專利名稱：一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機械加工領域，特指一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進 給裝置，用于超精密加工機床中，可提高機床刀具的微量進給的分辨率，實現(xiàn)超 精密機床的超薄切削、高精度尺寸加工和在線誤差補償。
背景技術：
微量位移驅動器是一種能產生微米、亞微米級運動的裝置，它在精密加工、 精密測量中得到廣泛的應用。微量位移驅動器按其工作原理分類，有靜電、電磁、 壓電、形狀記憶合金、熱和光驅動、超導驅動等類型。但在現(xiàn)有微量位移驅動器 中，有的輸出與輸入是非線性關系，有的微量位移驅動器剛度較低，抗干擾能力 較差，有的不能同時承受拉壓載荷?；谏鲜鲈?，各國都在致力于開發(fā)新型高 性能微量位移驅動器。 一種以高壓油為驅動力，利用缸體在高壓油作用下發(fā)生的 彈性變形來獲得微量位移的微量位移驅動器便是其中一種具有發(fā)展前途的微量 位移驅動器。
液壓式微量進給裝置的最基本的特征是采用薄壁圓柱缸體的薄壁受力變形， 即當薄壁圓柱缸體中通入高壓油，薄壁缸體在高壓油作用下發(fā)生微量彈性變形， 利用此變形量來推動刀具微量進給，實現(xiàn)對零件的精密與超精密加工。液壓式微 量進給裝置具有結構簡單、輸出與輸入保持線性、抗干擾能力強的優(yōu)點。
但這種液壓式微量進給裝置，在實際應用中存在的主要問題是
液壓式微量進給裝置的徑向剛度不高。在已開發(fā)的微量進給裝置中，薄壁圓 柱缸體的前端與基座內孔是間隙配合。當固在缸體前端的刀具受到切削力作用 時，由于缸體的前端與基座內孔是有間隙的，基座內孔不能夠很好地起到徑向支 承缸體前端作用，因此缸體前端的徑向剛度較小，這將直接影響到刀具微量進給 的穩(wěn)定性和可靠性。
針對這個問題，為了提高微量進給裝置的徑向剛度，有些微量進給裝置采用 了柔性鉸鏈作為徑向支承來提高裝置的徑向剛度。柔性鉸鏈具有較高的位移分辨 率和較高的導向精度，沒有機械摩擦和間隙，不需要潤滑等優(yōu)點。這種方法雖然 能提高裝置的徑向剛度，但是當行程較大時，必須增大鉸鏈的尺寸，使其有更大 的懸臂長度，以減小柔性鉸鏈的軸向抗力，這就必然導致柔性鉸鏈的尺寸增大，引起整個裝置的尺寸增大。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種以十字片彈簧作為徑向支承的液壓式微量進給裝 置，解決原裝置在使用中受到切削力和外界干擾力作用情況下徑向剛度不容易保 證的問題，同時又可以使整個裝置的尺寸不會增大。
一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝置，包括薄壁圓柱缸體、基
座，其特征是在薄壁圓柱缸體前端凸臺安裝了一個十字片彈簧，十字片彈簧與薄 壁圓柱缸體前端凸臺為過盈配合。這種結構提高了微量進給裝置的徑向剛度、降 低了其制造和裝配的難度。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案為
十字片彈簧的內徑孔徑為0d，厚度為h，寬度為B，懸臂長度為k，液壓式
微量進給裝置中的薄壁圓柱缸體前端圓柱體長度為L，外徑為0d，缸體前端0d 圓柱體與片彈簧0d內孔為小過盈量，并保證薄壁圓柱缸體前端法蘭與片彈簧的 裝配間隙A。
本發(fā)明相關功能參數(shù)可在以下范圍內選擇
十字片彈簧的厚度h=0.5 1.5mm 十字片彈簧的內孔直徑0d=lO~2Omm 十字片彈簧的寬度B=5~15mm 十字片彈簧的懸臂長度k=5~15mm 薄壁圓柱缸體前端凸臺(為圓柱體)的長度I^4 8mm 薄壁圓柱缸體前端法蘭面與片彈簧的裝配間隙A^ 2mm 實現(xiàn)提高液壓式微量進給裝置徑向剛度的作用過程為 當固定在薄壁圓柱缸體前端的刀具受到切削力作用或者外界干擾力作用時， 十字片彈簧起到一個徑向支承作用，減小了刀具的徑向位移，使得整個裝置的徑
向剛度大大地提高。另外，十字片彈簧的懸臂長度較長，軸向抗力很小，安裝上 十字片彈簧不會影響整個裝置的輸出與輸入關系。
本發(fā)明與普通液壓式微量進給裝置相比，具有以下優(yōu)點 (1)徑向剛度高，抗振性好。由于在液壓式微量進給裝置的前端設置了徑 向支承的十字片彈簧，大大地提高了這個系統(tǒng)的徑向剛度。理論分析和試驗表明， 采用本發(fā)明后，微量進給裝置的徑向剛度與沒有徑向支承的相比，提高了3倍以上。故本發(fā)明能提高系統(tǒng)的抗振性，保證精密加工質量。
(2)結構簡單，安裝方便。只是在原來裝置的前端增設了一個作為徑向支 承十字片彈簧，不改變裝置中其它零件結構。


圖1為本發(fā)明的工作原理圖
圖2為薄壁圓柱缸體前端凸臺的局部放大示意圖
圖3為十字片彈簧的結構示意圖
1.刀具2.薄壁圓柱缸體前端凸臺4.緊固螺釘 5.十字片彈簧 6. 薄壁圓柱缸體7.基座8.液壓油9.高壓管接頭IO.薄壁圓柱缸體前端11. 薄壁圓柱缸體前端法蘭面
具體實施例方式
具體實施例詳細說明如下
如圖2所示，本實施例的相關功能參數(shù)的具體如下
十字片彈簧的寬度B:8mm 十字片彈簧的厚度h二1.5mm 十字片彈簧的懸臂長度k=10mm 十字片彈簧的內孔孔徑0d=19mm
十字片彈簧其余尺寸可根據(jù)十字片彈簧以上確定的尺寸和基座尺寸大小來 確定。
薄壁圓柱缸體前端凸臺長度L=4mm 薄壁圓柱缸體前端凸臺的外徑0d=19mm 薄壁圓柱缸體前端法蘭面與十字片彈簧間隙A^.5mm 其工作過程如圖l所示
高壓油通過高壓管接頭9輸入薄壁圓柱缸體6中，薄壁圓柱缸體6的薄壁在 高壓油的作用下發(fā)生彈性變形，使得薄壁圓柱缸體前端10向前微量移動，推動 固在薄壁圓柱缸體前端10上的刀具1實現(xiàn)微量進給，進行對零件的精密與超精 密加工。當?shù)毒遧受到切削力Fc作用時，由于薄壁圓柱缸體6的懸臂較長，徑 向變形大，剛度低。在靠近刀具1的地方.即薄壁圓柱缸體前端凸臺2上安裝了 彈性支承一十字片彈簧5后，由于十字片彈簧5的徑向支承作用，徑向變形大大 減小，顯著地提高了整個裝置的徑向剛度和抗振性，保證了精密加工質量。
權利要求
1、一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝置，包括薄壁圓柱缸體(6)、基座(7)，其特征是在薄壁圓柱缸體前端凸臺(2)安裝了一個十字片彈簧(5)。
2、 權利要求1所述的一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝置， 其特征是十字片彈簧(5)的厚度h二0.5 1.5mm;十字片彈簧(5)的內孔直徑0d^O 2Omm; 十字片彈簧(5)的寬度B二5 15mm; 十字片彈簧(5)的懸臂長度]^5 15mm。
3、 權利要求1所述的一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝 置，其特征是薄壁圓柱缸體前端凸臺(2)的長度I^4 8mm;
4、 權利要求1所述的一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝置，其特征是薄壁圓柱缸體前端法蘭面(11)與十字片彈簧(5)的裝配間隙 △=l~2mm。
5、 權利要求1所述的一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝置， 其特征是十字片彈簧(5)與薄壁圓柱缸體前端凸臺(2)為過盈配合。
全文摘要
本發(fā)明屬于機械加工領域，特指一種具有提高徑向剛度能力的液壓式微量進給裝置，用于超精密加工中，可提高機床刀具的微量進給的分辨率，實現(xiàn)超精密機床的超薄切削，高精度尺寸加工和在線誤差補償。其特點是在原液壓式微量進給裝置中增加了一個厚度為h，寬度為B，懸臂長度為k，孔內徑為φd的徑十字片彈簧。利用十字片彈簧對薄壁圓柱缸體前端的徑向支承作用，達到提高液壓式微量進給裝置的徑向剛度目的。這種液壓式微量進給裝置具有徑向剛度高、抗振性好、結構簡單，安裝方便等優(yōu)點，能提高了零件精密加工的質量，擴大應用范圍。
文檔編號B23Q5/26GK101428396SQ20081024319
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月2日 優(yōu)先權日2008年12月2日
發(fā)明者劉遠偉, 兵 張, 王樹林, 王貴成, 陳興華 申請人:江蘇大學