開關(guān)3，音圈電機動子8與轉(zhuǎn)接盤7采用內(nèi)六角螺釘固定，音圈電機定子9 固定在基座1的后壁上，傳動軸10通過緊固螺釘14固定在轉(zhuǎn)接盤7上，并且轉(zhuǎn)接盤7固定 在柔性鉸鏈2上，傳動軸3的后部有4個蝶形彈簧11通過軸肩和端蓋12實現(xiàn)其定位，2個 滾動軸承13穿過傳動軸與基座1的后壁上的孔通過過盈配合來固定，端蓋12固定在基座 1上。工作時，系統(tǒng)控制音圈電機8、9使其進行進給運動，在進給運動過程中，音圈電機 動子8往進給方向運動，轉(zhuǎn)接盤7也隨之運動，由于轉(zhuǎn)接盤7與柔性鉸鏈2相固連，因此柔 性鉸鏈2也往進給方向運動。此外，由于傳動軸10也與轉(zhuǎn)接盤7連接，因此傳動軸10也做 相同的運動。由于系統(tǒng)在做高頻進給運動時會產(chǎn)生振動，因此碟形彈簧11就發(fā)揮了減振的 作用?；?凸臺頂部有2個限位開關(guān)3，對其進行限位，還有光柵尺定尺4和光柵尺動尺 5，實現(xiàn)對其運動的反饋。
權(quán)利要求
1.一種用于變橢圓活塞加工的微進給機構(gòu)，其特征在于設(shè)有基座、柔性鉸鏈、2個限位 開關(guān)、光柵尺定尺、光柵尺動尺、固定塊、轉(zhuǎn)接盤、音圈電機動子、音圈電機定子、傳動軸、碟 形彈簧、端蓋和滾動軸承；柔性鉸鏈和光柵尺定尺固定在基座上，光柵尺動尺固定在固定塊上并通過固定塊與柔 性鉸鏈相連接，2個限位開關(guān)固定在設(shè)于基座上的方形凸臺頂部，音圈電機動子與轉(zhuǎn)接盤 固定，音圈電機定子固定在基座的后壁上，傳動軸固定在轉(zhuǎn)接盤上，轉(zhuǎn)接盤固定在柔性鉸鏈 上，傳動軸后部設(shè)有4個蝶形彈簧，2個滾動軸承穿過傳動軸與設(shè)于基座后壁上的通孔并通 過過盈配合固定，端蓋固定在基座上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于變橢圓活塞加工的微進給機構(gòu)，其特征在于所述柔性 鉸鏈通過螺釘固定在基座上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于變橢圓活塞加工的微進給機構(gòu)，其特征在于所述音圈 電機動子采用內(nèi)六角螺釘與轉(zhuǎn)接盤固定。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于變橢圓活塞加工的微進給機構(gòu)，其特征在于所述傳動 軸通過緊固螺釘固定在轉(zhuǎn)接盤上。
全文摘要
一種用于變橢圓活塞加工的微進給機構(gòu)，涉及一種變橢圓活塞加工設(shè)備。設(shè)有基座、柔性鉸鏈、限位開關(guān)、光柵尺定尺、光柵尺動尺、固定塊、轉(zhuǎn)接盤、音圈電機動子、音圈電機定子、傳動軸、碟形彈簧、端蓋和滾動軸承。柔性鉸鏈和光柵尺定尺固定在基座上，光柵尺動尺固定在固定塊上并與柔性鉸鏈連接，限位開關(guān)固定在設(shè)于基座上的凸臺頂部；音圈電機動子與轉(zhuǎn)接盤固定，定子固定在基座的后壁上；傳動軸固定在轉(zhuǎn)接盤上，轉(zhuǎn)接盤固定在柔性鉸鏈上，傳動軸后部設(shè)有蝶形彈簧，滾動軸承穿過傳動軸與設(shè)于基座后壁上的通孔并固定，端蓋固定在基座上。不僅具有起動推力大、傳動剛度高、動態(tài)響應(yīng)快、定位精度高等優(yōu)點，而且采用零傳動，可消除傳統(tǒng)的螺桿間隙誤差。
文檔編號B23Q17/24GK102091962SQ201110038720
公開日2011年6月15日 申請日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者張東旭, 王春錦, 郭隱彪, 黃海濱 申請人:廈門大學(xué)