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(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種剛度可調(diào)節(jié)的快刀伺服器。
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)控車削或非対稱車削的機(jī)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(guān)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(fù)進(jìn)給運(yùn)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(yīng)用可加工內(nèi)燃機(jī)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。系統(tǒng)的剛度是設(shè)計時設(shè)定的，使用時不可根據(jù)具體情況加以調(diào)整。

實(shí)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(shí)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(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的在一整塊金屬結(jié)構(gòu)鋼的基礎(chǔ)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(jī)床上。同時框架上可安裝壓電陶瓷、刀座、預(yù)應(yīng)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(fù)運(yùn)動，以實(shí)現(xiàn)對エ件的切削進(jìn)給。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)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(yù)應(yīng)カ螺栓14并連接壓電陶瓷12的另一端；可通過預(yù)應(yīng)カ螺栓14調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)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(yīng)力集中。上述壓電陶瓷驅(qū)動器可以換成音圈電機(jī)作為驅(qū)動器。本實(shí)用新型由于采用以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)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(jī)床的刀架上。裝上金剛石刀具。通過預(yù)應(yīng)力螺栓調(diào)整預(yù)應(yīng)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(diǎn)，以便旋轉(zhuǎn)彈簧套筒；3)當(dāng)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(shí)現(xiàn)快刀伺服器剛度的調(diào)整。

圖I是本實(shí)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(yù)應(yīng)力螺栓。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步地詳細(xì)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(yù)應(yīng)力螺栓14并連接壓電陶瓷12的另一端；可通過預(yù)應(yīng)力螺栓14調(diào)節(jié)預(yù)應(yīng)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(yīng)カ集中。上述壓電陶瓷驅(qū)動器可以換成音圈電機(jī)作為驅(qū)動器。
權(quán)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(yù)應(yīng)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(quán)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(shí)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(quán)日2012年3月5日
發(fā)明者劉強(qiáng), 李克天, 陳新, 陳新度 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)