专利名称：柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，属于柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器的改造技术。
背景技术：
一般快刀伺服器是指快刀伺服系统(fast tool servo, FTS)也称为快速刀具伺服系统、微进给伺服系统或快速伺服刀架等。在非圆数控车削或非对称车削的机床上安装FTS,车削过程中，主轴带动工件旋转，刀具在FTS的驱动下，以主轴转速相关联的频率沿工件径向(对于非圆车削)或轴向(对于非轴对称车削)做往复进给运动，从而加工出工件的非圆截面轮廓或非轴对称端面。在非圆数控车削中，FTS的应用可加工内燃机活塞轮廓、凸轮轴、凸轮、非圆轴承内轮廓等。在非轴对称车削中，采用金刚石作为刀具，在FTS驱动下，车削光学元件的非轴对称表面，可重复加工具有复杂形状的各种异形元件，例如:自由曲面透镜/镜面、微镜阵列、微沟槽阵列等。目前用于加工光学元件的非轴对称表面的FTS主要是以压电陶瓷作为驱动元件，行程为几十个微米，频率为数千赫兹。一般快刀伺服器的结构都是用整块金属材料切割加工而成，因此结构的刚度或固有频率等参数是固定的，若要调整柔性铰链，则整个结构需要重新设计和加工，不可能局部更换具体结构。
发明内容本实用新型的目的在于考虑上述问题而提供一种安装方便，更换容易的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器。本实用新型设计合理，方便实用。本实用新型 的技术方案是:本实用新型的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，包括有柔性铰链、动块、压电陶瓷、框架，其中柔性铰链安装在框架的一端，且柔性铰链与动块连接，压电陶瓷安装在框架的中轴线位置上，且压电陶瓷的一端与动块的一端连接，压电陶瓷的另一端支承在框架另一端所设的后梁上，动块的另一端与刀座连接，金刚石刀具安装在刀座上，动块在柔性铰链的支撑下能相对于框架作往复运动，金刚石刀具能跟随动块而运动。上述柔性铰链的截面呈L形，柔性铰链的一端设有凸圆台，凸圆台装配在动块所设的凹槽中，且通过螺栓使动块所设的凹槽包裹在柔性铰链所设的凸圆台上，使柔性铰链与动块装配成一体；柔性铰链另一端的L形底面通过螺钉与框架的内边缘紧固，使框架、柔性铰链和动块连接成为一体。上述柔性铰链所设的凸圆台是其最外端的一段圆弧轮廓，该圆弧轮廓与柔性铰链的直线颈部的外轮廓两条平行线相接，两条平行线之间的距离小于圆弧轮廓的圆形直径。上述动块所设的凹槽包括有圆弧段及直线段，其中凹槽的圆弧段能紧紧包裹柔性铰链的凸圆台，凹槽的直线段紧紧夹持柔性铰链的直线颈部。上述柔性铰链所设的凸圆台是其最外端的一段超过180度的圆弧轮廓；上述柔性铰链的直线颈部包括有主杆部及铰链部，铰链部的宽度小于主杆部的宽度。上述框架的后梁上设有预应力螺栓孔，预应力螺栓孔上安装有能调节压电陶瓷预应力的预应力调节螺栓。上述动块通过刀座固定孔及螺钉连接刀座，金刚石刀具被固定在刀座上。上述动块的端面上设有四个贯通的柔性铰链固定孔，柔性铰链的厚度方向也有两个相应的通孔，动块通过所设的柔性铰链固定孔及连接件固定在柔性铰链所设的通孔上。本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果:I)本实用新型用不同特性的金属材料分别加工出柔性铰链、动块和框架等零件，并通过凸圆台与凹槽使柔性铰链、动块和框架装配成一体，故柔性铰链易于安装和拆卸，以便于调整和更换。2)通过框架上的固定孔将所述快刀伺服器的整体固定安装在加工机床的刀架上，同时装上金刚石刀具，便于安装。3)本实用新型框架上安装预应力螺栓，通过预应力螺栓可以调整预应力；4)本实用新型柔性铰链一端的凸圆台装配在动块的凹槽中，通过螺栓使动块的凹槽变形紧紧包裹柔性铰链的凸圆台和颈部，使柔性铰链与动块装配成一体；柔性铰的另一端L形底面通过螺钉固定在框架内侧，框架、柔性铰链和动块成为一体；通过柔性铰链一端的凸圆台和另一端L形底的安装和拆装，可以更换快刀伺服的柔性铰链，以满足实际使用过程中对刚度、固有频率等参数进行调整的需求。5)本实用新型动块上安装刀座，压电陶瓷处于框架后梁和动块之间，动块通过柔性铰链支撑只能在轴向作微移动。通电后压电陶瓷伸长，单点金刚石刀具可随压电陶瓷的驱动而作微量的往复运动，以 实现对工件的切削进给。本实用新型是一种设计巧妙，性能优良，方便实用，安装方便，更换容易的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器。
图1是本实用新型装置的示意图。图2是本实用新型装置的柔性铰链部装图。图3是本实用新型装置的柔性铰链图。其中:I金刚石刀具 2刀座 3螺钉 4螺栓 5柔性铰链 6动块7柔性铰链固定螺栓 8压电陶瓷 9框架 10预应力螺栓 11固定孔12刀座固定孔13柔性铰链固定孔15预应力螺栓孔16凸圆台17铰链部18 L形底面19柔性铰链固定孔。
具体实施方式
实施例:本实用新型的结构示意图如图1、2、3所示，本实用新型的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于包括有柔性铰链5、动块6、压电陶瓷8、框架9，其中柔性铰链5安装在框架9的一端，且柔性铰链5与动块6连接，压电陶瓷8安装在框架9的中轴线位置上，且压电陶瓷8的一端与动块6的一端连接，压电陶瓷8的另一端支承在框架9另一端所设的后梁上，动块6的另一端与刀座2连接，金刚石刀具I安装在刀座2上，动块6在柔性铰链5的支撑下能相对于框架9作往复运动，金刚石刀具I能跟随动块6而运动。上述压电陶瓷8的压电陶瓷驱动器可以用音圈电机作为驱动器。上述柔性铰链5的截面呈L形，柔性铰链5的一端设有凸圆台16，凸圆台16装配在动块6所设的凹槽中，且通过螺栓4使动块6所设的凹槽包裹在柔性铰链5所设的凸圆台16上，使柔性铰链5与动块6装配成一体；柔性铰链5另一端的L形底面18通过螺栓7与框架9的内边缘紧固，使框架9、柔性铰链5和动块6连接成为一体。柔性铰链5的凸圆台16与动块6所设的凹槽之间的配合为过度配合关系。本实施例中，螺栓4为长螺栓。上述柔性铰链5的另一端L形底面18与框架9的内边缘平行，通过柔性铰链固定螺栓7，使柔性铰链的另一端同框架固定。上述柔性铰链5所设的与动块6连接的凸圆台16是柔性铰链5最外端的一段圆弧轮廓，该圆弧轮廓与柔性铰链5的直线颈部的外轮廓两条平行线相接，两条平行线之间的距离小于圆弧轮廓的圆形直径。上述柔性铰链5包括有四个凸圆台16，四个凸圆台16的圆弧轮廓的顶圆两两相对，动块6相应设有四个与柔性铰链5所设四个凸圆台相对应的凹槽。上述柔性铰链5所设的四个凸圆台16相对于压电陶瓷8的中轴线对称分布，一边一对，共两对，呈“工”字形布局。柔性铰链5与动块6装配完成后，通过四支螺栓4可以将两边的四个对称分布的柔性铰链5与动块6固定。柔性铰链5设有柔性铰链固定孔19，柔性铰链5通过柔性铰链固定孔19及连接件与动块6固定。上述动块6所设的凹槽包括有圆弧段及直线段，其中凹槽的圆弧段能紧紧包裹柔性铰链的凸圆台16，凹槽的直线段紧紧夹持柔性铰链5的直线颈部。动块6切割形成的凹槽与柔性铰链5所设的凸圆台16相包容，凹槽上的圆弧部到动块6的外边沿有一段距离最短，螺栓4的作用是易于使动块6在最短的距离这段发生变形，凹槽的圆弧段紧紧包裹柔性铰链5的凸圆台16，凹槽的直线段紧紧夹持柔性铰链5的直线颈部，使柔性铰链与动块装配成一体。`上述柔性铰链5所设的与动块6连接的凸圆台16是柔性铰链5最外端的一段超过180度的圆弧轮廓；上述柔性铰链5的直线颈部包括有主杆部及铰链部，铰链部的宽度小于主杆部的宽度。上述柔性铰链5的主杆部的宽度较宽，而铰链部17的宽度较窄，零件的受力弹性变形集中在较窄的铰链部的处，而主杆部无变形。铰链部位的圆弧过度能避免应力集中。上述框架9的后梁上安装有能调节压电陶瓷8预应力的预应力调节螺栓10。上述动块6通过刀座固定孔12及螺钉3连接刀座2，金刚石刀具I被固定在刀座2上。本实施例中，上述动块6的端面上设有四个贯通的柔性铰链固定孔13，柔性铰链5的厚度方向也有两个相应的通孔，动块6通过所设的柔性铰链固定孔13及连接件固定在柔性铰链5所设的通孔上。此外，框架8上还设有固定孔11，通过固定孔11及连接件可将所述快刀伺服器的整体固定安装在加工机床的刀架上上述柔性铰链5的材料可以与动块6和框架9的材料不同，以追求整体效果最佳。使用过程中也可以根据需要仅仅更换柔性铰链而其他零件不变。 本实用新型的工作原理如下:用不同材料特性的金属分别切割加工出柔性铰链
5、动块6和框架9，在压电陶瓷8的驱动下，动块6在柔性铰链5的支撑下相对于框架9作往复运动，安装在刀座 2上的金刚石刀具I跟随动块6而运动。
权利要求1.一种柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于包括有柔性铰链、动块、压电陶瓷、框架，其中柔性铰链安装在框架的一端，且柔性铰链与动块连接，压电陶瓷安装在框架的中轴线位置上，且压电陶瓷的一端与动块的一端连接，压电陶瓷的另一端支承在框架另一端所设的后梁上，动块的另一端与刀座连接，金刚石刀具安装在刀座上，动块在柔性铰链的支撑下能相对于框架作往复运动，金刚石刀具能跟随动块而运动。
2.根据权利要求1所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述柔性铰链的截面呈L形，柔性铰链的一端设有凸圆台，凸圆台装配在动块所设的凹槽中，且通过螺栓使动块所设的凹槽包裹在柔性铰链所设的凸圆台上，使柔性铰链与动块装配成一体；柔性铰链另一端的L形底面通过螺钉与框架的内边缘紧固，使框架、柔性铰链和动块连接成为一体。
3.根据权利要求2所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述柔性铰链所设的凸圆台是其最外端的一段圆弧轮廓，该圆弧轮廓与柔性铰链的直线颈部的外轮廓两条平行线相接，两条平行线之间的距离小于圆弧轮廓的圆形直径。
4.根据权利要求3所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述柔性铰链包括有四个凸圆台，四个凸圆台的圆弧轮廓的顶圆两两相对，动块相应设有四个与柔性铰链所设四个凸圆台相对应的凹槽。
5.根据权利要求4所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述柔性铰链所设的四个凸圆台相对于压电陶瓷的中轴线对称分布，一边一对，共两对，呈“工”字形布局。
6.根据权利要求5所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述动块所设的凹槽包括 有圆弧段及直线段，其中凹槽的圆弧段能紧紧包裹柔性铰链的凸圆台，凹槽的直线段紧紧夹持柔性铰链的直线颈部。
7.根据权利要求2至6任一项所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述柔性铰链所设的凸圆台是其最外端的一段超过180度的圆弧轮廓；上述柔性铰链的直线颈部包括有主杆部及铰链部,铰链部的宽度小于主杆部的宽度。
8.根据权利要求7所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述框架的后梁上设有预应力螺栓孔，预应力螺栓孔上安装有能调节压电陶瓷预应力的预应力调节螺栓。
9.根据权利要求8所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述动块通过刀座固定孔及螺钉连接刀座，金刚石刀具被固定在刀座上。
10.根据权利要求9所述的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，其特征在于上述动块的端面上设有四个贯通的柔性铰链固定孔，柔性铰链的厚度方向也有两个相应的通孔，动块通过所设的柔性铰链固定孔及连接件固定在柔性铰链所设的通孔上。
专利摘要本实用新型是一种柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器。包括有柔性铰链、动块、压电陶瓷、框架，其中柔性铰链安装在框架的一端，且柔性铰链与动块连接，压电陶瓷安装在框架的中轴线位置上，且压电陶瓷的一端与动块的一端连接，压电陶瓷的另一端支承在框架另一端所设的后梁上，动块的另一端与刀座连接，金刚石刀具安装在刀座上，动块在柔性铰链的支撑下能相对于框架作往复运动，金刚石刀具能跟随动块而运动。本实用新型柔性铰链易于安装和拆卸，以便于调整和更换，本实用新型是一种安装方便，更换容易，设计合理，方便实用的柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器。
文档编号B23Q5/28GK203125230SQ20132017430
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月9日 优先权日2013年4月9日
发明者李克天, 陈新, 陈新度, 刘强, 周欢伟 申请人:广东工业大学