專利名稱：一種剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器。
背景技術：
一般快刀伺服器是指快刀伺服系統(tǒng)(fast tool servo, FTS)也稱為快速刀具伺服系統(tǒng)、微進給伺服系統(tǒng)或快速伺服刀架等。在非圓數(shù)控車削或非対稱車削的機床上安裝FTS,車削過程中，主軸帶動エ件旋轉(zhuǎn)，刀具在FTS的驅(qū)動下，以主軸轉(zhuǎn)速相關聯(lián)的頻率沿エ件徑向(對于非圓車削)或軸向(對于非軸對稱車削)做往復進給運動，從而加工出エ件的非圓截面輪廓或非軸對稱端面。在非圓數(shù)控車削中，F(xiàn)TS的應用可加工內(nèi)燃機活塞輪廓、凸輪軸、凸輪、非圓軸承內(nèi)輪廓等。在非軸對稱車削中，采用金剛石作為刀具，在FTS驅(qū)動下，車削光學元件的非軸對稱表面，可重復加工具有復雜形狀的各種異形元件，例如自由曲面透鏡/鏡面、微鏡陣列、微溝槽陣列等。目前用于加工光學元件的非軸對稱表面的FTS主要是以壓電陶瓷作為驅(qū)動元件，行程為幾十個微米，頻率為數(shù)千赫茲。系統(tǒng)的剛度是設計時設定的，使用時不可根據(jù)具體情況加以調(diào)整。

實用新型內(nèi)容針對一般的快刀伺服器剛度不可調(diào)的問題，本實用新型的目的是提供一種剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器。本實用新型是通過以下技術方案實現(xiàn)的在一整塊金屬結(jié)構(gòu)鋼的基礎上，切割出框架、柔性鉸鏈等結(jié)構(gòu)，框架可提供安裝孔位以便裝配到機床上。同時框架上可安裝壓電陶瓷、刀座、預應カ螺栓等零件。壓電陶瓷安裝在框架后梁和柔性鉸鏈之間，通電后壓電陶瓷伸長，推動柔性鉸鏈移動。柔性鉸鏈的另一端安裝有刀座，金剛石刀具可固定在刀座上。金剛石刀具可隨壓電陶瓷的驅(qū)動而作微量的往復運動，以實現(xiàn)對エ件的切削進給。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案在一整塊金屬上切割出框架11和柔性鉸鏈10，在框架11的中軸線位置上，壓電陶瓷12安裝在框架11的后梁與柔性鉸鏈10之間，柔性鉸鏈10的另一端連接刀座9，在框架11的后梁上安裝預應カ螺栓14并連接壓電陶瓷12的另一端；可通過預應カ螺栓14調(diào)節(jié)預應力?？蚣?1的前端安裝刀架組件，金剛石刀具3由刀架組件支撐并連接刀座9 ;柔性鉸鏈10連接傳感器13。位置傳感器13可用于檢測柔性鉸的位移情況。該位移即金剛石刀具的位移。上述刀架組件中的彈簧架I通過若干個螺釘7固定在框架11的前端上，彈簧架I上開有內(nèi)螺孔，其中裝有彈簧套筒5，彈簧6安裝在彈簧套筒5內(nèi)，彈簧套筒5的內(nèi)筒壁對彈簧軸向定位；彈簧6的一端與彈簧套筒5內(nèi)孔底部接觸，其另一端與柔性鉸鏈10接觸。上述彈簧套筒5的外螺紋處還裝有鎖緊圈2，在彈簧壓カ調(diào)節(jié)合適后，通過鎖緊圈將彈簧套筒5與彈簧架I鎖緊和防松；柔性鉸鏈10通過螺釘8連接刀座9，金剛石刀具3通過螺釘4固定在刀座9上。上述彈簧6是鋼絲繞制的卷簧或是鋼板制作的片簧?？梢酝ㄟ^旋轉(zhuǎn)彈簧套筒5來調(diào)節(jié)彈簧的施加給柔性鉸鏈的壓力。上述彈簧套筒5的底部有通孔，裝在彈簧架上可讓金剛石刀具3穿過。上述彈簧套筒5端部有若干個對稱分布的通孔，用于專門調(diào)節(jié)工具上的凸臺插入。上述柔性鉸鏈10相對于壓電陶瓷12的中軸線對稱分布，一邊一對，共兩對，呈“工”字形布局。柔性鉸鏈的支干部寬度較寬，而鉸鏈部寬度較窄。每個支干的兩個端部為鉸鏈部位。因此材料的受力彎曲變形集中在較窄的鉸鏈部，而支干部無變形。鉸鏈部位的輪廓為對稱的圓弧過度，以避免應力集中。上述壓電陶瓷驅(qū)動器可以換成音圈電機作為驅(qū)動器。本實用新型由于采用以上技術方案，具有以下優(yōu)點及有益效果I)通過框架上的固定孔將所述快刀伺服器的整體固定安裝在加工機床的刀架上。裝上金剛石刀具。通過預應力螺栓調(diào)整預應力；2)旋轉(zhuǎn)所述彈簧套筒，通過彈簧套筒外徑上螺紋，使彈簧套筒的徑向產(chǎn)生位移，并使彈簧變形。調(diào)節(jié)彈簧施加給前面兩個柔性鉸鏈的壓力，使柔性鉸的剛度發(fā)生變化。彈簧套筒端部有若干個對稱分布的通孔，用于專門調(diào)節(jié)工具上的凸臺插入，形成受力支撐點，以便旋轉(zhuǎn)彈簧套筒；3)當彈簧套筒旋轉(zhuǎn)到位，通過鎖緊圈，將彈簧套筒與框架的位置鎖定，以防止松動。4)利用安裝在框架上彈簧架對快刀伺服器的前面兩柔性鉸施加彈簧力，以改變?nèi)嵝糟q的固有剛度。從而改變快刀伺服器的固有頻率等參數(shù)。5)利用彈簧架上彈簧套筒與彈簧架的位置改化，調(diào)節(jié)彈簧套筒內(nèi)彈簧的變形量，改變彈簧施加給柔性鉸的壓力，以實現(xiàn)快刀伺服器剛度的調(diào)整。

圖I是本實用新型裝置的示意圖。其中I彈簧架 2鎖緊圈 3金剛石刀具 4螺釘 5彈簧套筒 6彈簧 7螺釘 8螺釘 9刀座 10柔性鉸鏈 11框架 12壓電陶瓷 13傳感器 14預應力螺栓。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型做進一步地詳細說明在一整塊金屬上切割出框架11和柔性鉸鏈10，在框架11的中軸線位置上，壓電陶瓷12安裝在框架11的后梁與柔性鉸鏈10之間，柔性鉸鏈10的另一端連接刀座9，在框架11的后梁上安裝預應力螺栓14并連接壓電陶瓷12的另一端；可通過預應力螺栓14調(diào)節(jié)預應力。框架11的前端安裝刀架組件，金剛石刀具3由刀架組件支撐并連接刀座9 ;柔性鉸鏈10連接傳感器13。位置傳感器13可用于檢測柔性鉸的位移情況。該位移即金剛石刀具的位移。上述刀架組件中的彈簧架I通過若干個螺釘7固定在框架11的前端上，彈簧架I上開有內(nèi)螺孔，其中裝有彈簧套筒5，彈簧6安裝在彈簧套筒5內(nèi)，彈簧套筒5的內(nèi)筒壁對彈簧軸向定位；彈簧6的一端與彈簧套筒5內(nèi)孔底部接觸，其另一端與柔性鉸鏈10接觸。上述彈簧套筒5的外螺紋處還裝有鎖緊圈2，在彈簧壓カ調(diào)節(jié)合適后，通過鎖緊圈將彈簧套筒5與彈簧架I鎖緊和防松；柔性鉸鏈10通過螺釘8連接刀座9，金剛石刀具3通過螺釘4固定在刀座9上。上述彈簧6是鋼絲繞制的卷簧或是鋼板制作的片簧。可以通過旋轉(zhuǎn)彈簧套筒5來調(diào)節(jié)彈簧的施加給柔性鉸鏈的壓カ。上述彈簧套筒5的底部有通孔，裝在彈簧架上可讓金剛石刀具3穿過。上述彈簧套筒5端部有若干個對稱分布的通孔，用于專門調(diào)節(jié)工具上的凸臺插入。上述柔性鉸鏈10相對于壓電陶瓷12的中軸線對稱分布，一邊ー對，共兩對，呈“エ”字形布局。柔性鉸鏈的支干部寬度較寬，而鉸鏈部寬度較窄。每個支干的兩個端部為鉸鏈部位。因此材料的受カ彎曲變形集中在較窄的鉸鏈部，而支干部無變形。鉸鏈部位的輪廓為対稱的圓弧過度，以避免應カ集中。上述壓電陶瓷驅(qū)動器可以換成音圈電機作為驅(qū)動器。
權利要求1.一種剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器，其特征在于在一整塊金屬上切割出框架(11)和柔性鉸鏈(10)，在框架(11)的中軸線位置上，壓電陶瓷(12)安裝在框架(11)的后梁與柔性鉸鏈(10)之間，柔性鉸鏈(10)的另一端連接刀座(9)，在框架(11)的后梁上安裝預應力螺栓(14)并連接壓電陶瓷(12)的另一端；框架(11)的前端安裝刀架組件，金剛石刀具(3)由刀架組件支撐并連接刀座(9 );柔性鉸鏈(10 )連接傳感器(13 )。
2.根據(jù)權利要求I所述的剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器，其特征在于上述柔性鉸鏈(10)相對于壓電陶瓷(12)的中軸線對稱分布，一邊一對，共兩對，呈“工”字形布局；柔性鉸鏈的支干部寬度較寬，而鉸鏈部寬度較窄，每個支干的兩個端部為鉸鏈部位，鉸鏈部位的輪廓為對稱的圓弧過度。
3.根據(jù)權利要求I所述的剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器，其特征在于上述刀架組件中的彈簧架(I)通過若干個螺釘(7)固定在框架(11)的前端上，彈簧架(I)上開有內(nèi)螺孔，其中裝有彈簧套筒(5)，彈簧(6)安裝在彈簧套筒(5)內(nèi)，彈簧套筒(5)的內(nèi)筒壁對彈簧軸向定位；彈簧(6)的一端與彈簧套筒(5)內(nèi)孔底部接觸，其另一端與柔性鉸鏈(10)接觸；上述彈簧套筒(5)的外螺紋處還裝有鎖緊圈(2);柔性鉸鏈(10)通過螺釘(8)連接刀座(9)，金剛石刀具(3)通過螺釘(4)固定在刀座(9)上。
4.根據(jù)權利要求3所述的剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器，其特征在于上述彈簧(6)是鋼絲繞制的卷簧或是鋼板制作的片簧。
5.根據(jù)權利要求3所述的剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器，其特征在于上述彈簧套筒(5)的底部有通孔，金剛石刀具(3)穿過所述通孔。
6.根據(jù)權利要求3所述的剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器，其特征在于上述彈簧套筒(5)端部有若干個對稱分布的通孔。
專利摘要本實用新型公開了一種剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器，該裝置在框架、柔性鉸鏈、壓電陶瓷、刀座、金剛石刀具等組合部件上，加裝刀架組件，該刀架組件由彈簧架、彈簧套筒、彈簧、鎖緊圈等組成；彈簧架安裝在框架的前端，彈簧架中部有螺紋孔，彈簧套筒通過筒壁的外螺紋與螺紋孔配合，彈簧套筒中裝有彈簧，彈簧一端與彈簧套筒內(nèi)孔底部接觸，另一端與框架上的柔性鉸鏈接觸；可以通過旋轉(zhuǎn)彈簧套筒來調(diào)節(jié)彈簧的施加給柔性鉸鏈的壓力，以調(diào)節(jié)快刀伺服器的剛度。
文檔編號B23Q5/22GK202438872SQ20122007845
公開日2012年9月19日 申請日期2012年3月5日 優(yōu)先權日2012年3月5日
發(fā)明者劉強, 李克天, 陳新, 陳新度 申請人:廣東工業(yè)大學