专利名称：：一种电致伸缩陶瓷挡块的制作方法
技术领域：
：本实用新型涉及一种电致伸缩陶瓷挡块，更确地说是用电致伸缩陶瓷电控微位移驱动器设计的一种新型挡块，取代原精密磨床给进终点的普通定位挡块，实现定位精密可调而且兼备精密加工的微幅进给与加工误差补偿功能。属于精密机械加工
技术领域：
。用于自动化精密加工机床中的进给终点多般采用挡块定位，这种定位可以得到相当高的精度，但在加工过程中是无法调节的。当挡块调节到加工所需的位置后随着加工循环次数的增加，刀具和磨具会逐渐磨损。因此，挡块就需要在仃止加工情况下重新调节。虽然可在自动进给装置中加设一套复杂的微量补偿装置以根据需要补偿这些磨损所造成的误差，但这样做结构复杂，投资较大。图1为一种典型的外园磨床的砂轮进给系统，图中1、单向快进油缸；2、丝杆；3、半螺帽；4、快进油缸的活塞；5、滚动轴承；6、挡块螺钉座；7、挡块螺钉，即普通定位挡块；8、传动轴；9、小齿轮；10、大齿轮。其基本原理是快进由单向快进油缸1实现，而工进由丝杆2，半螺帽3实现。快进油缸的活塞4通过一对滚动轴承5和丝杆2的右端连接，半螺帽3和砂轮架相连接，砂轮架用弹簧(未在图中标出)拉向右方，弹簧的拉力用作单向快进油缸的回程动力，同时消除了丝杆2和半螺帽3之间的间隙。快进时快进油缸通过轴承将丝杆2推向左方直到丝杆2的左端和拧紧在挡块螺钉座6上的挡块螺钉7接触，这时通过旋转进给手轮(未在图中示出)带动传动轴8，通过和传动轴键连接的小齿轮9带动与其啮合的大齿轮10最终通过丝杆2右端的花键转动丝杆，让半螺帽带动砂轮架实现工作进给。由此可见，工作进给实际上是通过手轮实现的，不但在传动链中存在误差，而且因手轮刻度分辨率仅为0．01毫米(直径)，要将工件的直径控制在0．01毫米以内需要很高的操作技巧，从而使加工精度受到限制。在精密金属机械加工特别是在连续加工过程如贯穿式无心外圆磨和双端面磨中，能否有一种新型挡块，它能克服现有挡块的缺点，这是众人所望的。本实用新型的目的是提供一种新型电致伸缩陶瓷挡块，它是采用电致伸缩陶瓷电控微位移驱动器设计，用于取代现有的挡块。所提供的电致伸缩陶瓷挡块可以通过改变激励电压精密设定挡块的定位位置，以补偿刀具、磨具的磨损；此外它还可实现刀具和磨具的微幅进给以实现高精度加工，特别由于其结构简单，易取代旧机床普通挡块，使机床升级换代。本实用新型提供的电致伸缩陶瓷挡块是由电致伸缩驱动器、外壳和压盖组成，具体结构示意图如图2所示。图中11、电致伸缩陶瓷驱动器；12、外壳；13、压盖；14、紧固法兰；15、绝缘胶；16、淬硬的接触块；17、小圆孔；18、外电源引线。驱动器11的固定端和紧固法兰14粘结，并通过这一紧固法兰14，使驱动器11和压盖13紧固在外壳12上。外壳12与驱动器11间的间隙是由富有弹性的绝缘胶15充满。驱动器的另一端和淬硬的接触块16粘结。挡块外壳两侧开有二个小圆孔17，外电源引线18穿入小圆孔17而与电致伸缩驱动器上的电极引出线相连接，驱动器11的伸长与缩短(即位移)由驱动器外接激励电压控制并通过接触块输出。作为电致伸缩陶瓷挡块的核心部件电致伸缩陶瓷驱动器11，(另案申请，申请号99116806．2)，它是由电致伸缩陶瓷制成33×33×0．4毫米的双电极的厚膜陶瓷元件，制成多层式全电极型的驱动器，以电并联位移串联的形式由外接电压激励而输出位移，其结构如图3所示。图中111、电致伸缩陶瓷片；112、外露端电极；113、绝缘胶；114、为电极引出线。这种驱动器具有位移大、抗力负载能力强，工作电压低的特点，能满足精密机械加工对挡块的设计要求。表1列出电致伸缩陶瓷挡块在实际磨床中的位移与电压关系测试结果，由此可看出，经过2-3次电压循环后电致伸缩陶瓷挡块随激励电压的回零性很好，虽然升、降压的位移有一定滞后性，但实际上不使用升压位移，而只使用降压位移，所以这种升、降压位移滞后并不重要。在实际使用条件下，即使用降压位移，在各恒定电压下电致伸缩陶瓷挡块的位移变化均在0．001毫米(即1μ)以内，说明在恒电压下其蠕变性很小，稳定性很好(表2)。另外在实际操作(降压)条件下，挡块位移在相同电压变化时的重复性亦是十分重要的。由表3可见，经4次重复试验，在相同电压变化间距本实用新型提供的电致伸缩挡块的位移重复误差(最大与最小之差)均在0．40微米以内，显示重复性极好。作为本实用新型的实施例是将图2所示的电致伸缩陶瓷挡块用于经过改装的砂轮进给系统。很方便地将图1的挡块螺钉7，即普通定位挡块用图2所示的电致伸缩陶瓷挡块19取代，如图4所示，图4其它标号与图1相同，当砂轮架快进使螺杆的左端和电致伸缩陶瓷挡块中的电致伸缩陶瓷驱动器的接触块接触，这时砂轮架的进给运动既可通过进给手轮来实现也可通过改变电致伸缩陶瓷驱动器的激励电压来实现。以一起始尺寸为22．570毫米的轴承工件，通过控制激励电压使电致伸缩挡块输出微幅位移从而引起磨削砂轮执行进给加工。示于表4的结果显示实际加工量和由挡块微幅位移通过砂轮执行的加工进给量两者有很好的一致性。在这实用加工过程中仅有二个加工点砂轮进给量与实际加工量相差大于1微米，这是由于本试验输入驱动器的电压直接使用电网电压而不经稳压由电压波动所至。其余各加工量(半径)与砂轮进给量误差均小于1微米，达到了很高的加工精度。表1电致伸缩陶瓷挡块的位移-电压滞后性、回零性室温18℃～20℃<tablesid="table1"num="001"><table>No．12345工作电压(V)升压位移(μm)降压位移(μm)升压位移(μm)降压位移(μm)升压位移(μm)降压位移(μm)升压位移(μm)降压位移(μm)升压位移(μm)降压位移(μm)09086．086．786．486．486．286．286．186．186．05089．481．886．281．285．981．185．781．485．680．810085．972．483．272．282．771．882．472．082．271．715077．861．873．861．072．860．972．360．871．960．520068．052．263．751．562．451．261．851．361．450．825059．146．055．144．753．744．053．543．852．843．230051．343．348．441．647．240．946．440．446．039．735044．542．542．640．641．539．940．939．340．338．636442．542．540．740．739．839．839．139．138．638．6</table></tables>表2电致伸缩陶瓷挡块的位移蠕变性室温21℃<tablesid="table2"num="002"><table>No．1234工作电压升压降压升压降压(V)到压3分钟到压3分钟到压3分钟到压3分钟085．885．984．785．185．185．184．484．55085．385．279．780．584．484．479．680．210082．482．170．771．481．281．070．771．415072．672．059．660．571．671．159．860．420062．061．350．350．661．260．450．151．025053．352．143．043．452．351．542．943．430045．845．340．140．245．244．639．939．835039．739．139．1／39．238．938．9／400／／／／／／／／</table></tables>表3实用操作(降电压)条件下陶瓷挡块位移(砂轮进给量)重复特性室温22℃～21℃</tables>表4实用加工精度测试室温26℃</tables>注*由置于机后的测微仪测得(一边加工一边测试)权利要求1.一种电致伸缩陶瓷挡块，其特征在于(1)由电致伸缩驱动器、外壳和后盖组成；(2)电致伸缩驱动器的固定端和紧固法兰粘结，并通过法兰，使驱动器和后盖紧固在外壳上；(3)挡块外壳两侧开有二个小圆孔，外电源引线穿过小圆孔与电致伸缩驱动器上的电极引线相连接。2.按权利要求1所述的电致伸缩陶瓷挡块，其特征在于所述的电致伸缩驱动器是由电致伸缩陶瓷片、外露端电极、绝缘胶及电极引出线构成。3.按权利要求1所述的电致伸缩陶瓷挡块，其特征在于所述的电致伸缩驱动器与外壳间的间隙由富有弹性的绝缘胶充填。4.按权利要求1所述的电致伸缩陶瓷挡块，其特征在于所述的电致伸缩驱动器的另一端和淬硬的接触块粘结。5.按权利要求1所述的电致伸缩陶瓷挡块，其特征在于所述的电致伸缩驱动器的位移由驱动器外接激励电压控制并通过接触块输出。6.按权利要求1、2、3、4所述的电致伸缩陶瓷挡块，其特征在于它可以方便地取代普通定位挡块；当砂轮架快进使螺旋杆的左端和电致伸缩挡块中的电致伸缩陶瓷驱动器接触块接触，可通过改变电致伸缩陶瓷驱动器的激励申压，实现砂轮架的进给。专利摘要本实用新型涉及一种电致伸缩陶瓷挡块,属于精密机械加工领域。它由电致伸缩驱动器、外壳和压盖组成,驱动器由电致伸缩陶瓷制成的多层式全电极型构成。驱动器的固定端通过紧固法兰与压盖紧固在外壳上,另一端和淬硬的接触块粘结,挡块外壳两侧开有二个小圆孔,外电源引线穿入小圆孔与驱动器的电极引出线相连接,本实用新型提供的挡块可取代现有的挡块,通过改变激励电压来精密设定挡块的定位位置,以补偿刀具、磨具的磨损,具有结构简单,易取代的特点。文档编号B24B49/00GK2412694SQ0021720公开日2001年1月3日申请日期2000年4月10日优先权日2000年4月10日发明者温保松,黄大旭,严鸿萍,马佳华申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所,上海合力机电工程有限公司