一种可拆卸柔性板簧的超长行程快刀伺服器及机床的制作方法

本发明涉及一种超长行程快刀伺服器，尤其涉及一种可拆卸柔性板簧的超长行程快刀伺服器及包括该快刀伺服器的机床。

背景技术：

复杂曲面零件，如非旋转光学零件和非圆截面零件，已在航空航天、国防工业、精密仪器、汽车、船舶等行业中得到日益广泛应用。快速刀具伺服，也称快刀伺服，是加工此类复杂曲面零件的关键技术。快刀伺服技术通过在非圆数控车削和非轴对称车削机床上安装快刀伺服单元，机床的主轴带动工件旋转，车削刀具在快刀伺服单元的带动下沿工件的径向或者轴向进行直线往复运动，从而加工出零件的非圆截面轮廓或非轴对称端面。

在现有技术中公开了一种柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，通过可拆卸更换的柔性铰链单元作为导向，以压电陶瓷作为驱动机构。该发明采用可更换的柔性铰链，解决了柔性铰链的损坏更换问题。但机构采用直圆铰链，驱动器采用压电陶瓷，其行程仅有行程为数十微米。另外，该发明将柔性铰链改为装配式结构时，没有考虑装配制造过程中的误差会极大的限制柔性铰链的使用精度。

在现有技术中公开了一种快刀伺服装置，包括音圈电机和气浮导轨，其中音圈电机作为驱动机构，气浮导轨导向。该装置能够实现大行程的输出，但系统中引入了气浮装置，增加了装置的复杂性。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种可拆卸柔性板簧的超长行程快刀伺服器，以柔性板簧结构作为导向，音圈电机驱动，实现快刀伺服器的大行程输出，同时实现柔性板簧单元的可拆卸更换，解决空间布置的柔性铰链的加工难度大的问题，另外，考虑可拆卸板簧单元在安装时的误差消除问题，提高使用精度。

本发明采用的技术方案是：

一种可拆卸板簧的超长行程快刀伺服器，包括驱动机构、可拆卸柔性板簧机构、连接座、固定座；

所述的连接座的一侧与驱动机构的输出端相连，连接座的另一侧用于与刀具座相连；连接座的外周方向包括四个连接部，四个连接部通过四个可拆卸柔性板簧机构与所述的固定座相连，每个可拆卸柔性板簧机构包括第一连接部、第二连接部，所述的第一连接部、第二连接部之间通过柔性板簧相连，第一连接部与连接座相连，第二连接部与固定座相连。

进一步的，所述驱动机构采用音圈电机驱动器，能实现毫米级的位移输出。

进一步的，所述音圈电机定子安装在固定座上，动子部分与连接座相连。

进一步的，所述连接座为十字形结构，其上安装有音圈电机动子部分、刀具座、可拆卸柔性板簧单元。

进一步的，所述连接座与音圈电机及刀具座的连接通过螺纹连接实现。

进一步的，所述连接座的四个连接部开有槽口，通过槽口与可拆卸柔性板簧的第一连接部配合连接，再通过螺栓连接紧固。

进一步，所述的第一连接部为一个凸台结构；在所述的凸台结构上设置有通孔，通过螺栓紧固与连接座配合。

进一步的，所述的第二连接部设有切口铰链结构，所述的柔性板簧的端部通过切口铰链结构与第二连接部相连，可实现柔性板簧单元末端的微动调节，即通过旋紧螺栓调节柔性板簧单元末端移动从而对柔性板簧施加应力调节安装制造误差。

进一步的，所述可拆卸柔性板簧单元中间位置每组设置有两片板簧，用以实现快刀伺服器的大行程输出。

进一步的，所述可拆卸柔性板簧单元的第二连接部通过螺栓连接安装在固定座上。

进一步的，所述可拆卸柔性板簧单元成十字形布置安装，保证各向承载刚度。

进一步的，所述刀具座上安装有车削刀具，刀具座安装在连接座上。

进一步的，所述固定座为分体式结构，包括底板、上板、左右侧板和电机座，电机座上安装有音圈电机定子，固定座与可拆卸柔性板簧连接处设置有槽口和螺纹孔等结构。

本发明的有益效果为：

1.采用音圈电机和柔性板簧结构，能实现快刀伺服器的大行程输出。

2.采用可拆卸的柔性板簧单元，一方面解决空间布置的柔性板簧加工难度大问题，另一方面便于柔性板簧的拆卸更换问题，以满足实际应用中对导向机构的刚度、固有频率等参数进行调整，实现机构的互换性。

3.可拆卸柔性板簧单元一端的凸台与连接座中的槽口配合，通过螺栓旋紧，二者可实现紧密安装。

4.可拆卸柔性板簧单元与固定座连接端设置有切口铰链结构，旋紧螺栓可对柔性板簧施加应力，可调节柔性板簧的刚度，消除制造装配误差对柔性板簧性能的影响。

5.柔性板簧单元成十字型布置，保证了快刀伺服器的承载刚度，满足切削加工要求。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为本发明的整体系统示意图；

图2为本发明连接座结构示意图；

图3为本发明可拆卸柔性板簧单元结构示意图；

其中，101、固定座底板，102、固定座左侧板，103、固定座上板，104、固定座右侧板，105电机座，2、可拆卸柔性板簧单元，3、金刚石车刀，4、刀具座，5、连接座，601、音圈电机动子，602、音圈电机定子，501、螺栓孔，502、螺栓孔，503、槽口，201、凸台，202、螺栓孔，203、柔性板簧，204、直圆铰链，205、螺栓孔。

具体实施方案

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

正如背景技术所介绍的，在现有技术中公开了一种柔性铰链可拆卸更换的快刀伺服器，通过可拆卸更换的柔性铰链单元作为导向，以压电陶瓷作为驱动机构。该发明采用可更换的柔性铰链，解决了柔性铰链的损坏更换问题。但机构采用直圆铰链，驱动器采用压电陶瓷，其行程仅有行程为数十微米。另外，该发明将柔性铰链改为装配式结构时，没有考虑装配制造过程中的误差会极大的限制柔性铰链的使用精度。在现有技术中还公开了一种快刀伺服装置，包括音圈电机和气浮导轨，其中音圈电机作为驱动机构，气浮导轨导向。该装置能够实现大行程的输出，但系统中引入了气浮装置，增加了装置的复杂性。为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种可拆卸柔性板簧的超长行程快刀伺服器。

本申请的一种典型的实施方式中，如图1-图3所示，提供了一种可拆卸柔性板簧的超长行程快刀伺服器，包括驱动机构、可拆卸柔性板簧机构2、金刚石车刀3、连接座5、固定座等机构。

如图1所示，本实施例中的固定座包括固定座底板101、固定座左侧板102、固定座上板103、固定座右侧板104以及电机座105，固定座各部分通过螺栓连接固连在一起形成了一个矩形框架结构，该矩形框架结构用于安装驱动机构。在其他实施例中，固定座还可以为一体成型的框架结构，或者是考虑安装的便捷问题，还可以是部分侧板一体成型。

进一步的，为了实现固定座与可拆卸柔性板簧单元2之间的连接，所述的固定座各部分和可拆卸柔性板簧单元2连接处均设置有槽口结构，便于配合安装。

进一步的，本实施例中的所述驱动机构采用音圈电机驱动器，包括音圈电机动子601和音圈电机定子602，能实现毫米级的位移输出。音圈电机动子601与连接座5相连，所述音圈电机定子602安装在电机座105上。

进一步的，本实施例中的连接座5为十字形结构，其上安装有音圈电机动子部分601、刀具座4、可拆卸柔性板簧单元2。连接座5与刀具座4通过螺纹孔401以螺纹连接。

连接座为十字形结构，其外周方向包括四个连接部，四个连接部通过四个可拆卸柔性板簧机构与所述的固定座相连；

进一步的，连接座5的四个连接部上均开有槽口503，通过槽口503与可拆卸柔性板簧2的凸台201配合，再用螺栓孔502、螺栓孔202以及音圈电机动子上的螺纹孔连接紧固。

如图3所示，可拆卸柔性板簧单元2设置四个，每个可拆卸柔性板簧机构2均包括第一连接部、第二连接部，所述的第一连接部、第二连接部之间通过柔性板簧203相连，第一连接部与连接座相连，第二连接部与固定座相连。

第一连接部为凸台201，凸台201与连接座5上的槽口503配合，凸台201设置有通孔202。

可拆卸柔性板簧2的中间位置为两片柔性板簧203，用以实现快刀伺服器的大行程输出；柔性板簧203通过切口铰链结构与第二连接部相连，在本实施例中，给出了一种直圆铰链204结构。

所述可拆卸柔性板簧单元2的第二连接部设置有切口铰链结构，例如图中的直圆铰链204，切口铰链处有螺栓孔205，螺栓穿过螺栓孔205，将可拆卸柔性板簧2连接安装在固定座上，即通过旋紧螺栓，可使切口铰链微动，从而对柔性板簧203施加拉应力，从而调节柔性板簧203的刚度及固有频率特性，进而调节安装制造误差。

所述四组可拆卸柔性板簧单元2成十字形布置安装，从而实现最优承载刚度。保证了快刀伺服器的承载刚度，满足切削加工要求。

进一步的，刀具座4上安装有金刚石刀具3，刀具座4安装在连接座5上。

本发明公开的可拆卸柔性板簧的超长行程快刀伺服器可以应用在很多领域，例如在航空航天、国防工业、精密仪器、汽车、船舶等行业中；快刀伺服器可以安装在数控车床上，机床的主轴带动工件旋转，车削刀具在快刀伺服单元的带动下沿工件的径向或者轴向进行直线往复运动，从而加工出零件的非圆截面轮廓或非轴对称端面。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。