主轴支座(1-5)的竖直面上开有四个沉头孔，用于与外部进行支撑固定； 主轴夹紧轴套(1-9)为薄壁轴套结构，其一侧开有通槽，主轴紧定螺钉(1-12)放置于该通槽内；主轴夹紧轴套(1-9)位于高精度回转主轴(1-8)和传感器弹性体(1-2)之间的间隙内，并由主轴紧定螺钉(1-12)锁紧； 弹簧夹头(1-11)的一端与高精度回转主轴(1-8)的另一端螺纹连接；研磨工具(1-10)的顶端深入弹簧夹头(1-11)内，且由弹簧夹头(1-11)夹紧； 四片X方向电阻应变片(1-1)均粘贴于传感器弹性体(1-2)的下半部分的两个侧面上，每个侧面的中间位置各粘贴两片； 四片Y方向电阻应变片(1-13)均粘贴于传感器弹性体(1-2)的上半部分的两个侧面上，每个侧面的中间位置各粘贴两片； 坐标测针(1-14)位于弹簧夹头(1-11)内，且由弹簧夹头(1-11)夹紧；坐标测针(1-14)与研磨工具(1-10)之间的距离为3mm?5mm;坐标测针(1_14)用于测量挠性接头的细颈尺寸、方位及接触力的大小，并将挠性接头的细颈尺寸、方位及接触力的大小发送至动态电阻应变仪(12)。3.根据权利要求2所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，传感器弹性体(1-2)包括X方向一号梁(1-2-1)、Χ方向二号梁(1-2-2)、一号螺纹孔(1-2-3)、沿X方向的通槽(1-2-4)、二号螺纹孔(1-2-5)、Y方向一号梁(1_2_6)、沿Y方向的通槽(1-2-7)、Y方向二号梁(1-2-8)、薄壁(1-2-9)、通孔(1_2_10)、U型工艺槽口(1-2-11)； 传感器弹性体(1-2)上沿两个相邻的竖直面上切割出通槽，分别为沿X方向的通槽(1-2-4)和沿Y方向的通槽(1-2-7);通槽与传感器弹性体(1-2)的外表面距离最近的位置形成厚度为0.5mm的薄壁(1-2-9); 沿X方向的通槽(1-2-4)与传感器弹性体(1-2)的体身构成两个梁，分别为X方向一号梁(1-2-1)和X方向二号梁(1-2-2)，且两个梁相互平行，构成X方向的平行梁结构； 沿Y方向的通槽(1-2-7)与传感器弹性体(1-2)的体身构成两个梁，分别为Y方向一号梁(1-2-6)和Y方向二号梁(1-2-8)，且两个梁相互平行，构成Y方向的平行梁结构；传感器弹性体(1-2)的底部加工有两个U型工艺槽口(1-2-11)，用于粘贴X方向电阻应变片(1-1)和Y方向电阻应变片(1-13); 传感器弹性体(1-2)中间开有通孔(1-2-10)，用于安装高精度回转主轴(1-8);传感器弹性体(1-2)的侧面开有一号螺纹孔(1-2-3)，用于安装传感器安装螺钉(1-7);传感器弹性体(1-2)的底面开有二号螺纹孔(1-2-5)，用于安装主轴紧定螺钉(1-12)ο4.根据权利要求3所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，ΧΥ正交精密位移台(6)包括上平台(6-1)、X方向防尘罩(6-2)、Υ方向防尘罩(6-3)、线缆拖链￠-4)、两个滚珠丝杠及支撑座￠-5)、光栅尺及读数头￠-6)、中平台(6-7)、Y方向直线导轨滑块￠-8)、光电接近限位开关￠-9)、Y方向伺服电机(6-10)、两根Υ方向直线导轨(6-11)、底板(6-12)、Χ方向伺服电机(6-13)、Χ方向直线导轨滑块(6_14)和两根X方向直线导轨(6-15)； 上平台(6-1)位于X方向直线导轨滑块(6-14)上； X方向直线导轨滑块(6-14)位于X方向直线导轨(6-15)上，且沿X方向直线导轨(6-15)滑动；两根X方向直线导轨(6-15)平行于X轴设置，且安装于中平台(6-7)上；中平台(6-7)位于Υ方向直线导轨滑块(6-8)上； Y方向直线导轨滑块(6-8)位于Υ方向直线导轨(6-11)上，且沿Υ方向直线导轨(6-11)滑动；两根Υ方向直线导轨(6-11)平行于Υ轴设置，且安装于底板(6-12)上； X方向伺服电机(6-13)和一个滚珠丝杠及支撑座(6-5)均位于中平台(6-7)和上平台(6-1)之间；Χ方向伺服电机(6-13)通过膜片式弹性联轴器与一个滚珠丝杠及支撑座(6-5)同轴连接，用于驱动中平台(6-7)沿X方向直线运动； Υ方向伺服电机(6-10)和另一个滚珠丝杠及支撑座(6-5)均位于中平台(6-7)和底座(6-12)之间；Υ方向伺服电机(6-10)通过膜片式弹性联轴器与另一个滚珠丝杠及支撑座(6-5)同轴连接，用于驱动中平台(6-7)沿Υ方向直线运动； 光栅尺及读数头￠-6)中的光栅尺安装在上平台(6-1)和中平台￠-7)的侧面；光栅尺及读数头出-6)中的读数头安装在中平台(6-7)和底板￠-12)上； X方向防尘罩(6-2)用于盖住X方向伺服电机(6-13)和一个滚珠丝杠及支撑座(6-5)；Y方向防尘罩(6_3)Υ方向伺服电机(6-10)和另一个滚珠丝杠及支撑座(6-5)； 伺服电机驱动器及电源模块(8)的伺服电机驱动器的驱动信号输入输出端通过线缆拖链(6-4)与Υ方向伺服电机(6-10)和X方向伺服电机(6-13)的驱动信号输出输入端连接；光电接近限位开关(6-9)位于X方向直线导轨￠-15)和Y方向直线导轨(6-11)上，用于限制X方向直线导轨滑块(6-14)或Y方向直线导轨滑块(6-8)滑出直线导轨。5.根据权利要求4所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，直驱分度模块(7)包括20位增量式旋转编码器(7-1)、伺服电机(7-2)、安装座(7-3)、交叉滚柱轴环(7-4)、弹簧夹头座(7-5)、直驱分度模块的底板(7-6)、高精度回转分度轴(7-7)和挠性接头(7-8); 20位增量式旋转编码器(7-1)的一端连接伺服电机驱动器及电源模块(8)的伺服电机驱动器；20位增量式旋转编码器(7-1)的另一端与伺服电机(7-2)的一端同轴连接；伺服电机(7-2)的另一端安装在安装座(7-3)的一侧，交叉滚柱轴环(7-4)通过六个沉头螺钉固定安装在安装座(7-3)的另一侧，且伺服电机(7-2)的输出轴与交叉滚柱轴环(7-4)的内环相连接； 高精度回转分度轴(7-7)套接在交叉滚柱轴环(7-4)上，且二者同轴； 弹簧夹头座(7-5)通过三个螺钉固定在高精度回转分度轴(7-7)的内环内，且弹簧夹头座(7-5)的轴线与高精度回转分度轴(7-7)的回转轴线同轴； 挠性接头(7-8)安装在弹簧夹头座(7-5)上； 安装座(7-3)固定在直驱分度模块底板(7-6)上，直驱分度模块底板(7-6)用于完成与XY正交精密位移台(6)之间的连接。6.根据权利要求5所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，伺服电机驱动及电源模块(8)包括220V单相电源、第一伺服电机驱动器、第二伺服电机驱动器、第三伺服电机驱动器、第四伺服电机驱动器、一个步进电机驱动器、主电源空气开关、浪涌吸收器和24V-5V线性稳压电源； 220V单相电源的电源信号输出端连接空气开关的一端，空气开关的另一端连接浪涌吸收器的一端，浪涌吸收器的另一端同时连接第一伺服电机驱动器的一端、第二伺服电机驱动器的一端、第三伺服电机驱动器的一端、第四伺服电机驱动器的一端和24V-5V线性稳压电源的一端； 第一伺服电机驱动器的驱动信号输出端连接研磨主轴及测力模块(1)的主轴驱动用伺服电机(1-3)的驱动信号输入端； 第二伺服电机驱动器的驱动信号输出端连接XY正交精密位移台(6)的X方向伺服电机(6-13)的驱动信号输入端； 第三伺服电机驱动器的驱动信号输出端连接XY正交精密位移台￠)的Y方向伺服电机(6-10)的驱动信号输入端； 第四伺服电机驱动器的驱动信号输出端连接直驱分度模块(7)的伺服电机(7-2)的驱动信号输入端； 24V-5V线性稳压电源的电源输出端连接步进电机驱动器的电源输入端；步进电机驱动器的驱动信号输出端连接垂直运动轴(3)的驱动信号输入端。7.根据权利要求6所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，研磨主轴及测力模块(1)的转速为Orpm至3000rpm。8.根据权利要求7所述的一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，其特征在于，坐标测针(1-14)为红宝石的球形坐标测针。
【专利摘要】一种基于力反馈的挠性接头细颈研磨及测量一体化装置，涉及微细加工技术领域。解决了挠性接头零件难加工，且不能在加工过程中测量力的问题。研磨主轴及测力模块、垂直运动轴、XY正交精密位移台、直驱分度模块中的电机运转，共实现5个运动自由度，XY正交精密位移台实现水平方向上的两个自由度的运动，垂直运动轴完成上下运动，直驱分度模块完成高精度的分度回转运动，完成研磨。在研磨时产生的研磨力和接触力通过研磨主轴及测力模块中检测出来，工业控制计算机根据该研磨力信号和接触力信号的大小实时调整研磨主轴及测力模块、垂直运动轴、XY正交精密位移台、直驱分度模块的位置。它适用于其他研磨及测量。
【IPC分类】B24B37/34, B24B37/02, B24B49/02, B24B49/16, B24B37/27
【公开号】CN105269449
【申请号】CN201510822889
【发明人】王波, 丁飞, 张鹏, 周中奇
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2016年1月27日
【申请日】2015年11月23日