专利名称：基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种镗杆装置，尤其是涉及一种基于超磁致伸缩驱动的镗杆装置。
背景技术：
现代制造业中，对于使用过程中受力受热比较严重的孔零件，如发动机活塞异形销孔和气缸孔等，为了减轻使用过程中产生的变形，延长其使用寿命，将其加工成非圆柱孔，这要求镗削过程中，除了刀具的旋转和工件的进给两个运动外，镗削刀头还必须附加径向进给运动。由于非圆柱孔的精度很高，普通镗刀无法实现微量径向进给运动，基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆可满足该要求。现有基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆特征是，在镗杆轴向方向嵌入一块磁致伸缩材料块，磁致伸缩材料快与镗杆在两端面牢固连接，绕有励磁线圈的线圈支架套在磁致伸缩材料块外的镗杆部分，并保持径向间隙，励磁线圈安装在支架座的孔内。其工作原理是，在励磁线圈上通入电流，不同的电流大小能产生不同的磁场强度，磁致伸缩材料块推动镗杆，从而使镗杆产生不同的弯曲变形，实现镗刀的微量径向进给运动，满足精密加工的需要。采用这种结构，励磁线圈电感大，难以恒流驱动，且励磁线圈靠近超磁致伸缩材料块，易将热量传递给超磁致伸缩材料块，影响超磁致伸缩材料块的伸长精度，同时超磁致伸缩材料块两端直接与镗杆连接，预压力无法调节。
发明内容
为了克服现有基于超磁致伸缩执行器的非圆柱孔镗削镗杆的不足，本发明的目的在于提供一种基于超磁致伸缩驱动的镗杆装置，该镗杆装置不仅容易恒流驱动，减小励磁线圈对超磁致伸缩材料块的热影响，而且可调节超磁致伸缩材料块的预压力。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是
它包括励磁机构支架、励磁机构、嵌入式镗杆；励磁机构支架固定于机床基座上，励磁机构垂直于机床导轨方向固定于励磁机构支架上，嵌入式镗杆套在励磁机构中心孔处，嵌入式镗杆中的超磁致伸缩材料块位于励磁机构中心孔内。所述的励磁机构支架包括底座与两块十字固定块；底座上凸台面两侧分别垂直安装有十字固定块，十字固定块为不导磁材料。所述的励磁机构包括两个以上的励磁线圈和导磁片叠合而成的导磁环；两个以上的励磁线圈缠绕于导磁环的两端；导磁环中部开圆孔，所述圆孔的两侧分别开有方孔，所述两十字固定块两伸出端分别嵌入所述方孔中，嵌入式镗杆套在导磁环中部圆孔中并保持径向间隙。所述的嵌入式镗杆包含镗杆、导磁块、超磁致伸缩材料块、预压块和预压力调节螺钉；靠近床头箱一端的镗杆圆柱面上开有轴向槽，从床头箱一端向外的轴向槽内依次设置导磁块、超磁致伸缩材料块和预压块，预压块上装有预压力调节螺钉。所述的预压块为半圆形，中心开有锥形孔，锥形孔两侧面开有一条贯通的曲线槽，所述的预压力调节螺钉的头部具有与所述锥形孔相同的锥面，预压力调节螺钉穿过预压块锥形孔，再拧入镗杆轴向槽螺纹孔中锁紧超磁致伸缩材料块并调节预压力。本发明具有的有益效果是
减小励磁线圈的电感，使励磁线圈容易驱动；减小励磁线圈发热对超磁致伸缩材料块的影响；通过导磁块与预压块的导磁作用，使超磁致伸缩材料块所处磁场更均勻；通过预压块与预压力调节螺钉可调节超磁致伸缩材料块的预压力。
图1是本发明的整体结构原理示意图。图2是嵌入式镗杆的结构原理示意图。图3是图2的正视图。图4是图3的A-A剖视图。图5是导磁块结构示意图。图6是预压块结构示意图。图7是励磁机构结构原理示意图。图8是励磁机构支架结构原理示意图。图中1.嵌入式镗杆，2.励磁机构，3.励磁机构支架，4.镗杆，5导磁块，6.超磁致伸缩材料块，7.预压块，8.预压力调节螺栓，9.导磁环，10.励磁线圈，11.底座，12.十字固定块。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。如图1所示，本发明包括励磁机构支架3、励磁机构2、嵌入式镗杆1 ；励磁机构支架3固定于机床基座上，励磁机构2垂直于机床导轨方向固定于励磁机构支架3上，嵌入式镗杆1套在励磁机构2中心孔处，嵌入式镗杆1中的超磁致伸缩材料块6位于励磁机构2 中心孔内。如图2、图3、图4、图5和图6所示，所述的嵌入式镗杆1包括镗杆4、半圆形导磁块5、超磁致伸缩材料块6、预压块7和预压力调节螺钉8 ；靠近床头箱一端的镗杆4圆柱面上开有轴向槽，从床头箱一端向外的轴向槽内依次设置导磁块5、超磁致伸缩材料块6和预压块7，预压块7上装有预压力调节螺钉8。所述的预压块7为半圆形，中心开有锥形孔，锥形孔两侧面开有一条贯通的曲线槽，所述的预压力调节螺钉8的头部具有与所述锥形孔相同的锥面，预压力调节螺钉8穿过预压块7锥形孔，再拧入镗杆4轴向槽螺纹孔中锁紧超磁致伸缩材料块6并调节预压力，半圆形的导磁块5和半圆形的预压块7的凸起分别压在超磁致伸缩材料块6的两端。如图7所示，所述的励磁机构2包括四个励磁线圈10和导磁片叠合而成的导磁环 9 ；四个励磁线圈10对称缠绕于导磁环9的两端；导磁环9中部开圆孔，所述圆孔的两侧分别开有方孔，所述两块十字固定块12两伸出端分别嵌入所述方孔中，嵌入式镗杆1套在导磁环9中部圆孔中并保持径向间隙。如图8所示，所述的励磁机构支架3包括底座11与两块十字固定块12 ；底座11 上凸台面两侧分别垂直安装有十字固定块。十字固定块采用不导磁材料。
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本发明的工作原理如下
超磁致伸缩材料块6在磁场的作用下，沿磁力线方向产生伸长变形。在励磁线圈10通入电流，产生的磁场通过导磁环9、导磁块5和预压块7在超磁致伸缩材料块6处形成均勻的磁场，超磁致伸缩材料块6产生伸长变形，从而使镗杆产生弯曲变形，励磁电流愈大，镗杆的变形量也就愈大。按非圆柱孔加工要求控制励磁电流大小即可加工出非圆柱孔。随着预压力调节螺钉的拧入，螺钉头部的锥面通过预压块中心锥形孔将预压块涨开，压紧超磁致伸缩材料块，通过控制预压力调节螺钉的拧入程度控制压紧超磁致伸缩材料块预压力的大小。
权利要求
1.一种基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆装置，其特征在于包括励磁机构支架(3)、励磁机构(2)和嵌入式镗杆(1)；励磁机构支架(3)固定于机床基座上，励磁机构(2)垂直于机床导轨方向固定于励磁机构支架(3)上，嵌入式镗杆(1)套在励磁机构(2)中心孔处，嵌入式镗杆(1)中的超磁致伸缩材料块位于励磁机构(2)中心孔内。
2.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆装置，其特征在于所述的励磁机构支架(3)包括底座(11)与两块十字固定块；底座(11)上凸台面两侧分别垂直安装有十字固定块，十字固定块为不导磁材料。
3.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆装置，其特征在于所述的励磁机构(2)包括两个以上的励磁线圈和导磁片叠合而成的导磁环(9);两个以上的励磁线圈缠绕于导磁环(9)的两端；导磁环(9)中部开圆孔，所述圆孔的两侧分别开有方孔， 所述两十字固定块两伸出端分别嵌入所述方孔中，嵌入式镗杆(1)套在导磁环(9)中部圆孔中并保持径向间隙。
4.根据权利要求1所述的一种基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆装置，其特征在于所述的嵌入式镗杆(1)包括镗杆(4)、导磁块(5)、超磁致伸缩材料块(6)、预压块(7)和预压力调节螺钉(8)；靠近床头箱一端的镗杆(4)圆柱面上开有轴向槽，从床头箱一端向外的轴向槽内依次设置导磁块(5)、超磁致伸缩材料块(6)和预压块(7)，预压块(7)上装有预压力调节螺钉(8)。
5.根据权利要求4所述的一种基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆装置，其特征在于所述的预压块(7)为半圆形，中心开有锥形孔，锥形孔两侧面开有一条贯通的曲线槽，预压力调节螺钉(8)的头部具有与所述锥形孔相同的锥面，预压力调节螺钉(8)穿过预压块(7)锥形孔，再拧入镗杆(4)轴向槽螺纹孔中锁紧超磁致伸缩材料块(6)并调节预压力。
全文摘要
本发明公开了一种基于超磁致伸缩材料驱动的镗杆装置。它包括励磁机构支架、励磁机构、嵌入式镗杆；励磁机构支架固定于机床基座上，励磁机构垂直于机床导轨方向固定于励磁机构支架上，嵌入式镗杆套在励磁机构中心孔处，嵌入式镗杆中的超磁致伸缩材料块位于励磁机构中心孔内。本发明减小励磁线圈的电感，使励磁线圈容易驱动；减小励磁线圈发热对超磁致伸缩材料块的影响；通过导磁块与预压块的导磁作用，使超磁致伸缩材料块所处磁场更均匀；通过预压块与预压力调节螺钉可调节超磁致伸缩材料块的预压力。
文档编号B23Q5/22GK102274989SQ20111019070
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者刘孝亮, 张雷, 王彬, 邬义杰 申请人:浙江大学