一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置制造方法及圖紙

本發明專利技術實施例公開了一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，用于解決傳統的FTS裝置加工成本高，加工效率低，不能實現多自由度的位移誤差補償，難以保證其他方向上的絕對剛度的技術問題。本發明專利技術實施例方法包括：X向驅動平臺、Y向驅動平臺、Z向驅動平臺、主柔性鉸鏈、副柔性鉸鏈、刀具；X向驅動平臺和Y向驅動平臺分別通過主柔性鉸鏈與刀具連接，Z向驅動平臺通過副柔性鉸鏈與刀具連接。

【技術實現步驟摘要】
一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置
本專利技術涉及自由曲面光學元件領域，尤其涉及一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置。
技術介紹
自由曲面光學元件具有改善光學性能、優化產品結構、實現輕量化等顯著優點。隨著現代科技發展的日新月異，自由曲面光學元件的應用領域逐步擴大，不僅包括航空、航天、國防、軍事等核心
，同時也涉及到普通民用、辦公等日常生活方面。在醫用光學相機、掃描儀、紅外夜視儀等領域也有著廣泛的應用。其中，利用快速刀具伺服(FTS)技術進行自由曲面光學元件的加工被認為是最有發展前途的加工方法。FTS經歷了從單自由度到多自由度的發展，鑒于單自由度FTS加工的局限性；即只能進行單方向的往復運動和單方向運動軸誤差校正，僅能滿足恒進給的刀具路徑，對于一些復雜的曲面就束手無策了。因此在單自由度FTS的基礎上需要研制多自由度FTS來滿足復雜曲面的快速伺服加工。多自由度FTS可以實現多方向主動切削加工和多方向位移補償，能夠解決切削力擾動，實現機床主軸與FTS裝置的同步性和協調性，克服單自由度FTS加工中存在的問題，拓展基于NRS曲面加工的FTS金剛石車削加工領域和加工能力。因此多自由度FTS裝置的研究意義重大。目前現有技術主要采用的FTS加工機構的一種經典的結構如圖1所示，其加工機床布局圖如圖2所示。在一臺超精密數控車床的X向導軌上安裝一臺FTS裝置，金剛石刀具夾持在上，工件安裝在超精密車床的主軸或軸上。金剛石刀具可以由FTS驅動實現沿著主軸方向的快速往復運動，也能沿著導軌做X、Z向的進給運動。在加工過程中，刀具既隨著X、Z導軌做兩向進給運動，也由FTS驅動沿著主軸做快速往復運動，兩者同時運作，FTS補償導軌的位移誤差，宏微復合并提高金剛石刀具的加工精度。對于傳統的FTS裝置來說，存在著明顯的的不足，這種不足表現在:(1)專用機床的特點是一種機床只能加工同一類型的零件，因此加工成本高，加工效率低。(2)不能實現多自由度的位移誤差補償。(3)難以保證其他方向上的絕對剛度。(4)金剛石刀具的工作空間狹小，對于形狀復雜、變形度較大的曲面加工，很難滿足其加工要求。
技術實現思路
本專利技術實施例提供了一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，解決了傳統的FTS裝置加工成本高，加工效率低，不能實現多自由度的位移誤差補償，難以保證其他方向上的絕對剛度的技術問題。本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，包括：X向驅動平臺、Y向驅動平臺、Z向驅動平臺、主柔性鉸鏈、副柔性鉸鏈、刀具；X向驅動平臺和Y向驅動平臺分別通過主柔性鉸鏈與刀具連接，Z向驅動平臺通過副柔性鉸鏈與刀具連接?？蛇x地，X向驅動平臺與主柔性鉸鏈之間還固定連接有柔性鉸鏈外架，Y向驅動平臺與主柔性鉸鏈之間還固定連接有柔性鉸鏈外架；柔性鉸鏈外架與X向驅動平臺及Y向驅動平臺的連接面凸起?？蛇x地，X向驅動平臺包括X向支撐架、X向壓電陶瓷驅動器、X向驅動器保護套筒；X向壓電陶瓷驅動器一端與X向支撐架固定連接，X向壓電陶瓷驅動器的另一端套有X向驅動器保護套筒，X向壓電陶瓷驅動器為堆疊式壓電陶瓷驅動器?？蛇x地，Y向驅動平臺包括Y向支撐架、Y向壓電陶瓷驅動器、Y向驅動器保護套筒；Y向壓電陶瓷驅動器一端與Y向支撐架固定連接，Y向壓電陶瓷驅動器的另一端套有Y向驅動器保護套筒，Y向壓電陶瓷驅動器為堆疊式壓電陶瓷驅動器?？蛇x地，Z向驅動平臺包括Z向支撐架、Z向壓電陶瓷驅動器、Z向驅動器保護套筒；Z向壓電陶瓷驅動器一端與Z向支撐架固定連接，Z向壓電陶瓷驅動器的另一端套有Z向驅動器保護套筒，Z向壓電陶瓷驅動器為堆疊式壓電陶瓷驅動器?？蛇x地，刀具為金剛石刀具。從以上技術方案可以看出，本專利技術實施例具有以下優點：本專利技術實施例提供了一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，包括X向驅動平臺、Y向驅動平臺、Z向驅動平臺、主柔性鉸鏈、副柔性鉸鏈、刀具；X向驅動平臺和Y向驅動平臺分別通過主柔性鉸鏈與刀具連接，Z向驅動平臺通過副柔性鉸鏈與刀具連接，本專利技術實施例中通過對X向驅動平臺、Y向驅動平臺、Z向驅動平臺輸入電壓之后，輸出位移并作用在柔性結構上，驅使刀具做對應方向上的直線運動。三個驅動平臺共同驅動，達到空間內三維運動的目的，實現三個自由度的位移誤差補償。且所使用的柔性鉸鏈具有高對稱性，其主要作用是三維解耦，減小耦合的影響，使之能夠在各個方向上更好地獨立運動，增強了刀具的加工性，使之適應多種加工環境，并且能夠實現XYZ三個方向上的位移誤差補償，解決了傳統的FTS裝置加工成本高，加工效率低，不能實現多自由度的位移誤差補償，難以保證其他方向上的絕對剛度的技術問題。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其它的附圖。圖1為本專利技術實施例提供的現有技術的一種FTS加工機構；圖2為本專利技術實施例提供的現有技術的一種FTS加工機床布局圖；圖3為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的結構正面示意圖；圖4為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的結構側面示意圖；圖5為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的X向驅動平臺結構示意圖；圖6為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的主柔性鉸鏈與金剛石刀具的連接示意圖；圖7a為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的副柔性鉸鏈的三維示意圖；圖7b為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的副柔性鉸鏈的左視圖；圖7c為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的副柔性鉸鏈的俯視圖；圖7d為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的副柔性鉸鏈的前視圖；圖7e為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的副柔性鉸鏈的后視圖；圖8為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的X向壓電陶瓷驅動器和Y向壓電陶瓷驅動器輸出位移后刀具直線運動圖；圖9為本專利技術實施例提供的一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置的Z向壓電陶瓷驅動器輸出位移后刀具直線運動圖。圖示說明，1X向驅動平臺，1aX向支撐架，1bX向壓電陶瓷驅動器，1cX向驅動器保護套筒，2Y向驅動平臺，3Z向驅動平臺，4主柔性鉸鏈，5副柔性鉸鏈，6刀具。具體實施方式本專利技術實施例提供了一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，用于解決傳統的FTS裝置加工成本高，加工效率低，不能實現多自由度的位移誤差補償，難以保證其他方向上的絕對剛度的技術問題。為使得本專利技術的專利技術目的、特征、優點能夠更加的明顯和易懂，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而非全部的實施例。基于本專利技術中的實本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，其特征在于，包括：X向驅動平臺、Y向驅動平臺、Z向驅動平臺、主柔性鉸鏈、副柔性鉸鏈、刀具；所述X向驅動平臺和所述Y向驅動平臺分別通過所述主柔性鉸鏈與所述刀具連接，所述Z向驅動平臺通過所述副柔性鉸鏈與所述刀具連接。

【技術特征摘要】
1.一種數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，其特征在于，包括：X向驅動平臺、Y向驅動平臺、Z向驅動平臺、主柔性鉸鏈、副柔性鉸鏈、刀具；所述X向驅動平臺和所述Y向驅動平臺分別通過所述主柔性鉸鏈與所述刀具連接，所述Z向驅動平臺通過所述副柔性鉸鏈與所述刀具連接。2.根據權利要求1所述的數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，其特征在于，所述X向驅動平臺與所述主柔性鉸鏈之間還固定連接有柔性鉸鏈外架，所述Y向驅動平臺與所述主柔性鉸鏈之間還固定連接有柔性鉸鏈外架；所述柔性鉸鏈外架與所述X向驅動平臺及所述Y向驅動平臺的連接面凸起。3.根據權利要求1所述的數控超精密加工機床并聯平動三維快速刀具伺服裝置，其特征在于，所述X向驅動平臺包括X向支撐架、X向壓電陶瓷驅動器、X向驅動器保護套筒；所述X向壓電陶瓷驅動器一端與所述X向支撐架固定連接，所述X向壓電陶瓷驅動器的另一端套有所述X向...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃力雄，湯暉，梁浩，張祖鋮，吳異，呂樹忠，韓承毅，李宏城，吳澤龍，高健，陳新，李楊民，杜雪，
申請(專利權)人：廣東工業大學，
類型：發明
國別省市：廣東,44