CN111975392A - 用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，包括工作台、X轴移动组件、Y轴移动组件、运动滑台驱动装置、X轴压电陶瓷、垫圈、Y轴压电陶瓷、垫片等，特征是：凸形底座的直径由下向上台阶式缩小四次，X轴压电陶瓷套装并支撑在凸形底座的第二个台阶上，Y轴压电陶瓷套装在凸形底座上，且位于X轴压电陶瓷的上方，螺钉垂直向下穿过垫片安装在凸形底座上，将X轴压电陶瓷、垫圈和Y轴压电陶瓷压紧；工作台两端浮动支撑在工作台支架上，工作台支架固定安装在X轴运动滑台上。采用本发明，能够测量并调整平面内双向的加工力，通过微调加工参数，使切削力稳定在一定的范围内，对于提高工件加工质量的稳定性具有重要意义。

Description

用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台
技术领域
本发明涉及一种用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，属于机械加工装备领域。
背景技术
薄壁类零件的切削加工中，切削力对于工件的加工质量具有直接的影响，过大的切削力会导致薄壁类零件的变形，然而在传统的加工过程中加工力是不可控的，总是基于加工完成工件的测量来调整加工参数，进而调整加工力，耗时长、成本高且稳定性差。因此，能够精确测量薄壁类零件切削加工过程中的切削加工力，并通过改变切削参数将切削力控制在一个稳定的值，是提高薄壁类零件加工质量的重要方法。同时，自适应智能加工在超精密加工中的作用越来越明显，采用加工力自动化测量与调整的恒加工力装置已成为自适应智能加工装备的发展趋势。目前，这种具有恒加工力调控能力的工作台还处于初级阶段，需要进一步的研发以满足市场的需求。研究开发适用于薄壁类零件、超精密类零件等加工的恒加工力工作台，对于推动自适应智能加工技术的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的内容在于提供一种能克服上述缺陷、智能化程度高的用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台。其技术方案为：
一种用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，包括工作台、X轴移动组件和Y轴移动组件，X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨、4个滑块、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴运动滑台通过4个滑块支撑在2个导轨上，X轴移动组件中的2个导轨均固定安装在Y轴运动滑台上；Y轴运动滑台通过4个滑块支撑在2个导轨上，Y轴移动组件中的2个导轨均固定安装在底板上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体和直线电机线圈，其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在Y轴运动滑台的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在X轴运动滑台的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体固定安装在底板的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈固定安装在Y轴运动滑台的下端面上。其特征在于：
增设了X轴压电陶瓷、垫圈、Y轴压电陶瓷、垫片、螺钉、凸形底座、2个X轴压电陶瓷支架、2个Y轴压电陶瓷支架、2个工作台支架、X轴直线位移传感器、X轴测距板、Y轴直线位移传感器和Y轴测距板，其中：凸形底座的直径由下向上台阶式缩小四次，直径最大部分固定嵌装在X轴运动滑台的上端面内，且与X轴运动滑台的上端面齐平，X轴压电陶瓷套装并支撑在凸形底座的第二个台阶上，且与X轴运动滑台的上端面留有2-3mm间隙，X轴压电陶瓷的上端面上设有垫圈，Y轴压电陶瓷套装在凸形底座上，且位于X轴压电陶瓷的上方，Y轴压电陶瓷的下端面略高于第三个台阶、支撑在垫圈上，螺钉垂直向下穿过垫片安装在凸形底座上，将X轴压电陶瓷、垫圈和Y轴压电陶瓷压紧。
2个X轴压电陶瓷支架和2个Y轴压电陶瓷支架的上部均与工作台的底部固定连接，2个X轴压电陶瓷支架和2个Y轴压电陶瓷支架各自在相向的内侧壁上设有凹槽；X轴压电陶瓷的两端对应嵌装在2个X轴压电陶瓷支架的凹槽内，通过微调整X轴压电陶瓷支架与工作台的相对位置来调节X轴压电陶瓷的装配；Y轴压电陶瓷的两端对应嵌装在2个Y轴压电陶瓷支架的凹槽内，通过微调整Y轴压电陶瓷支架与工作台的相对位置来调节Y轴压电陶瓷的装配；2个工作台支架的底部均对称固定安装在X轴运动滑台上，工作台两端浮动支撑在2个工作台支架上；X轴直线位移传感器固定安装在Y轴运动滑台的上端面上，与X轴直线位移传感器对应，X轴测距板固定安装在X轴运动滑台的端部上；Y轴直线位移传感器固定安装在底板的上端面上，与Y轴直线位移传感器对应，Y轴测距板固定安装在Y轴运动滑台的端部上。
所述的用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用旋转伺服电机与滚珠丝杠副组合的方式。
所述的用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用气动伺服驱动方式。
其工作原理为：该装置作为机床附件，当对工件进行机械加工时，将工件固定在该装置的工作台上，该装置的底板固定在机床工作台上。在加工过程中，工件受到的切削力通过压电陶瓷支架传递给压电陶瓷，基于压电陶瓷的压电效应，即可测得加工力。同时，将测得的加工力与该装置的外置控制***中设定的加工力进行对比，如果测得的加工力小于***设定的切削力，为了提高加工效率，可以通过运动滑台驱动装置的运动适当微调增大切削参数来增大加工力，如果测得的加工力大于***设定的加工力，为了确保加工质量，可以通过运动滑台驱动装置的运动微调减小加工参数来减小加工力，确保加工力为一个定值。
本发明与现有技术相比，其优点是：由于机械加工过程中切削力是不稳定的，切削力的波动会引起机床的振动，降低工件表面加工质量，并且加剧了刀具的磨损，所以本发明提出了一种用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，能够通过压电陶瓷对机械加工过程中的加工力进行在机精确测量，并通过运动滑台驱动装置的运动适当微调切削参数来调整加工力，控制加工力，提高加工精度，其智能化程度高，符合自适应智能加工的发展趋势与市场需求。
附图说明
图1是本发明实施例的三维结构示意图；
图2是图1所示实施例的主视图；
图3是图2所示实施例的A-A剖视图。
图中：1、工作台 2、导轨 3、滑块 4、X轴运动滑台 5、Y轴运动滑台 6、底板 7、直线电机永磁体 8、直线电机线圈 9、X轴压电陶瓷 10、垫圈 11、Y轴压电陶瓷 12、垫片 13、螺钉 14、凸形底座 15、X轴压电陶瓷支架 16、Y轴压电陶瓷支架 17、工作台支架 18、X轴直线位移传感器 19、X轴测距板 20、Y轴直线位移传感器 21、Y轴测距板
具体实施方式
在图1-3所示的实施例中：包括工作台1、X轴移动组件和Y轴移动组件，X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨2、4个滑块3、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴运动滑台4通过4个滑块3支撑在2个导轨2上，X轴移动组件中的2个导轨2均固定安装在Y轴运动滑台5上；Y轴运动滑台5通过4个滑块3支撑在2个导轨2上，Y轴移动组件中的2个导轨2均固定安装在底板6上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体7和直线电机线圈8，其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在Y轴运动滑台5的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈8固定安装在X轴运动滑台4的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体7固定安装在底板6的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈8固定安装在Y轴运动滑台5的下端面上。
增设了X轴压电陶瓷9、垫圈10、Y轴压电陶瓷11、垫片12、螺钉13、凸形底座14、2个X轴压电陶瓷支架15、2个Y轴压电陶瓷支架16、2个工作台支架17、X轴直线位移传感器18、X轴测距板19、Y轴直线位移传感器20和Y轴测距板21，其中：凸形底座14的直径由下向上台阶式缩小四次，直径最大部分固定嵌装在X轴运动滑台4的上端面内，且与X轴运动滑台4的上端面齐平，X轴压电陶瓷9套装并支撑在凸形底座14的第二个台阶上，且与X轴运动滑台4的上端面留有2-3mm间隙，X轴压电陶瓷9的上端面上设有垫圈10，Y轴压电陶瓷11套装在凸形底座14上，且位于X轴压电陶瓷9的上方，Y轴压电陶瓷11的下端面略高于第三个台阶、支撑在垫圈10上，螺钉13垂直向下穿过垫片12安装在凸形底座14上，将X轴压电陶瓷9、垫圈10和Y轴压电陶瓷11压紧。
2个X轴压电陶瓷支架15和2个Y轴压电陶瓷支架16的上部均与工作台1的底部固定连接，2个X轴压电陶瓷支架15和2个Y轴压电陶瓷支架16各自在相向的内侧壁上设有凹槽；X轴压电陶瓷9的两端对应嵌装在2个X轴压电陶瓷支架15的凹槽内，Y轴压电陶瓷11的两端对应嵌装在2个Y轴压电陶瓷支架16的凹槽内；2个工作台支架17的底部均对称固定安装在X轴运动滑台4上，工作台1两端浮动支撑在2个工作台支架17上；X轴直线位移传感器18固定安装在Y轴运动滑台5的上端面上，与X轴直线位移传感器18对应，X轴测距板19固定安装在X轴运动滑台4的端部上；Y轴直线位移传感器20固定安装在底板6的上端面上，与Y轴直线位移传感器20对应，Y轴测距板21固定安装在Y轴运动滑台5的端部上。

Claims (3)

1.一种用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，包括工作台(1)、X轴移动组件和Y轴移动组件，X轴移动组件与Y轴移动组件的结构相同，均包括2个导轨(2)、4个滑块(3)、运动滑台和运动滑台驱动装置；其中：X轴移动组件中，X轴运动滑台(4)通过4个滑块(3)支撑在2个导轨(2)上，X轴移动组件中的2个导轨(2)均固定安装在Y轴运动滑台(5)上；Y轴移动组件中，Y轴运动滑台(5)通过4个滑块(3)支撑在2个导轨(2)上，Y轴移动组件中的2个导轨(2)均固定安装在底板(6)上；运动滑台驱动装置包括直线电机永磁体(7)和直线电机线圈(8)，其中：X轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在Y轴运动滑台(5)的上端面上，X轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在X轴运动滑台(4)的下端面上；Y轴运动滑台驱动装置的直线电机永磁体(7)固定安装在底板(6)的上端面上，Y轴运动滑台驱动装置的直线电机线圈(8)固定安装在Y轴运动滑台(5)的下端面上；其特征在于：
增设了X轴压电陶瓷(9)、垫圈(10)、Y轴压电陶瓷(11)、垫片(12)、螺钉(13)、凸形底座(14)、2个X轴压电陶瓷支架(15)、2个Y轴压电陶瓷支架(16)、2个工作台支架(17)、X轴直线位移传感器(18)、X轴测距板(19)、Y轴直线位移传感器(20)和Y轴测距板(21)，其中：凸形底座(14)的直径由下向上台阶式缩小四次，直径最大部分固定嵌装在X轴运动滑台(4)的上端面内，且与X轴运动滑台(4)的上端面齐平，X轴压电陶瓷(9)套装并支撑在凸形底座(14)的第二个台阶上，且与X轴运动滑台(4)的上端面留有2-3mm间隙，X轴压电陶瓷(9)的上端面上设有垫圈(10)，Y轴压电陶瓷(11)套装在凸形底座(14)上，且位于X轴压电陶瓷(9)的上方，Y轴压电陶瓷(11)的下端面略高于第三个台阶、支撑在垫圈(10)上，螺钉(13)垂直向下穿过垫片(12)安装在凸形底座(14)上，将X轴压电陶瓷(9)、垫圈(10)和Y轴压电陶瓷(11)压紧；
2个X轴压电陶瓷支架(15)和2个Y轴压电陶瓷支架(16)的上部均与工作台(1)的底部固定连接，2个X轴压电陶瓷支架(15)和2个Y轴压电陶瓷支架(16)各自在相向的内侧壁上设有凹槽；X轴压电陶瓷(9)的两端对应嵌装在2个X轴压电陶瓷支架(15)的凹槽内，Y轴压电陶瓷(11)的两端对应嵌装在2个Y轴压电陶瓷支架(16)的凹槽内；2个工作台支架(17)的底部均对称固定安装在X轴运动滑台(4)上，工作台(1)两端浮动支撑在2个工作台支架(17)上；X轴直线位移传感器(18)固定安装在Y轴运动滑台(5)的上端面上，与X轴直线位移传感器(18)对应，X轴测距板(19)固定安装在X轴运动滑台(4)的端部上；Y轴直线位移传感器(20)固定安装在底板(6)的上端面上，与Y轴直线位移传感器(20)对应，Y轴测距板(21)固定安装在Y轴运动滑台(5)的端部上。
2.根据权利要求1所述的用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用旋转伺服电机与滚珠丝杠副组合的方式。
3.根据权利要求1所述的用于切削加工的串联式双向恒加工力工作台，其特征在于：X轴运动滑台驱动装置和Y轴运动滑台驱动装置均采用气动伺服驱动方式。
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