一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式橢圓振動車削裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微納與超精密制造W及難加工材料復雜光學零件加工技術(shù)領(lǐng)域，特別 是設(shè)及一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式楠圓振動車削裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 在近年來科技迅猛發(fā)展的背景下，一些應用領(lǐng)域?qū)λ庸ち慵木纫笾饾u提 高，例如航空航天、精密測量儀器等，但是傳統(tǒng)加工工藝的限制，導致了零件的加工出現(xiàn)了 瓶頸現(xiàn)象，很難再進一步突破，金剛石刀具在機械加工領(lǐng)域的應用為提高零件加工精度帶 來了希望，但是對于一些含鐵金屬材料的加工，金剛石刀具的快速磨損，不但使零件加工精 度難W有很大程度的提高，并且增加了加工陳本，所W尋求一種高效的機械加工方法是目 前提高零件加工精度的重點，振動切削正是在此需求之上被提出來，很快被廣大學者所接 受，其獨特的間歇性切削方式有效避免了金剛石刀具的快速磨損，延長了刀具的使用壽命， 提高了零件加工精度。
[0003] 振動切削于1966年成功應用在難加工材料的機械加工而受到全世界學者的廣泛 關(guān)注，但是在加工過程中刀具后刀面具有的變壓特性，破壞了已加工表面的精度，并且加大 了刀具磨損，無法在延長刀具壽命方面有很大的提高，名古屋大學的社本英二教授等人于 1993年首次提出楠圓振動切削巧IlipticalVibration化tting)的概念，同時對于一些常 見的難加工材料，例如硬質(zhì)合金等，進行了相關(guān)試驗，研究的結(jié)果表明，楠圓振動切削可W 抑制加工過程中的顫振，很大程度上減小了切削力，減少刀具磨損，延長刀具壽命，提高零 件的表面加工質(zhì)量，對于脆性材料可W試驗延展性切削等。
[0004] 國內(nèi)外目前針對楠圓振動切削的研究主要有日本的神戶大學和名古屋大學，德國 的化emen大學，美國NodhCarolina大學和西北大學，新加坡國立大學，國內(nèi)的清華大學， 吉林大學，北京航空航天大學，南京航空航天大學，哈爾濱工業(yè)大學，香港理工大學，廈口大 學，河南理工大學等。研究設(shè)及到的主要有楠圓振動切削裝置，楠圓振動切削路徑，楠圓振 動切削控制，楠圓振動切削難加工材料塑脆轉(zhuǎn)變性能，楠圓振動切削微溝槽加工性能，楠圓 振動切削力等。
[0005] 楠圓振動切削裝置的研究主要分為壓電片換能器超聲振動型裝置和壓電驅(qū)動柔 性較鏈型非共振型裝置。前者屬于共振型裝置，其主要的特點是在加工的過程中能夠?qū)崿F(xiàn) 較高的頻率，根據(jù)目前資料統(tǒng)計，楠圓振動切削加工頻率最高可達到60KHZ，但是共振型的 楠圓振動切削裝置也存在一些內(nèi)在的缺陷，例如在加工過程中需要根據(jù)裝置本身的固有頻 率實現(xiàn)共振，進而在共振頻率的基礎(chǔ)上實施切削加工，運樣一來，加工的頻率就不可調(diào)整， 同時各階振型之間容易產(chǎn)生禪合，控制的難度較大，所W在裝置的設(shè)計方面，非共振型楠圓 振動切削裝置逐漸受到研究人員的關(guān)注，非共振型楠圓振動切削裝置一般是由壓電疊堆驅(qū) 動柔性較鏈而成，柔性較鏈的形狀、尺寸大小W及分配方式都對楠圓振動切削的效果有所 影響。根據(jù)柔性較鏈的分配方式來合成金剛石刀尖的楠圓軌跡，楠圓振動切削非共振型裝 置根據(jù)目前的文獻記載，有柔性較鏈并聯(lián)式和柔性較鏈串聯(lián)式兩種，非共振型楠圓振動切 削裝置一般都是根據(jù)邸式車床所設(shè)計，裝置上刀具形成的楠圓運動軌跡平面與機床主軸中 屯、線垂直，能夠形成有效的間歇性切削運動，而對于立式車床，運類裝置上刀具形成的楠圓 運動軌跡平面與機床主軸中屯、線平行，不利于形成間歇性切削運動。
[0006] 目前已有的非共振楠圓振動切削裝置專利可查的有：專利（CN102078967A)提及 的一種混頻=維楠圓振動切削方法，采用的是并聯(lián)式的柔性較鏈，采用壓電疊堆進行驅(qū)動， 該并聯(lián)式裝置由于其各個運動軸之間呈直角分布，容易產(chǎn)生運動禪合，控制起來很困難。專 利（CN102059575A)提及的楠圓切削裝置，采用的是串聯(lián)式的柔性較鏈，但是在設(shè)計過程 中，動部件的質(zhì)量較大，難W實現(xiàn)高頻切削，參數(shù)調(diào)整的范圍有限，對于可匹配加工的機床 要求較高，不具有普遍性。專利（CN102371359A)提及的一種S維楠圓振動切削裝置也同樣 具有上述局限，而針對于立式外圓車削的楠圓振動切削裝置尚未見報道。
[0007] 綜上所述，現(xiàn)有的非共振楠圓振動切削裝置還存在著一些不足。因此必須針對運 些不足之處，研究并提出一種新的楠圓振動切削裝置，W實現(xiàn)金剛石切削各種難加工材料 及不同面型的需求，獲得最佳的切削加工性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式楠圓振動車削裝置，從而實現(xiàn)立式車 床上難加工材料的超精密切削加工。
[0009] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：壓電疊堆一通過安裝在孔五上的預緊螺釘一與并聯(lián)一 體式較鏈基體連接，壓電疊二堆通過安裝在孔四上的預緊螺釘二與并聯(lián)一體式較鏈基體連 接，位移測量擋板一通過緊固螺釘安裝在并聯(lián)一體式較鏈基體的孔屯上，位移測量擋板二 通過緊固螺釘安裝在并聯(lián)一體式較鏈基體的孔二上，電容式位移傳感器一和電容式位移傳 感器二分別對應安裝在位移傳感器夾座一和位移傳感器夾座二上，位移傳感器夾座一和位 移傳感器夾座二分別通過緊固螺釘安裝在并聯(lián)一體式較鏈基體的孔六和孔=上，金剛石刀 具通過緊固螺釘安裝在并聯(lián)一體式較鏈基體前端，由緊固螺釘固定在孔八上。
[0010] 本發(fā)明并聯(lián)一體式較鏈基體采用一次加工成型的方式加工。
[0011] 本發(fā)明并聯(lián)一體式較鏈基體上兩個并聯(lián)式柔性較鏈均采用矩形較鏈，且單個較鏈 中包含的四個小分支間成平行四邊形排列，形成單自由度封閉系統(tǒng)。
[0012] 本發(fā)明并聯(lián)一體式較鏈基體通過4個孔一用螺釘與力傳感器固定連接。
[0013] 本發(fā)明優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)新穎，其中并聯(lián)一體式較鏈基體一次加工而成，整體結(jié)構(gòu)相對 簡單，易于制造，且很大程度上減小了由于裝配造成的誤差，該并聯(lián)式楠圓振動車削裝置的 體積小，質(zhì)量小，易于實現(xiàn)楠圓振動的高頻切削加工；采用的柔性較鏈全部為平行四邊形， 其優(yōu)點是能夠最大程度上減小附生運動，充分保證運動的單向性；本發(fā)明通過并聯(lián)一體式 較鏈基體中底座上的螺紋孔安裝在力傳感器上，實現(xiàn)對切削力的進一步優(yōu)化，也可W直接 安裝在立式車床的導軌上，同時由于裝置的整體高度較小，對于機床的適用性更強。本由兩 個壓電疊堆驅(qū)動，采取的是非共振的方式，楠圓參數(shù)可W由壓電疊堆驅(qū)動信號來進行調(diào)整 空間楠圓的位置，兩個壓電疊堆驅(qū)動分別驅(qū)動獨立的柔性較鏈，相互之間不存在禪合，能夠 實現(xiàn)并聯(lián)一體式楠圓振動切削柔性裝置較高的控制精度。
【附圖說明】
[0014] 圖I是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明并聯(lián)一體