一种用于变椭圆活塞加工的微进给机构的制作方法

文档序号:3049386阅读:260来源:国知局
专利名称:一种用于变椭圆活塞加工的微进给机构的制作方法
技术领域
本发明涉及一种变椭圆活塞加工设备,尤其是涉及一种用于变椭圆活塞加工的微 进给机构。
背景技术
21世纪,随着科学技术的飞跃发展,现代制造业正以崭新的面貌出现在世人面前。 为了满足各领域对产品和装备加工精度和表面质量的要求,精密加工和超精密加工技术迅 速发展,成为现代航空航天、微电子、光学、机器人、生物、医学及遗传工程等先进技术发展 的基础;同时也成为制造惯性仪表、天文望远镜、磁盘、⑶(光盘)、VTR(录像头)、激光打印 机、光学医疗仪器等技术密集型产品的关键技术。超精密加工技术由20世纪60年代初期 形成至今,其加工精度已由1 0. 5 μ m发展到0. 05 0. 005 μ m的水平,进入了纳米加工 精度时代。变椭圆活塞加工是超精密加工中一种重要的加工方式,主要用于加工金属平面反 射镜、非球曲面光学透镜等的超精表面。要实现变椭圆活塞加工,除需要配备超精密车床、 高精度测量设备及锋利的金刚石刀具外,采用高精度的微进给机构,在很大程度上提高了 超精密加工所能达到的精度水平。微进给机构一般指行程范围为毫米级,位移分辨率及定位精度达到纳米级(甚至 亚纳米级)的位移机构。微进给机构通常由微位移器和精密导轨两部分组成,其技术研究 不仅关系到超精密车床研制,而且是精密机械、微电子、生物工程等多种学科赖以发展的基 础。如随着微电子技术向大规模集成电路(LSI)和超大规模集成电路(VLSI)方向发展, 线条越来越细化,16KM动态RAM线宽已缩小到0. 07 μ m左右,对于相应的工艺设备(如图形 发生器、分步重复照相机、光刻机、电子束和X射线曝光机及其检测设备等)提出了更高的 要求,要求这些设备的定位精度为线宽的1/3 1/5,即亚微米甚至纳米级的精度。可见,微 进给技术是实现纳米级加工精度和提高各学科水平的关键所在。因此,开展微进给机构的 研究非常有必要而且具有广阔的应用前景。中国专利CN2344115公开一种车削椭圆或变椭圆活塞机构,它包括床体、电机,床 鞍上增装二层拖板,拖板的滑导与床鞍的滑导相垂直,一个椭圆靠模座装在床鞍中部,在靠 模轴的下端装有伞齿轮,它与光杆上的伞齿轮相啮合,靠模轴的中部装有椭圆靠模或变椭 圆靠模,它与安装在第二层拖板上的靠轮相接触,并进行摩擦传动。工作时,工件作旋转运 动,车刀按椭圆或变椭圆规律作径向进给变化,把工件车削成椭圆或变椭圆形状。中国专利CN2100493公开一种95型柴油发动机用活塞,可用于单缸柴油发动机, 也可用于多缸柴油发动机。活塞裙部是中凸变径椭圆的结构形状,其规律为从裙部底端向 上长径由小变大再变小,短径为由大变小,并且减小配缸间隙。达到活塞裙部接触面均勻, 有足够的承压面积承受活塞受到的侧推力保证活塞运动平稳,并能形成均勻的油膜,减小 阻力,减少了不必要的功率损失。中国专利CN2085702公开一种万能磨刀机微进给机构,该机构由装配于万能磨刀机主轴B左端的手把、刻度圈、螺母、螺杆、端盖、盖、挡圈组成的微进给装置及装配于磨刀 机体上的止紧螺钉、双螺套、销子组成的主轴套A松开、止紧装置构成。

发明内容
本发明的目的在于提供一种不仅具有起动推力较大、传动刚度较高、动态响应较 快、定位精度较高等优点,而且采用零传动,可消除传统的螺杆间隙误差的用于变椭圆活塞 加工的微进给机构。本发明设有基座、柔性铰链、2个限位开关、光栅尺定尺、光栅尺动尺、固定块、转接 盘、音圈电机动子、音圈电机定子、传动轴、碟形弹簧、端盖和滚动轴承。柔性铰链和光栅尺定尺固定在基座上,光栅尺动尺固定在固定块上并通过固定块 与柔性铰链相连接,2个限位开关固定在设于基座上的方形凸台顶部,音圈电机动子与转接 盘固定,音圈电机定子固定在基座的后壁上,传动轴固定在转接盘上,转接盘固定在柔性铰 链上,传动轴后部设有4个蝶形弹簧,2个滚动轴承穿过传动轴与设于基座后壁上的通孔并 通过过盈配合固定,端盖固定在基座上。所述柔性铰链通过螺钉固定在基座上。所述音圈电机动子与转接盘固定,可采用 内六角螺钉固定。所述传动轴固定在转接盘上,可采用传动轴通过紧固螺钉固定在转接盘 上。工作时,系统控制音圈电机使其进行进给运动,在进给运动过程中,音圈电机动子 往进给方向运动,转接盘也随之运动,由于转接盘与柔性铰链相固连,因此柔性铰链也往进 给方向运动。此外,由于传动轴也与转接盘连接,因此传动轴也做相同的运动。由于系统在 做高频进给运动时会产生振动,因此碟形弹簧发挥了减振的作用。基座凸台顶部有2个限 位开关,对其进行限位,还有光栅尺,实现对其运动的反馈。由此可见,本发明具有以下突出优点1)高频响应。由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝 杠等),国在线使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。2)精度高。由于采用音圈电机驱动,取消了因丝杠等机械机构产生的传动间隙和 误差,因此减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差,通过直线位置检测反馈控 制,即可大大提高机床的定位精度。3)动刚度高。由于采用“直接驱动”,因此避免了启动、变速和换向时因中间传动 环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。4)不仅速度快、加减速过程短,而且可以实现较大的推力。5)加工对象可选范围大。由于采用音圈电机驱动,因此可以实现较大的行程量。6)利用本发明在变椭圆活塞加工加工当中可以实现高速的进给,使其加工精度得 到很大的提高。


图1是本发明实施例的结构组成示意图。图2为本发明实施例的结构组成俯视图。图3是图2的A-A剖视图。
4
图4为本发明实施例的结构组成主视图。图5为本发明实施例中柔性铰链的结构组成示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步的说明。参见图1 5,本发明实施例设有基座1、柔性铰链2、限位开关3、光栅尺定尺4、光 栅尺动尺5、固定块6、转接盘7、音圈电机动子8、音圈电机定子9、传动轴10、碟形弹簧11、 端盖12、滚动轴承13和紧固螺钉14。柔性铰链2通过6个螺钉固定在基座1上,光栅尺定尺4固定在基座1上,光栅尺 动尺5固定在固定块6上并通过固定块6与柔性铰链2相连接,基座1上的方形凸台顶部 固定有2个限位开关3,音圈电机动子8与转接盘7采用内六角螺钉固定,音圈电机定子9 固定在基座1的后壁上,传动轴10通过紧固螺钉14固定在转接盘7上,并且转接盘7固定 在柔性铰链2上,传动轴3的后部有4个蝶形弹簧11通过轴肩和端盖12实现其定位,2个 滚动轴承13穿过传动轴与基座1的后壁上的孔通过过盈配合来固定,端盖12固定在基座 1上。工作时,系统控制音圈电机8、9使其进行进给运动,在进给运动过程中,音圈电机 动子8往进给方向运动,转接盘7也随之运动,由于转接盘7与柔性铰链2相固连,因此柔 性铰链2也往进给方向运动。此外,由于传动轴10也与转接盘7连接,因此传动轴10也做 相同的运动。由于系统在做高频进给运动时会产生振动,因此碟形弹簧11就发挥了减振的 作用。基座1凸台顶部有2个限位开关3,对其进行限位,还有光栅尺定尺4和光栅尺动尺 5,实现对其运动的反馈。
权利要求
1.一种用于变椭圆活塞加工的微进给机构,其特征在于设有基座、柔性铰链、2个限位 开关、光栅尺定尺、光栅尺动尺、固定块、转接盘、音圈电机动子、音圈电机定子、传动轴、碟 形弹簧、端盖和滚动轴承;柔性铰链和光栅尺定尺固定在基座上,光栅尺动尺固定在固定块上并通过固定块与柔 性铰链相连接,2个限位开关固定在设于基座上的方形凸台顶部,音圈电机动子与转接盘 固定,音圈电机定子固定在基座的后壁上,传动轴固定在转接盘上,转接盘固定在柔性铰链 上,传动轴后部设有4个蝶形弹簧,2个滚动轴承穿过传动轴与设于基座后壁上的通孔并通 过过盈配合固定,端盖固定在基座上。
2.如权利要求1所述的一种用于变椭圆活塞加工的微进给机构,其特征在于所述柔性 铰链通过螺钉固定在基座上。
3.如权利要求1所述的一种用于变椭圆活塞加工的微进给机构,其特征在于所述音圈 电机动子采用内六角螺钉与转接盘固定。
4.如权利要求1所述的一种用于变椭圆活塞加工的微进给机构,其特征在于所述传动 轴通过紧固螺钉固定在转接盘上。
全文摘要
一种用于变椭圆活塞加工的微进给机构,涉及一种变椭圆活塞加工设备。设有基座、柔性铰链、限位开关、光栅尺定尺、光栅尺动尺、固定块、转接盘、音圈电机动子、音圈电机定子、传动轴、碟形弹簧、端盖和滚动轴承。柔性铰链和光栅尺定尺固定在基座上,光栅尺动尺固定在固定块上并与柔性铰链连接,限位开关固定在设于基座上的凸台顶部;音圈电机动子与转接盘固定,定子固定在基座的后壁上;传动轴固定在转接盘上,转接盘固定在柔性铰链上,传动轴后部设有蝶形弹簧,滚动轴承穿过传动轴与设于基座后壁上的通孔并固定,端盖固定在基座上。不仅具有起动推力大、传动刚度高、动态响应快、定位精度高等优点,而且采用零传动,可消除传统的螺杆间隙误差。
文档编号B23Q17/24GK102091962SQ201110038720
公开日2011年6月15日 申请日期2011年2月16日 优先权日2011年2月16日
发明者张东旭, 王春锦, 郭隐彪, 黄海滨 申请人:厦门大学
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1