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
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于微納與超精密制造以及難加工材料復雜光學零件加工技術領域，特別是涉及一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式橢圓振動車削裝置。
【背景技術】
[0002]在近年來科技迅猛發(fā)展的背景下，一些應用領域對所加工零件的精度要求逐漸提高，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以有很大程度的提高，并且增加了加工陳本，所以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注，但是在加工過程中刀具后刀面具有的熨壓特性，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年首次提出橢圓振動切削(Elliptical Vibrat1n Cutting)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，進行了相關試驗，研究的結果表明，橢圓振動切削可以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，對于脆性材料可以試驗延展性切削等。
[0004]國內(nèi)外目前針對橢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Bremen大學，美國North Carolina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，廈門大學，河南理工大學等。研究涉及到的主要有橢圓振動切削裝置，橢圓振動切削路徑，橢圓振動切削控制，橢圓振動切削難加工材料塑脆轉變性能，橢圓振動切削微溝槽加工性能，橢圓振動切削力等。
[0005]橢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動柔性鉸鏈型非共振型裝置。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實現(xiàn)較高的頻率，根據(jù)目前資料統(tǒng)計，橢圓振動切削加工頻率最高可達到60KHZ，但是共振型的橢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上實施切削加工，這樣一來，加工的頻率就不可調(diào)整，同時各階振型之間容易產(chǎn)生耦合，控制的難度較大，所以在裝置的設計方面，非共振型橢圓振動切削裝置逐漸受到研究人員的關注，非共振型橢圓振動切削裝置一般是由壓電疊堆驅動柔性鉸鏈而成，柔性鉸鏈的形狀、尺寸大小以及分配方式都對橢圓振動切削的效果有所影響。根據(jù)柔性鉸鏈的分配方式來合成金剛石刀尖的橢圓軌跡，橢圓振動切削非共振型裝置根據(jù)目前的文獻記載，有柔性鉸鏈并聯(lián)式和柔性鉸鏈串聯(lián)式兩種，非共振型橢圓振動切削裝置一般都是根據(jù)臥式車床所設計，裝置上刀具形成的橢圓運動軌跡平面與機床主軸中心線垂直，能夠形成有效的間歇性切削運動，而對于立式車床，這類裝置上刀具形成的橢圓運動軌跡平面與機床主軸中心線平行，不利于形成間歇性切削運動。
[0006]目前已有的非共振橢圓振動切削裝置專利可查的有:專利(CN102078967A)提及的一種混頻三維橢圓振動切削方法，采用的是并聯(lián)式的柔性鉸鏈，采用壓電疊堆進行驅動，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)生運動耦合，控制起來很困難。專利(CN102059575A)提及的橢圓切削裝置，采用的是串聯(lián)式的柔性鉸鏈，但是在設計過程中，動部件的質(zhì)量較大，難以實現(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)提及的一種三維橢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橢圓振動切削裝置尚未見報道。
[0007]綜上所述，現(xiàn)有的非共振橢圓振動切削裝置還存在著一些不足。因此必須針對這些不足之處，研究并提出一種新的橢圓振動切削裝置，以實現(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]本實用新型提供一種適于立式外圓加工的并聯(lián)式橢圓振動車削裝置，從而實現(xiàn)立式車床上難加工材料的超精密切削加工。
[0009]本實用新型采取的技術方案是:壓電疊堆一通過安裝在孔五上的預緊螺釘一與并聯(lián)一體式鉸鏈基體連接，壓電疊二堆通過安裝在孔四上的預緊螺釘二與并聯(lián)一體式鉸鏈基體連接，位移測量擋板一通過緊固螺釘安裝在并聯(lián)一體式鉸鏈基體的孔七上，位移測量擋板二通過緊固螺釘安裝在并聯(lián)一體式鉸鏈基體的孔二上，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)一體式鉸鏈基體的孔六和孔三上，金剛石刀具通過緊固螺釘安裝在并聯(lián)一體式鉸鏈基體前端，由緊固螺釘固定在孔八上。
[0010]本實用新型并聯(lián)一體式鉸鏈基體采用一次加工成型的方式加工。
[0011]本實用新型并聯(lián)一體式鉸鏈基體上兩個并聯(lián)式柔性鉸鏈均采用矩形鉸鏈，且單個鉸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]本實用新型并聯(lián)一體式鉸鏈基體通過4個孔一用螺釘與力傳感器固定連接。
[0013]本實用新型優(yōu)點是:結構新穎，其中并聯(lián)一體式鉸鏈基體一次加工而成，整體結構相對簡單，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)式橢圓振動車削裝置的體積小，質(zhì)