專利名稱：柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，屬于柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器的改造技術(shù)。
背景技術(shù)：
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(jìn)給伺服系統(tǒng)或快速伺服刀架等。在非圓數(shù)控車削或非對稱車削的機床上安裝FTS,車削過程中，主軸帶動工件旋轉(zhuǎn)，刀具在FTS的驅(qū)動下，以主軸轉(zhuǎn)速相關(guān)聯(lián)的頻率沿工件徑向(對于非圓車削)或軸向(對于非軸對稱車削)做往復(fù)進(jìn)給運動，從而加工出工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(yīng)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(xué)元件的非軸對稱表面，可重復(fù)加工具有復(fù)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(xué)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。一般快刀伺服器的結(jié)構(gòu)都是用整塊金屬材料切割加工而成，因此結(jié)構(gòu)的剛度或固有頻率等參數(shù)是固定的，若要調(diào)整柔性鉸鏈，則整個結(jié)構(gòu)需要重新設(shè)計和加工，不可能局部更換具體結(jié)構(gòu)。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種安裝方便，更換容易的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器。本實用新型設(shè)計合理，方便實用。本實用新型 的技術(shù)方案是:本實用新型的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，包括有柔性鉸鏈、動塊、壓電陶瓷、框架，其中柔性鉸鏈安裝在框架的一端，且柔性鉸鏈與動塊連接，壓電陶瓷安裝在框架的中軸線位置上，且壓電陶瓷的一端與動塊的一端連接，壓電陶瓷的另一端支承在框架另一端所設(shè)的后梁上，動塊的另一端與刀座連接，金剛石刀具安裝在刀座上，動塊在柔性鉸鏈的支撐下能相對于框架作往復(fù)運動，金剛石刀具能跟隨動塊而運動。上述柔性鉸鏈的截面呈L形，柔性鉸鏈的一端設(shè)有凸圓臺，凸圓臺裝配在動塊所設(shè)的凹槽中，且通過螺栓使動塊所設(shè)的凹槽包裹在柔性鉸鏈所設(shè)的凸圓臺上，使柔性鉸鏈與動塊裝配成一體；柔性鉸鏈另一端的L形底面通過螺釘與框架的內(nèi)邊緣緊固，使框架、柔性鉸鏈和動塊連接成為一體。上述柔性鉸鏈所設(shè)的凸圓臺是其最外端的一段圓弧輪廓，該圓弧輪廓與柔性鉸鏈的直線頸部的外輪廓兩條平行線相接，兩條平行線之間的距離小于圓弧輪廓的圓形直徑。上述動塊所設(shè)的凹槽包括有圓弧段及直線段，其中凹槽的圓弧段能緊緊包裹柔性鉸鏈的凸圓臺，凹槽的直線段緊緊夾持柔性鉸鏈的直線頸部。上述柔性鉸鏈所設(shè)的凸圓臺是其最外端的一段超過180度的圓弧輪廓；上述柔性鉸鏈的直線頸部包括有主桿部及鉸鏈部，鉸鏈部的寬度小于主桿部的寬度。上述框架的后梁上設(shè)有預(yù)應(yīng)力螺栓孔，預(yù)應(yīng)力螺栓孔上安裝有能調(diào)節(jié)壓電陶瓷預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)螺栓。上述動塊通過刀座固定孔及螺釘連接刀座，金剛石刀具被固定在刀座上。上述動塊的端面上設(shè)有四個貫通的柔性鉸鏈固定孔，柔性鉸鏈的厚度方向也有兩個相應(yīng)的通孔，動塊通過所設(shè)的柔性鉸鏈固定孔及連接件固定在柔性鉸鏈所設(shè)的通孔上。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:I)本實用新型用不同特性的金屬材料分別加工出柔性鉸鏈、動塊和框架等零件，并通過凸圓臺與凹槽使柔性鉸鏈、動塊和框架裝配成一體，故柔性鉸鏈易于安裝和拆卸，以便于調(diào)整和更換。2)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，同時裝上金剛石刀具，便于安裝。3)本實用新型框架上安裝預(yù)應(yīng)力螺栓，通過預(yù)應(yīng)力螺栓可以調(diào)整預(yù)應(yīng)力；4)本實用新型柔性鉸鏈一端的凸圓臺裝配在動塊的凹槽中，通過螺栓使動塊的凹槽變形緊緊包裹柔性鉸鏈的凸圓臺和頸部，使柔性鉸鏈與動塊裝配成一體；柔性鉸的另一端L形底面通過螺釘固定在框架內(nèi)側(cè)，框架、柔性鉸鏈和動塊成為一體；通過柔性鉸鏈一端的凸圓臺和另一端L形底的安裝和拆裝，可以更換快刀伺服的柔性鉸鏈，以滿足實際使用過程中對剛度、固有頻率等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的需求。5)本實用新型動塊上安裝刀座，壓電陶瓷處于框架后梁和動塊之間，動塊通過柔性鉸鏈支撐只能在軸向作微移動。通電后壓電陶瓷伸長，單點金剛石刀具可隨壓電陶瓷的驅(qū)動而作微量的往復(fù)運動，以 實現(xiàn)對工件的切削進(jìn)給。本實用新型是一種設(shè)計巧妙，性能優(yōu)良，方便實用，安裝方便，更換容易的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器。

圖1是本實用新型裝置的示意圖。圖2是本實用新型裝置的柔性鉸鏈部裝圖。圖3是本實用新型裝置的柔性鉸鏈圖。其中:I金剛石刀具 2刀座 3螺釘 4螺栓 5柔性鉸鏈 6動塊7柔性鉸鏈固定螺栓 8壓電陶瓷 9框架 10預(yù)應(yīng)力螺栓 11固定孔12刀座固定孔13柔性鉸鏈固定孔15預(yù)應(yīng)力螺栓孔16凸圓臺17鉸鏈部18 L形底面19柔性鉸鏈固定孔。
具體實施方式
實施例:本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1、2、3所示，本實用新型的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于包括有柔性鉸鏈5、動塊6、壓電陶瓷8、框架9，其中柔性鉸鏈5安裝在框架9的一端，且柔性鉸鏈5與動塊6連接，壓電陶瓷8安裝在框架9的中軸線位置上，且壓電陶瓷8的一端與動塊6的一端連接，壓電陶瓷8的另一端支承在框架9另一端所設(shè)的后梁上，動塊6的另一端與刀座2連接，金剛石刀具I安裝在刀座2上，動塊6在柔性鉸鏈5的支撐下能相對于框架9作往復(fù)運動，金剛石刀具I能跟隨動塊6而運動。上述壓電陶瓷8的壓電陶瓷驅(qū)動器可以用音圈電機作為驅(qū)動器。上述柔性鉸鏈5的截面呈L形，柔性鉸鏈5的一端設(shè)有凸圓臺16，凸圓臺16裝配在動塊6所設(shè)的凹槽中，且通過螺栓4使動塊6所設(shè)的凹槽包裹在柔性鉸鏈5所設(shè)的凸圓臺16上，使柔性鉸鏈5與動塊6裝配成一體；柔性鉸鏈5另一端的L形底面18通過螺栓7與框架9的內(nèi)邊緣緊固，使框架9、柔性鉸鏈5和動塊6連接成為一體。柔性鉸鏈5的凸圓臺16與動塊6所設(shè)的凹槽之間的配合為過度配合關(guān)系。本實施例中，螺栓4為長螺栓。上述柔性鉸鏈5的另一端L形底面18與框架9的內(nèi)邊緣平行，通過柔性鉸鏈固定螺栓7，使柔性鉸鏈的另一端同框架固定。上述柔性鉸鏈5所設(shè)的與動塊6連接的凸圓臺16是柔性鉸鏈5最外端的一段圓弧輪廓，該圓弧輪廓與柔性鉸鏈5的直線頸部的外輪廓兩條平行線相接，兩條平行線之間的距離小于圓弧輪廓的圓形直徑。上述柔性鉸鏈5包括有四個凸圓臺16，四個凸圓臺16的圓弧輪廓的頂圓兩兩相對，動塊6相應(yīng)設(shè)有四個與柔性鉸鏈5所設(shè)四個凸圓臺相對應(yīng)的凹槽。上述柔性鉸鏈5所設(shè)的四個凸圓臺16相對于壓電陶瓷8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5與動塊6裝配完成后，通過四支螺栓4可以將兩邊的四個對稱分布的柔性鉸鏈5與動塊6固定。柔性鉸鏈5設(shè)有柔性鉸鏈固定孔19，柔性鉸鏈5通過柔性鉸鏈固定孔19及連接件與動塊6固定。上述動塊6所設(shè)的凹槽包括有圓弧段及直線段，其中凹槽的圓弧段能緊緊包裹柔性鉸鏈的凸圓臺16，凹槽的直線段緊緊夾持柔性鉸鏈5的直線頸部。動塊6切割形成的凹槽與柔性鉸鏈5所設(shè)的凸圓臺16相包容，凹槽上的圓弧部到動塊6的外邊沿有一段距離最短，螺栓4的作用是易于使動塊6在最短的距離這段發(fā)生變形，凹槽的圓弧段緊緊包裹柔性鉸鏈5的凸圓臺16，凹槽的直線段緊緊夾持柔性鉸鏈5的直線頸部，使柔性鉸鏈與動塊裝配成一體。`上述柔性鉸鏈5所設(shè)的與動塊6連接的凸圓臺16是柔性鉸鏈5最外端的一段超過180度的圓弧輪廓；上述柔性鉸鏈5的直線頸部包括有主桿部及鉸鏈部，鉸鏈部的寬度小于主桿部的寬度。上述柔性鉸鏈5的主桿部的寬度較寬，而鉸鏈部17的寬度較窄，零件的受力彈性變形集中在較窄的鉸鏈部的處，而主桿部無變形。鉸鏈部位的圓弧過度能避免應(yīng)力集中。上述框架9的后梁上安裝有能調(diào)節(jié)壓電陶瓷8預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)螺栓10。上述動塊6通過刀座固定孔12及螺釘3連接刀座2，金剛石刀具I被固定在刀座2上。本實施例中，上述動塊6的端面上設(shè)有四個貫通的柔性鉸鏈固定孔13，柔性鉸鏈5的厚度方向也有兩個相應(yīng)的通孔，動塊6通過所設(shè)的柔性鉸鏈固定孔13及連接件固定在柔性鉸鏈5所設(shè)的通孔上。此外，框架8上還設(shè)有固定孔11，通過固定孔11及連接件可將所述快刀伺服器的整體固定安裝在加工機床的刀架上上述柔性鉸鏈5的材料可以與動塊6和框架9的材料不同，以追求整體效果最佳。使用過程中也可以根據(jù)需要僅僅更換柔性鉸鏈而其他零件不變。 本實用新型的工作原理如下:用不同材料特性的金屬分別切割加工出柔性鉸鏈
5、動塊6和框架9，在壓電陶瓷8的驅(qū)動下，動塊6在柔性鉸鏈5的支撐下相對于框架9作往復(fù)運動，安裝在刀座 2上的金剛石刀具I跟隨動塊6而運動。
權(quán)利要求1.一種柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于包括有柔性鉸鏈、動塊、壓電陶瓷、框架，其中柔性鉸鏈安裝在框架的一端，且柔性鉸鏈與動塊連接，壓電陶瓷安裝在框架的中軸線位置上，且壓電陶瓷的一端與動塊的一端連接，壓電陶瓷的另一端支承在框架另一端所設(shè)的后梁上，動塊的另一端與刀座連接，金剛石刀具安裝在刀座上，動塊在柔性鉸鏈的支撐下能相對于框架作往復(fù)運動，金剛石刀具能跟隨動塊而運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述柔性鉸鏈的截面呈L形，柔性鉸鏈的一端設(shè)有凸圓臺，凸圓臺裝配在動塊所設(shè)的凹槽中，且通過螺栓使動塊所設(shè)的凹槽包裹在柔性鉸鏈所設(shè)的凸圓臺上，使柔性鉸鏈與動塊裝配成一體；柔性鉸鏈另一端的L形底面通過螺釘與框架的內(nèi)邊緣緊固，使框架、柔性鉸鏈和動塊連接成為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述柔性鉸鏈所設(shè)的凸圓臺是其最外端的一段圓弧輪廓，該圓弧輪廓與柔性鉸鏈的直線頸部的外輪廓兩條平行線相接，兩條平行線之間的距離小于圓弧輪廓的圓形直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述柔性鉸鏈包括有四個凸圓臺，四個凸圓臺的圓弧輪廓的頂圓兩兩相對，動塊相應(yīng)設(shè)有四個與柔性鉸鏈所設(shè)四個凸圓臺相對應(yīng)的凹槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述柔性鉸鏈所設(shè)的四個凸圓臺相對于壓電陶瓷的中軸線對稱分布，一邊一對，共兩對，呈“工”字形布局。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述動塊所設(shè)的凹槽包括 有圓弧段及直線段，其中凹槽的圓弧段能緊緊包裹柔性鉸鏈的凸圓臺，凹槽的直線段緊緊夾持柔性鉸鏈的直線頸部。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述柔性鉸鏈所設(shè)的凸圓臺是其最外端的一段超過180度的圓弧輪廓；上述柔性鉸鏈的直線頸部包括有主桿部及鉸鏈部,鉸鏈部的寬度小于主桿部的寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述框架的后梁上設(shè)有預(yù)應(yīng)力螺栓孔，預(yù)應(yīng)力螺栓孔上安裝有能調(diào)節(jié)壓電陶瓷預(yù)應(yīng)力的預(yù)應(yīng)力調(diào)節(jié)螺栓。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述動塊通過刀座固定孔及螺釘連接刀座，金剛石刀具被固定在刀座上。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器，其特征在于上述動塊的端面上設(shè)有四個貫通的柔性鉸鏈固定孔，柔性鉸鏈的厚度方向也有兩個相應(yīng)的通孔，動塊通過所設(shè)的柔性鉸鏈固定孔及連接件固定在柔性鉸鏈所設(shè)的通孔上。
專利摘要本實用新型是一種柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器。包括有柔性鉸鏈、動塊、壓電陶瓷、框架，其中柔性鉸鏈安裝在框架的一端，且柔性鉸鏈與動塊連接，壓電陶瓷安裝在框架的中軸線位置上，且壓電陶瓷的一端與動塊的一端連接，壓電陶瓷的另一端支承在框架另一端所設(shè)的后梁上，動塊的另一端與刀座連接，金剛石刀具安裝在刀座上，動塊在柔性鉸鏈的支撐下能相對于框架作往復(fù)運動，金剛石刀具能跟隨動塊而運動。本實用新型柔性鉸鏈易于安裝和拆卸，以便于調(diào)整和更換，本實用新型是一種安裝方便，更換容易，設(shè)計合理，方便實用的柔性鉸鏈可拆卸更換的快刀伺服器。
文檔編號B23Q5/28GK203125230SQ20132017430
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者李克天, 陳新, 陳新度, 劉強, 周歡偉 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)