一種活軸掘進車削裝置的製作方法

2023-04-29 17:53:11

專利名稱：一種活軸掘進車削裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於超精密切削和光學零件切削加工等技術領域，適用於難加工材料自由曲面零件的高效高精密切削創成。
背景技術：
光學自由曲面和仿生微結構曲面等複雜零件在許多重要的工業領域有著廣泛的應用需求，在大多數應用場合，這些複雜零件及其模具往往採用超硬剛、鈦合金、碳化矽和金屬陶瓷等難加工材料，這些複雜零件及模具的高質量加工創成已成為促進這些重要工業領域獲得突破性進展的關鍵之一。單刃金剛石車削被認為是一種能夠高效地獲得複雜表面形貌和高質量加工表面的超精密加工方法，在此基礎上發展出了基於快速刀具伺服FTS的金剛石車削、金剛石飛切、以及橢圓振動切削EVC等方法，具有非常好的發展前景。基於FTS的金剛石車削，在加工黑色金屬等鐵素類材料和碳化矽等硬脆性材料時，金剛石刀具易於磨損，在加工表面上易出現裂紋和破損等缺陷，難以獲得高質量的加工表面特徵。EVC已被證明可以有效地延長刀具壽命、減小切削力、改善難加工材料的切削加工性。但是，這些振動輔助切削方法，包括近期提出的三維EVC，還不能實現複雜曲面創成所需的刀具往復進給運動。目前為止見諸報導的實現難加工材料自由曲面創成的是日本學者 E. Shamoto及其合作者，他們於2010年10月在國際雜誌《Precision Engineering))上撰文提出，在EVC中改變橢圓運動的幅值以實現難加工材料複雜曲面的切削，但該方法的主要缺陷在於其一，僅僅依靠改變橢圓的長短軸大小，難以創成具有較大「非迴轉對稱性」的自由曲面；其二，改變橢圓長短軸將導致橢圓形狀的變化，必將影響加工表面幾何及物理特徵；其三，在曲率變化不同的加工表面處，橢圓難以包絡出殘高相同的表面，加工完成的曲面表面質量不均勻，這一點在精密和超精密切削中顯得尤為關鍵。
發明內容本實用新型提供一種活軸掘進車削裝置，目的在於實現難加工材料自由曲面零件的超精密切削。本實用新型採用的技術方案是擺動塊與壓電疊堆I直接接觸，擺動塊與壓電疊堆I接觸部後端有柔性鉸鏈二，金剛石刀具緊固在擺動塊前端的刀座內，運動塊與壓電疊堆II直接接觸，運動塊通過一組平行鉸鏈與支撐座連接，壓電疊堆II與壓電疊堆I採用非同軸平行布置，柔性鉸鏈一連接往復運動塊和擺動塊；傳感器支撐架與支撐座通過緊固螺栓七連接，其上的Z向凹槽和7向凹槽分別垂直於擺動塊的運動端布置，楔形塊預緊機構裝置在支撐座的後部導向槽內，上楔塊與下楔塊採用面接觸並具有自鎖能力，預緊螺栓與支撐座螺紋連接、前端與下楔塊頂接，彈簧一端與下楔塊接觸、另一端安置在擋板的圓形凹槽內，擋板用緊固螺栓五、緊固螺栓六與支撐座固定連接；支撐座通過緊固螺栓一、緊固螺栓二、緊固螺栓三、緊固螺栓四與工具機運動臺實現連接。本實用新型之優點在於可精密調整刀尖在7-Z平面內的位置，在切削過程中實時改變刀具前角及后角，具有小前角及大后角特徵，小前角可進一步輔助脆性材料的延性去除，大后角可進一步避免刀具後刀面與加工表面的幹涉，實現大曲率表面的創成；具有多元變參數切削的特徵，在加工過程中切削厚度，切削速度及刀具的前后角實時改變。這將有效地改善切削穩定性，減小刀具磨損，降低切削力，實現脆性材料的延性去除，獲得更為連續的切屑，綜合改善切削加工性。

圖1是本實用新型活軸掘進車削裝置之一種軸測圖；圖2是本實用新型活軸掘進車削裝置之另一種軸測圖；圖3是本實用新型壓電疊堆預緊機構的裝配軸側圖。
具體實施方式
運動部分布置於平面內，擺動塊5與壓電疊堆I 12直接接觸，擺動塊與壓電疊堆I接觸部後端有柔性鉸鏈二 16，防止壓電疊堆I 12在運動過程中受剪切力作用而發生破壞，金剛石刀具4緊固在擺動塊前端的刀座內，往復運動塊3與壓電疊堆II 11直接接觸，往復運動塊3通過一組平行柔性鉸鏈三2與支撐座1連接，在一組平行柔性鉸鏈三2的導向作用下沿Z軸進行往復運動，壓電疊堆II 11與壓電疊堆I 12採用非同軸平行布置， 分別形成FTS運動裝置的運動軸I和運動軸II ；柔性鉸鏈一 15連接往復運動塊3和擺動塊5起到旋轉軸的作用；傳感器支撐架6與支撐座1通過緊固螺栓七7g連接，其上的Z向凹槽和7向凹槽分別垂直於擺動塊5的運動端布置，凹槽用於固定電容傳感器檢測刀具的運動狀態；楔形塊預緊機構裝置在支撐座1的後部導向槽內，實現對壓電疊堆II 11的微調與預緊，上楔塊9與下楔塊13採用面接觸並具有自鎖能力，預緊螺栓8與支撐座螺紋連接、 前端與下楔塊13頂接，預緊螺栓8沿Z向進給推動下楔塊13沿Z向運動從而推動上楔塊 9沿Z向的微小移動實現對壓電疊堆II 11的預緊動作，為了保證下楔塊13的逆向移動能力，採用彈簧14對下楔塊13進行逆向預緊，彈簧14 一端與下楔塊13接觸另一端安置在擋板10的圓形凹槽內，擋板10用緊固螺栓五7e、緊固螺栓六7f與支撐座1固定連接；支撐座1通過緊固螺栓一 7a、緊固螺栓二 7b、緊固螺栓三7c、緊固螺栓四7d與工具機運動臺實現連接。其運動特徵主要在於壓電疊堆II 11在信號激勵作用下進行往復運動進而驅動往復運動塊3在柔性鉸鏈三2的導向作用下沿Z向進行快速往復運動，同時壓電疊堆I 12在信號激勵作用下進行往復運動驅動擺動塊5繞柔性鉸鏈一 15作面內的擺動，該直線往復運動與擺動協調配合，即可同步生成^rz平面內的掘進切削運動軌跡和ζ向的快速往復運動。
權利要求1. 一種活軸掘進車削裝置，其特徵在於擺動塊與壓電疊堆I直接接觸，擺動塊與壓電疊堆I接觸部後端有柔性鉸鏈二，金剛石刀具緊固在擺動塊前端的刀座內，運動塊與壓電疊堆II直接接觸，運動塊通過一組平行鉸鏈與支撐座連接，壓電疊堆II與壓電疊堆I採用非同軸平行布置，柔性鉸鏈一連接往復運動塊和擺動塊；傳感器支撐架與支撐座通過緊固螺栓七連接，其上的Z向凹槽和7向凹槽分別垂直於擺動塊的運動端布置，楔形塊預緊機構裝置在支撐座的後部導向槽內，上楔塊與下楔塊採用面接觸並具有自鎖能力，預緊螺栓與支撐座螺紋連接、前端與下楔塊頂接，彈簧一端與下楔塊接觸、另一端安置在擋板的圓形凹槽內，擋板用緊固螺栓五、緊固螺栓六與支撐座固定連接；支撐座通過緊固螺栓一、緊固螺栓二、緊固螺栓三、緊固螺栓四與工具機運動臺實現連接。
專利摘要本實用新型提供一種活軸掘進車削裝置，屬於超精密切削和複雜曲面切削領域。擺動塊與壓電疊堆I直接接觸，金剛石刀具緊固在擺動塊前端的刀座內，運動塊與壓電疊堆II直接接觸，運動塊通過一組平行鉸鏈與支撐座連接，柔性鉸鏈一連接往復運動塊和擺動塊；楔形塊預緊機構裝置在支撐座的後部導向槽內，上楔塊與下楔塊採用面接觸並具有自鎖能力。本實用新型優點是結構新穎，具有多元變參數切削特徵，從而高效的實現難加工材料複雜曲面的高質量創成。
文檔編號B23B3/06GK202062086SQ20112006182
公開日2011年12月7日 申請日期2011年3月10日 優先權日2011年3月10日
發明者周曉勤, 朱志偉, 趙紹昕 申請人:吉林大學