一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置的制造方法
專利名稱:一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，包括外殼、切削組件、Z向驅(qū)動組件、X向驅(qū)動組件、Y向驅(qū)動組件、機(jī)架；所述Z向驅(qū)動組件與Y向驅(qū)動組件構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；X、Y、Z三個(gè)方向驅(qū)動方式上采用壓電驅(qū)動器，導(dǎo)向方式采用柔性鉸鏈，實(shí)現(xiàn)了X、Y、Z三個(gè)方向上直線式高頻往返伺服運(yùn)動。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低、見效快，提高了定位精度和驅(qū)動精度。
【專利說明】
一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于超精密車削以及光學(xué)精密零件車削加工等技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]與傳統(tǒng)光學(xué)零件相比，光學(xué)自由曲面元件具有為光學(xué)設(shè)計(jì)者提供了更加自由靈活更具創(chuàng)新的設(shè)計(jì)空間，可將光學(xué)系統(tǒng)性能最大化，可使用更少的曲面實(shí)現(xiàn)更好的光學(xué)性能，減少了整體尺寸和重量，可實(shí)現(xiàn)功能集成，因此在LED照明、綠色能源、醫(yī)療、航天航空紅外線軍事遙感成像和半導(dǎo)體光刻等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有光學(xué)自由曲面超精密加工方法包括:成型加工和機(jī)械加工技術(shù)。機(jī)械加工技術(shù)主要包括研磨加工和切削加工，前者包括磨削和拋光；后者包括:基于快速刀具伺服或者慢速滑板伺服金剛石車削，金剛石飛切、微銑和金剛石微雕?；诳焖俚毒咚欧慕饎偸囅骶哂屑庸ぞ雀摺⒈砻尜|(zhì)量好、加工效率高、成本低，能夠一次裝夾成型等優(yōu)點(diǎn)，被國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界普遍認(rèn)為是最有發(fā)展前途的光學(xué)自由曲面創(chuàng)成方法。
[0003]中國專利(CN201310278229.7)提出一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置，采用三個(gè)音圈電機(jī)外加X向解耦裝置和Z向解耦裝置來驅(qū)動柔性鉸鏈裝置實(shí)現(xiàn)金剛石刀具在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的高頻直線運(yùn)動，并且主柔性鉸鏈?zhǔn)且粋€(gè)整體框架式結(jié)構(gòu)，將X向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Y向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Z向?qū)驒C(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)。
[0004]上述三自由度直線式快速刀具伺服裝置采用X向解耦裝置和Z向解耦裝置起到運(yùn)動的解耦作用，實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向運(yùn)動的獨(dú)立，然而這種方法額外增加了兩個(gè)解耦機(jī)構(gòu)使得整體復(fù)雜、生產(chǎn)成本上升;采用主柔性鉸鏈整體框架一體式結(jié)構(gòu)，將X向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Y向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Z向?qū)驒C(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在主柔性鉸鏈生產(chǎn)加工生產(chǎn)中難以實(shí)現(xiàn)。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的自由運(yùn)動而且不需要解耦裝置，并且整體結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)制造。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，包括外殼、切削組件、Z向驅(qū)動組件、X向驅(qū)動組件、Y向驅(qū)動組件、機(jī)架;所述Z向驅(qū)動組件與Y向驅(qū)動組件構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu);所述機(jī)架包括U型板、第一連桿、X方向?qū)驂K、第二連桿、固定板、底板、導(dǎo)向塊、平移副柔性鉸鏈、兩自由度柔性鉸鏈;所述固定板左右分布在底板上，與底板一體連接;所述第二連桿左右分布在固定板上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈與固定板連接;所述X方向?qū)驂K在第二連桿上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈與第二連桿連接;所述第一連桿左右分布在X方向?qū)驂K上方，通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈與X方向?qū)驂K連接;所述U型板與第一連桿通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈連接;所述導(dǎo)向塊位于機(jī)架中間，與兩自由度柔性鉸鏈一端連接;所述兩自由度柔性鉸鏈對稱分布在導(dǎo)向塊前后左右;所述兩自由度柔性鉸鏈的另一端與X方向?qū)驂K連接；所述外殼包括左板、蓋板、后板、右板、前板、窗口、M5螺釘;所述左板、右板通過M5螺釘連接在底板左右兩側(cè);所述前板、后板通過M5螺釘連接在底板上前后兩側(cè);所述蓋板通過M5螺釘與U型板連接;所述窗□位于前板上;所述切削組件包括刀架、金剛石刀具、M4螺釘、M2螺釘；所述刀架通過M4螺釘連接在導(dǎo)向塊上;所述金剛石刀具通過M2螺釘連接在刀架上;所述Z向驅(qū)動組件包括支撐板、M6螺釘、M3螺釘、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器、Z向電容傳感器;所述支撐板通過M5螺釘連接在X方向?qū)驂K上;所述Z向壓電陶瓷驅(qū)動器位于支撐板中間，通過M6螺釘與支撐板連接;所述Z向電容傳感器通過M3螺釘固定在支撐板;所述X向驅(qū)動組件包括立柱、L形板、M8螺釘、X向壓電驅(qū)動器、X向電容傳感器;所述立柱通過M8螺釘連接在底板上;所述L形板通過M8螺釘連接在立柱上;所述X向壓電驅(qū)動器通過M6螺釘固定在立柱上;所述X向電容傳感器通過M3螺釘固定在L形板上;所述Y向驅(qū)動組件包括Y向壓電驅(qū)動器、Y向電容傳感器;所述Y向壓電驅(qū)動器通過M6螺釘固定在X方向?qū)驂K上;所述Y向電容傳感器通過M3螺釘固定在X方向?qū)驂K上。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了快速刀具伺服裝置在X、Y、Z三個(gè)方向的直線運(yùn)動，適用于車削加工自由光學(xué)曲面；同時(shí)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，生產(chǎn)制造成本低。
【【附圖說明】
】
[0008]圖1是本實(shí)用應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置整體分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本實(shí)用外殼分解結(jié)構(gòu)不意圖；
[0010]圖3是本實(shí)用機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4是本實(shí)用X向驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5是本實(shí)用Z向驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖6是本實(shí)用切削組件和Y向驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中外殼1、切削組件2、Z向驅(qū)動組件3、X向驅(qū)動組件4、Y向驅(qū)動組件5、機(jī)架6、左板
1.0、蓋板1.1、后板1.2、右板1.3、前板1.4、窗口 1.40、Μ5螺釘1.5、Μ4螺釘2.0、刀架2.1、金剛石刀具2.2、Μ2螺釘2.3、支撐板3.0、Μ6螺釘3.1、Μ3螺釘3.2、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3、Z向電容傳感器3.4、立柱4.0丄形板4.1、18螺釘4.2、乂向壓電驅(qū)動器4.3、乂向電容傳感器4.4、丫向壓電驅(qū)動器5.0、Υ向電容傳感器5.1、U型板6.0、第一連桿6.1、Χ方向?qū)驂K6.2、第二連桿
6.3、固定板6.4、底板6.5、導(dǎo)向塊6.6、平移副柔性鉸鏈6.7、兩自由度柔性鉸鏈6.8。
【【具體實(shí)施方式】】
[0015]參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，本實(shí)用新型應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置包括外殼1、切削組件2、Ζ向驅(qū)動組件3、Χ向驅(qū)動組件4、Υ向驅(qū)動組件5、機(jī)架6;所述Z向驅(qū)動組件3與Y向驅(qū)動組件5構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件4構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu);所述機(jī)架6包括U型板6.0、第一連桿6.1、X方向?qū)驂K6.2、第二連桿6.3、固定板6.4、底板6.5、導(dǎo)向塊6.6、平移副柔性鉸鏈6.7、兩自由度柔性鉸鏈6.8;所述固定板6.4左右分布在底板6.5上，與底板6.5—體連接;所述第二連桿6.3左右分布在固定板6.4上方，通過前后兩平移副柔性鉸鏈6.7與固定板6.4連接;所述X方向?qū)驂K6.2在第二連桿6.3上方，通過前后兩平移副柔性鉸鏈6.7與第二連桿6.3連接;所述第一連桿6.1左右分布在X方向?qū)驂K6.2上方，通過兩平移副柔性鉸鏈6.7與X方向?qū)驂K6.2連接;所述U型板6.0與第一連桿6.1通過兩平移副柔性鉸鏈6.7連接;所述導(dǎo)向塊6.6位于機(jī)架6中間，與兩自由度柔性鉸鏈6.8—端連接；所述兩自由度柔性鉸鏈6.8對稱分布在導(dǎo)向塊6.6前后左右;所述兩自由度柔性鉸鏈6.8的另一端與X方向?qū)驂K6.2連接;所述外殼I包括左板1.0、蓋板1.1、后板1.2、右板1.3、前板
1.4、窗口 1.40、M5螺釘1.5;所述左板1.0、右板1.3通過M5螺釘1.5連接在底板6.5左右兩側(cè)；所述前板1.4、后板1.2通過M5螺釘1.5連接在底板6.5前后兩側(cè)；所述蓋板1.1通過M5螺釘1.5與U型板6.0連接;所述窗口 1.40位于前板1.4上;所述切削組件2包括刀架2.1、金剛石刀具2.2、M4螺釘2.0、M2螺釘2.3;所述刀架2.1通過M4螺釘2.0連接在導(dǎo)向塊6.6上;所述金剛石刀具2.2通過M2螺釘2.3連接在刀架2.1上；所述Z向驅(qū)動組件3包括支撐板3.0、M6螺釘3.1、M3螺釘3.2、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3、Z向電容傳感器3.4 ；所述支撐板3.0通過M5螺釘1.5連接在X方向?qū)驂K6.2上;所述Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3位于支撐板3.0中間，通過M6螺釘3.1與支撐板3.0連接;所述Z向電容傳感器3.4通過M3螺釘3.2固定在支撐板3.0;所述X向驅(qū)動組件4包括立柱4.0、L形板4.1、M8螺釘4.2、X向壓電驅(qū)動器4.3、X向電容傳感器4.4;所述立柱4.0通過M8螺釘4.2連接在底板6.5上;所述L形板4.1通過M8螺釘4.2連接在立柱4.0上;所述X向壓電驅(qū)動器4.3通過M6螺釘3.1固定在立柱4.0上;所述X向電容傳感器4.4通過M3螺釘3.2固定在L形板4.1上;所述Y向驅(qū)動組件5包括Y向壓電驅(qū)動器5.0、Y向電容傳感器5.1；所述Y向壓電驅(qū)動器5.0通過M6螺釘3.1固定在X方向?qū)驂K6.2上;所述Y向電容傳感器5.1通過M3螺釘3.2固定在X方向?qū)驂K6.2上。
[0016]本實(shí)用新型工作過程:X向壓電驅(qū)動器4.3輸入電壓，驅(qū)動X方向?qū)驂K6.2沿X水平方向平動，使位于X方向?qū)驂K6.2上的Z向驅(qū)動組件3、Y向驅(qū)動組件5沿X水平方向平動;Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3輸入電壓，驅(qū)動導(dǎo)向塊6.6沿著Z豎直方向運(yùn)動;Y向壓電驅(qū)動器5.0輸入電壓，驅(qū)動導(dǎo)向塊6.6沿著Y方向運(yùn)動;從而實(shí)現(xiàn)了三個(gè)方向的直線式運(yùn)動。在車削光學(xué)自由曲面的過程中，根據(jù)自由曲面的曲率變化，相應(yīng)的調(diào)節(jié)X、Y、Z三個(gè)方向的參數(shù)。
[0017]上述實(shí)施例是對實(shí)用新型的說明，不是對本實(shí)用新型的限定，任何對本實(shí)用新型簡單變換后的方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，其特征在于:包括外殼(I)、切削組件(2)、Z向驅(qū)動組件⑶、X向驅(qū)動組件⑷、Y向驅(qū)動組件(5)、機(jī)架(6);所述Z向驅(qū)動組件⑶與Y向驅(qū)動組件(5)構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件(4)構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu);所述機(jī)架(6)包括U型板(6.0)、第一連桿(6.1)、X方向?qū)驂K(6.2)、第二連桿(6.3)、固定板(6.4)、底板(6.5)、導(dǎo)向塊(6.6)、平移副柔性鉸鏈(6.7)、兩自由度柔性鉸鏈(6.8);所述固定板(6.4)左右分布在底板(6.5)上，與底板(6.5) —體連接;所述第二連桿(6.3)左右分布在固定板(6.4)上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)與固定板(6.4)連接;所述X方向?qū)驂K(6.2)在第二連桿(6.3)上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)與第二連桿(6.3)連接；所述第一連桿(6.1)左右分布在X方向?qū)驂K(6.2)上方，通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)與X方向?qū)驂K(6.2)連接;所述U型板(6.0)與第一連桿(6.1)通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)連接;所述導(dǎo)向塊(6.6)位于機(jī)架(6)中間，與兩自由度柔性鉸鏈(6.8)—端連接;所述兩自由度柔性鉸鏈(6.8)對稱分布在導(dǎo)向塊(6.6)前后左右;所述兩自由度柔性鉸鏈(6.8)的另一端與X方向?qū)驂K(6.2)連接;所述外殼(I)包括左板(1.0)、蓋板(1.1)、后板(1.2)、右板(I.3)、前板(I.4)、窗口(1.40)、M5螺釘(I.5);所述左板(I.0)、右板(I.3)通過M5螺釘(1.5)連接在底板(6.5)左右兩側(cè);所述前板(1.4)、后板(1.2)通過M5螺釘(1.5)連接在底板(6.5)前后兩側(cè);所述蓋板(1.1)通過M5螺釘(1.5)與U型板(6.0)連接;所述窗口(1.40)位于前板(1.4)上;所述切削組件(2)包括刀架(2.1)、金剛石刀具(2.2)、M4螺釘(2.0)、M2螺釘(2.3);所述刀架(2.1)通過M4螺釘(2.0)連接在導(dǎo)向塊(6.6)上;所述金剛石刀具(2.2)通過M2螺釘(2.3)連接在刀架(2.1)上;所述Z向驅(qū)動組件(3)包括支撐板(3.0)、M6螺釘(3.1)、M3螺釘(3.2)、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器(3.3)、Z向電容傳感器(3.4);所述支撐板(3.0)通過M5螺釘(1.5)連接在X方向?qū)驂K(6.2)上;所述Z向壓電陶瓷驅(qū)動器(3.3)位于支撐板(3.0)中間，通過M6螺釘(3.1)與支撐板(3.0)連接;所述Z向電容傳感器(3.4)通過M3螺釘(3.2)固定在支撐板(3.0);所述X向驅(qū)動組件(4)包括立柱(4.0)、L形板(4.1)、M8螺釘(4.2)、X向壓電驅(qū)動器(4.3)、X向電容傳感器(4.4);所述立柱(4.0)通過M8螺釘(4.2)連接在底板(6.5)上;所述L形板(4.1)通過M8螺釘(4.2)連接在立柱(4.0)上;所述X向壓電驅(qū)動器(4.3)通過M6螺釘(3.1)固定在立柱(4.0)上;所述X向電容傳感器(4.4)通過M3螺釘(3.2)固定在L形板(4.1)上;所述Y向驅(qū)動組件(5)包括Y向壓電驅(qū)動器(5.0)、Y向電容傳感器(5.1);所述Y向壓電驅(qū)動器(5.0)通過Μ6螺釘(3.1)固定在X方向?qū)驂K(6.2)上;所述Y向電容傳感器(5.1)通過M3螺釘(3.2)固定在X方向?qū)驂K(6.2)上。
【文檔編號】B23Q5/28GK205702462SQ201620310885
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】徐愛群, 吳禮瓊, 廖勝凱, 于海闊
【申請人】浙江科技學(xué)院, 徐愛群
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，包括外殼、切削組件、Z向驅(qū)動組件、X向驅(qū)動組件、Y向驅(qū)動組件、機(jī)架；所述Z向驅(qū)動組件與Y向驅(qū)動組件構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)；X、Y、Z三個(gè)方向驅(qū)動方式上采用壓電驅(qū)動器，導(dǎo)向方式采用柔性鉸鏈，實(shí)現(xiàn)了X、Y、Z三個(gè)方向上直線式高頻往返伺服運(yùn)動。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、成本低、見效快，提高了定位精度和驅(qū)動精度。
【專利說明】
一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于超精密車削以及光學(xué)精密零件車削加工等技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置。
【【背景技術(shù)】】
[0002]與傳統(tǒng)光學(xué)零件相比，光學(xué)自由曲面元件具有為光學(xué)設(shè)計(jì)者提供了更加自由靈活更具創(chuàng)新的設(shè)計(jì)空間，可將光學(xué)系統(tǒng)性能最大化，可使用更少的曲面實(shí)現(xiàn)更好的光學(xué)性能，減少了整體尺寸和重量，可實(shí)現(xiàn)功能集成，因此在LED照明、綠色能源、醫(yī)療、航天航空紅外線軍事遙感成像和半導(dǎo)體光刻等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)有光學(xué)自由曲面超精密加工方法包括:成型加工和機(jī)械加工技術(shù)。機(jī)械加工技術(shù)主要包括研磨加工和切削加工，前者包括磨削和拋光；后者包括:基于快速刀具伺服或者慢速滑板伺服金剛石車削，金剛石飛切、微銑和金剛石微雕?；诳焖俚毒咚欧慕饎偸囅骶哂屑庸ぞ雀摺⒈砻尜|(zhì)量好、加工效率高、成本低，能夠一次裝夾成型等優(yōu)點(diǎn)，被國際學(xué)術(shù)界和工業(yè)界普遍認(rèn)為是最有發(fā)展前途的光學(xué)自由曲面創(chuàng)成方法。
[0003]中國專利(CN201310278229.7)提出一種大行程三自由度直線式快速刀具伺服裝置，采用三個(gè)音圈電機(jī)外加X向解耦裝置和Z向解耦裝置來驅(qū)動柔性鉸鏈裝置實(shí)現(xiàn)金剛石刀具在X軸方向、Y軸方向和Z軸方向的高頻直線運(yùn)動，并且主柔性鉸鏈?zhǔn)且粋€(gè)整體框架式結(jié)構(gòu)，將X向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Y向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Z向?qū)驒C(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)。
[0004]上述三自由度直線式快速刀具伺服裝置采用X向解耦裝置和Z向解耦裝置起到運(yùn)動的解耦作用，實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向運(yùn)動的獨(dú)立，然而這種方法額外增加了兩個(gè)解耦機(jī)構(gòu)使得整體復(fù)雜、生產(chǎn)成本上升;采用主柔性鉸鏈整體框架一體式結(jié)構(gòu)，將X向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Y向?qū)驒C(jī)構(gòu)、Z向?qū)驒C(jī)構(gòu)構(gòu)成一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在主柔性鉸鏈生產(chǎn)加工生產(chǎn)中難以實(shí)現(xiàn)。
【【實(shí)用新型內(nèi)容】】
[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，實(shí)現(xiàn)三個(gè)方向的自由運(yùn)動而且不需要解耦裝置，并且整體結(jié)構(gòu)簡單，便于生產(chǎn)制造。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，包括外殼、切削組件、Z向驅(qū)動組件、X向驅(qū)動組件、Y向驅(qū)動組件、機(jī)架;所述Z向驅(qū)動組件與Y向驅(qū)動組件構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu);所述機(jī)架包括U型板、第一連桿、X方向?qū)驂K、第二連桿、固定板、底板、導(dǎo)向塊、平移副柔性鉸鏈、兩自由度柔性鉸鏈;所述固定板左右分布在底板上，與底板一體連接;所述第二連桿左右分布在固定板上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈與固定板連接;所述X方向?qū)驂K在第二連桿上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈與第二連桿連接;所述第一連桿左右分布在X方向?qū)驂K上方，通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈與X方向?qū)驂K連接;所述U型板與第一連桿通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈連接;所述導(dǎo)向塊位于機(jī)架中間，與兩自由度柔性鉸鏈一端連接;所述兩自由度柔性鉸鏈對稱分布在導(dǎo)向塊前后左右;所述兩自由度柔性鉸鏈的另一端與X方向?qū)驂K連接；所述外殼包括左板、蓋板、后板、右板、前板、窗口、M5螺釘;所述左板、右板通過M5螺釘連接在底板左右兩側(cè);所述前板、后板通過M5螺釘連接在底板上前后兩側(cè);所述蓋板通過M5螺釘與U型板連接;所述窗□位于前板上;所述切削組件包括刀架、金剛石刀具、M4螺釘、M2螺釘；所述刀架通過M4螺釘連接在導(dǎo)向塊上;所述金剛石刀具通過M2螺釘連接在刀架上;所述Z向驅(qū)動組件包括支撐板、M6螺釘、M3螺釘、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器、Z向電容傳感器;所述支撐板通過M5螺釘連接在X方向?qū)驂K上;所述Z向壓電陶瓷驅(qū)動器位于支撐板中間，通過M6螺釘與支撐板連接;所述Z向電容傳感器通過M3螺釘固定在支撐板;所述X向驅(qū)動組件包括立柱、L形板、M8螺釘、X向壓電驅(qū)動器、X向電容傳感器;所述立柱通過M8螺釘連接在底板上;所述L形板通過M8螺釘連接在立柱上;所述X向壓電驅(qū)動器通過M6螺釘固定在立柱上;所述X向電容傳感器通過M3螺釘固定在L形板上;所述Y向驅(qū)動組件包括Y向壓電驅(qū)動器、Y向電容傳感器;所述Y向壓電驅(qū)動器通過M6螺釘固定在X方向?qū)驂K上;所述Y向電容傳感器通過M3螺釘固定在X方向?qū)驂K上。
[0007]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了快速刀具伺服裝置在X、Y、Z三個(gè)方向的直線運(yùn)動，適用于車削加工自由光學(xué)曲面；同時(shí)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，生產(chǎn)制造成本低。
【【附圖說明】
】[0008]圖1是本實(shí)用應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置整體分解結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是本實(shí)用外殼分解結(jié)構(gòu)不意圖；
[0010]圖3是本實(shí)用機(jī)架結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖4是本實(shí)用X向驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖5是本實(shí)用Z向驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖6是本實(shí)用切削組件和Y向驅(qū)動組件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中外殼1、切削組件2、Z向驅(qū)動組件3、X向驅(qū)動組件4、Y向驅(qū)動組件5、機(jī)架6、左板
1.0、蓋板1.1、后板1.2、右板1.3、前板1.4、窗口 1.40、Μ5螺釘1.5、Μ4螺釘2.0、刀架2.1、金剛石刀具2.2、Μ2螺釘2.3、支撐板3.0、Μ6螺釘3.1、Μ3螺釘3.2、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3、Z向電容傳感器3.4、立柱4.0丄形板4.1、18螺釘4.2、乂向壓電驅(qū)動器4.3、乂向電容傳感器4.4、丫向壓電驅(qū)動器5.0、Υ向電容傳感器5.1、U型板6.0、第一連桿6.1、Χ方向?qū)驂K6.2、第二連桿
6.3、固定板6.4、底板6.5、導(dǎo)向塊6.6、平移副柔性鉸鏈6.7、兩自由度柔性鉸鏈6.8。
【【具體實(shí)施方式】】
[0015]參閱圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6，本實(shí)用新型應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置包括外殼1、切削組件2、Ζ向驅(qū)動組件3、Χ向驅(qū)動組件4、Υ向驅(qū)動組件5、機(jī)架6;所述Z向驅(qū)動組件3與Y向驅(qū)動組件5構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件4構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu);所述機(jī)架6包括U型板6.0、第一連桿6.1、X方向?qū)驂K6.2、第二連桿6.3、固定板6.4、底板6.5、導(dǎo)向塊6.6、平移副柔性鉸鏈6.7、兩自由度柔性鉸鏈6.8;所述固定板6.4左右分布在底板6.5上，與底板6.5—體連接;所述第二連桿6.3左右分布在固定板6.4上方，通過前后兩平移副柔性鉸鏈6.7與固定板6.4連接;所述X方向?qū)驂K6.2在第二連桿6.3上方，通過前后兩平移副柔性鉸鏈6.7與第二連桿6.3連接;所述第一連桿6.1左右分布在X方向?qū)驂K6.2上方，通過兩平移副柔性鉸鏈6.7與X方向?qū)驂K6.2連接;所述U型板6.0與第一連桿6.1通過兩平移副柔性鉸鏈6.7連接;所述導(dǎo)向塊6.6位于機(jī)架6中間，與兩自由度柔性鉸鏈6.8—端連接；所述兩自由度柔性鉸鏈6.8對稱分布在導(dǎo)向塊6.6前后左右;所述兩自由度柔性鉸鏈6.8的另一端與X方向?qū)驂K6.2連接;所述外殼I包括左板1.0、蓋板1.1、后板1.2、右板1.3、前板
1.4、窗口 1.40、M5螺釘1.5;所述左板1.0、右板1.3通過M5螺釘1.5連接在底板6.5左右兩側(cè)；所述前板1.4、后板1.2通過M5螺釘1.5連接在底板6.5前后兩側(cè)；所述蓋板1.1通過M5螺釘1.5與U型板6.0連接;所述窗口 1.40位于前板1.4上;所述切削組件2包括刀架2.1、金剛石刀具2.2、M4螺釘2.0、M2螺釘2.3;所述刀架2.1通過M4螺釘2.0連接在導(dǎo)向塊6.6上;所述金剛石刀具2.2通過M2螺釘2.3連接在刀架2.1上；所述Z向驅(qū)動組件3包括支撐板3.0、M6螺釘3.1、M3螺釘3.2、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3、Z向電容傳感器3.4 ；所述支撐板3.0通過M5螺釘1.5連接在X方向?qū)驂K6.2上;所述Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3位于支撐板3.0中間，通過M6螺釘3.1與支撐板3.0連接;所述Z向電容傳感器3.4通過M3螺釘3.2固定在支撐板3.0;所述X向驅(qū)動組件4包括立柱4.0、L形板4.1、M8螺釘4.2、X向壓電驅(qū)動器4.3、X向電容傳感器4.4;所述立柱4.0通過M8螺釘4.2連接在底板6.5上;所述L形板4.1通過M8螺釘4.2連接在立柱4.0上;所述X向壓電驅(qū)動器4.3通過M6螺釘3.1固定在立柱4.0上;所述X向電容傳感器4.4通過M3螺釘3.2固定在L形板4.1上;所述Y向驅(qū)動組件5包括Y向壓電驅(qū)動器5.0、Y向電容傳感器5.1；所述Y向壓電驅(qū)動器5.0通過M6螺釘3.1固定在X方向?qū)驂K6.2上;所述Y向電容傳感器5.1通過M3螺釘3.2固定在X方向?qū)驂K6.2上。
[0016]本實(shí)用新型工作過程:X向壓電驅(qū)動器4.3輸入電壓，驅(qū)動X方向?qū)驂K6.2沿X水平方向平動，使位于X方向?qū)驂K6.2上的Z向驅(qū)動組件3、Y向驅(qū)動組件5沿X水平方向平動;Z向壓電陶瓷驅(qū)動器3.3輸入電壓，驅(qū)動導(dǎo)向塊6.6沿著Z豎直方向運(yùn)動;Y向壓電驅(qū)動器5.0輸入電壓，驅(qū)動導(dǎo)向塊6.6沿著Y方向運(yùn)動;從而實(shí)現(xiàn)了三個(gè)方向的直線式運(yùn)動。在車削光學(xué)自由曲面的過程中，根據(jù)自由曲面的曲率變化，相應(yīng)的調(diào)節(jié)X、Y、Z三個(gè)方向的參數(shù)。
[0017]上述實(shí)施例是對實(shí)用新型的說明，不是對本實(shí)用新型的限定，任何對本實(shí)用新型簡單變換后的方案均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種應(yīng)用于超精密車削加工的三自由度裝置，其特征在于:包括外殼(I)、切削組件(2)、Z向驅(qū)動組件⑶、X向驅(qū)動組件⑷、Y向驅(qū)動組件(5)、機(jī)架(6);所述Z向驅(qū)動組件⑶與Y向驅(qū)動組件(5)構(gòu)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，該并聯(lián)結(jié)構(gòu)再與X向驅(qū)動組件(4)構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu);所述機(jī)架(6)包括U型板(6.0)、第一連桿(6.1)、X方向?qū)驂K(6.2)、第二連桿(6.3)、固定板(6.4)、底板(6.5)、導(dǎo)向塊(6.6)、平移副柔性鉸鏈(6.7)、兩自由度柔性鉸鏈(6.8);所述固定板(6.4)左右分布在底板(6.5)上，與底板(6.5) —體連接;所述第二連桿(6.3)左右分布在固定板(6.4)上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)與固定板(6.4)連接;所述X方向?qū)驂K(6.2)在第二連桿(6.3)上方，通過前后兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)與第二連桿(6.3)連接；所述第一連桿(6.1)左右分布在X方向?qū)驂K(6.2)上方，通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)與X方向?qū)驂K(6.2)連接;所述U型板(6.0)與第一連桿(6.1)通過兩個(gè)平移副柔性鉸鏈(6.7)連接;所述導(dǎo)向塊(6.6)位于機(jī)架(6)中間，與兩自由度柔性鉸鏈(6.8)—端連接;所述兩自由度柔性鉸鏈(6.8)對稱分布在導(dǎo)向塊(6.6)前后左右;所述兩自由度柔性鉸鏈(6.8)的另一端與X方向?qū)驂K(6.2)連接;所述外殼(I)包括左板(1.0)、蓋板(1.1)、后板(1.2)、右板(I.3)、前板(I.4)、窗口(1.40)、M5螺釘(I.5);所述左板(I.0)、右板(I.3)通過M5螺釘(1.5)連接在底板(6.5)左右兩側(cè);所述前板(1.4)、后板(1.2)通過M5螺釘(1.5)連接在底板(6.5)前后兩側(cè);所述蓋板(1.1)通過M5螺釘(1.5)與U型板(6.0)連接;所述窗口(1.40)位于前板(1.4)上;所述切削組件(2)包括刀架(2.1)、金剛石刀具(2.2)、M4螺釘(2.0)、M2螺釘(2.3);所述刀架(2.1)通過M4螺釘(2.0)連接在導(dǎo)向塊(6.6)上;所述金剛石刀具(2.2)通過M2螺釘(2.3)連接在刀架(2.1)上;所述Z向驅(qū)動組件(3)包括支撐板(3.0)、M6螺釘(3.1)、M3螺釘(3.2)、Z向壓電陶瓷驅(qū)動器(3.3)、Z向電容傳感器(3.4);所述支撐板(3.0)通過M5螺釘(1.5)連接在X方向?qū)驂K(6.2)上;所述Z向壓電陶瓷驅(qū)動器(3.3)位于支撐板(3.0)中間，通過M6螺釘(3.1)與支撐板(3.0)連接;所述Z向電容傳感器(3.4)通過M3螺釘(3.2)固定在支撐板(3.0);所述X向驅(qū)動組件(4)包括立柱(4.0)、L形板(4.1)、M8螺釘(4.2)、X向壓電驅(qū)動器(4.3)、X向電容傳感器(4.4);所述立柱(4.0)通過M8螺釘(4.2)連接在底板(6.5)上;所述L形板(4.1)通過M8螺釘(4.2)連接在立柱(4.0)上;所述X向壓電驅(qū)動器(4.3)通過M6螺釘(3.1)固定在立柱(4.0)上;所述X向電容傳感器(4.4)通過M3螺釘(3.2)固定在L形板(4.1)上;所述Y向驅(qū)動組件(5)包括Y向壓電驅(qū)動器(5.0)、Y向電容傳感器(5.1);所述Y向壓電驅(qū)動器(5.0)通過Μ6螺釘(3.1)固定在X方向?qū)驂K(6.2)上;所述Y向電容傳感器(5.1)通過M3螺釘(3.2)固定在X方向?qū)驂K(6.2)上。
【文檔編號】B23Q5/28GK205702462SQ201620310885
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年4月12日
【發(fā)明人】徐愛群, 吳禮瓊, 廖勝凱, 于海闊
【申請人】浙江科技學(xué)院, 徐愛群
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