專(zhuān)利名稱(chēng)：一種用于變橢圓活塞加工的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變橢圓活塞加工設(shè)備，尤其是涉及一種用于變橢圓活塞加工的微 進(jìn)給機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)，隨著科學(xué)技術(shù)的飛躍發(fā)展，現(xiàn)代制造業(yè)正以嶄新的面貌出現(xiàn)在世人面前。 為了滿足各領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品和裝備加工精度和表面質(zhì)量的要求，精密加工和超精密加工技術(shù)迅 速發(fā)展，成為現(xiàn)代航空航天、微電子、光學(xué)、機(jī)器人、生物、醫(yī)學(xué)及遺傳工程等先進(jìn)技術(shù)發(fā)展 的基礎(chǔ)；同時(shí)也成為制造慣性?xún)x表、天文望遠(yuǎn)鏡、磁盤(pán)、⑶(光盤(pán))、VTR(錄像頭)、激光打印 機(jī)、光學(xué)醫(yī)療儀器等技術(shù)密集型產(chǎn)品的關(guān)鍵技術(shù)。超精密加工技術(shù)由20世紀(jì)60年代初期 形成至今，其加工精度已由1 0. 5 μ m發(fā)展到0. 05 0. 005 μ m的水平，進(jìn)入了納米加工 精度時(shí)代。變橢圓活塞加工是超精密加工中一種重要的加工方式，主要用于加工金屬平面反 射鏡、非球曲面光學(xué)透鏡等的超精表面。要實(shí)現(xiàn)變橢圓活塞加工，除需要配備超精密車(chē)床、 高精度測(cè)量設(shè)備及鋒利的金剛石刀具外，采用高精度的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，在很大程度上提高了 超精密加工所能達(dá)到的精度水平。微進(jìn)給機(jī)構(gòu)一般指行程范圍為毫米級(jí)，位移分辨率及定位精度達(dá)到納米級(jí)(甚至 亞納米級(jí))的位移機(jī)構(gòu)。微進(jìn)給機(jī)構(gòu)通常由微位移器和精密導(dǎo)軌兩部分組成，其技術(shù)研究 不僅關(guān)系到超精密車(chē)床研制，而且是精密機(jī)械、微電子、生物工程等多種學(xué)科賴(lài)以發(fā)展的基 礎(chǔ)。如隨著微電子技術(shù)向大規(guī)模集成電路(LSI)和超大規(guī)模集成電路(VLSI)方向發(fā)展， 線條越來(lái)越細(xì)化，16KM動(dòng)態(tài)RAM線寬已縮小到0. 07 μ m左右，對(duì)于相應(yīng)的工藝設(shè)備(如圖形 發(fā)生器、分步重復(fù)照相機(jī)、光刻機(jī)、電子束和X射線曝光機(jī)及其檢測(cè)設(shè)備等)提出了更高的 要求，要求這些設(shè)備的定位精度為線寬的1/3 1/5，即亞微米甚至納米級(jí)的精度。可見(jiàn)，微 進(jìn)給技術(shù)是實(shí)現(xiàn)納米級(jí)加工精度和提高各學(xué)科水平的關(guān)鍵所在。因此，開(kāi)展微進(jìn)給機(jī)構(gòu)的 研究非常有必要而且具有廣闊的應(yīng)用前景。中國(guó)專(zhuān)利CN2344115公開(kāi)一種車(chē)削橢圓或變橢圓活塞機(jī)構(gòu)，它包括床體、電機(jī)，床 鞍上增裝二層拖板，拖板的滑導(dǎo)與床鞍的滑導(dǎo)相垂直，一個(gè)橢圓靠模座裝在床鞍中部，在靠 模軸的下端裝有傘齒輪，它與光桿上的傘齒輪相嚙合，靠模軸的中部裝有橢圓靠?；蜃儥E 圓靠模，它與安裝在第二層拖板上的靠輪相接觸，并進(jìn)行摩擦傳動(dòng)。工作時(shí)，工件作旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)，車(chē)刀按橢圓或變橢圓規(guī)律作徑向進(jìn)給變化，把工件車(chē)削成橢圓或變橢圓形狀。中國(guó)專(zhuān)利CN2100493公開(kāi)一種95型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)用活塞，可用于單缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)， 也可用于多缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。活塞裙部是中凸變徑橢圓的結(jié)構(gòu)形狀，其規(guī)律為從裙部底端向 上長(zhǎng)徑由小變大再變小，短徑為由大變小，并且減小配缸間隙。達(dá)到活塞裙部接觸面均勻， 有足夠的承壓面積承受活塞受到的側(cè)推力保證活塞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，并能形成均勻的油膜，減小 阻力，減少了不必要的功率損失。中國(guó)專(zhuān)利CN2085702公開(kāi)一種萬(wàn)能磨刀機(jī)微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)由裝配于萬(wàn)能磨刀機(jī)主軸B左端的手把、刻度圈、螺母、螺桿、端蓋、蓋、擋圈組成的微進(jìn)給裝置及裝配于磨刀 機(jī)體上的止緊螺釘、雙螺套、銷(xiāo)子組成的主軸套A松開(kāi)、止緊裝置構(gòu)成。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種不僅具有起動(dòng)推力較大、傳動(dòng)剛度較高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)較 快、定位精度較高等優(yōu)點(diǎn)，而且采用零傳動(dòng)，可消除傳統(tǒng)的螺桿間隙誤差的用于變橢圓活塞 加工的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)。本發(fā)明設(shè)有基座、柔性鉸鏈、2個(gè)限位開(kāi)關(guān)、光柵尺定尺、光柵尺動(dòng)尺、固定塊、轉(zhuǎn)接 盤(pán)、音圈電機(jī)動(dòng)子、音圈電機(jī)定子、傳動(dòng)軸、碟形彈簧、端蓋和滾動(dòng)軸承。柔性鉸鏈和光柵尺定尺固定在基座上，光柵尺動(dòng)尺固定在固定塊上并通過(guò)固定塊 與柔性鉸鏈相連接，2個(gè)限位開(kāi)關(guān)固定在設(shè)于基座上的方形凸臺(tái)頂部，音圈電機(jī)動(dòng)子與轉(zhuǎn)接 盤(pán)固定，音圈電機(jī)定子固定在基座的后壁上，傳動(dòng)軸固定在轉(zhuǎn)接盤(pán)上，轉(zhuǎn)接盤(pán)固定在柔性鉸 鏈上，傳動(dòng)軸后部設(shè)有4個(gè)蝶形彈簧，2個(gè)滾動(dòng)軸承穿過(guò)傳動(dòng)軸與設(shè)于基座后壁上的通孔并 通過(guò)過(guò)盈配合固定，端蓋固定在基座上。所述柔性鉸鏈通過(guò)螺釘固定在基座上。所述音圈電機(jī)動(dòng)子與轉(zhuǎn)接盤(pán)固定，可采用 內(nèi)六角螺釘固定。所述傳動(dòng)軸固定在轉(zhuǎn)接盤(pán)上，可采用傳動(dòng)軸通過(guò)緊固螺釘固定在轉(zhuǎn)接盤(pán) 上。工作時(shí)，系統(tǒng)控制音圈電機(jī)使其進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，音圈電機(jī)動(dòng)子 往進(jìn)給方向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)接盤(pán)也隨之運(yùn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)接盤(pán)與柔性鉸鏈相固連，因此柔性鉸鏈也往進(jìn) 給方向運(yùn)動(dòng)。此外，由于傳動(dòng)軸也與轉(zhuǎn)接盤(pán)連接，因此傳動(dòng)軸也做相同的運(yùn)動(dòng)。由于系統(tǒng)在 做高頻進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，因此碟形彈簧發(fā)揮了減振的作用?；古_(tái)頂部有2個(gè)限 位開(kāi)關(guān)，對(duì)其進(jìn)行限位，還有光柵尺，實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)的反饋。由此可見(jiàn)，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)1)高頻響應(yīng)。由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應(yīng)時(shí)間常數(shù)較大的機(jī)械傳動(dòng)件(如絲 杠等)，國(guó)在線使整個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能大大提高，反應(yīng)異常靈敏快捷。2)精度高。由于采用音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)，取消了因絲杠等機(jī)械機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的傳動(dòng)間隙和 誤差，因此減少了插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)時(shí)因傳動(dòng)系統(tǒng)滯后帶來(lái)的跟蹤誤差，通過(guò)直線位置檢測(cè)反饋控 制，即可大大提高機(jī)床的定位精度。3)動(dòng)剛度高。由于采用“直接驅(qū)動(dòng)”，因此避免了啟動(dòng)、變速和換向時(shí)因中間傳動(dòng) 環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運(yùn)動(dòng)滯后現(xiàn)象，同時(shí)也提高了其傳動(dòng)剛度。4)不僅速度快、加減速過(guò)程短，而且可以實(shí)現(xiàn)較大的推力。5)加工對(duì)象可選范圍大。由于采用音圈電機(jī)驅(qū)動(dòng)，因此可以實(shí)現(xiàn)較大的行程量。6)利用本發(fā)明在變橢圓活塞加工加工當(dāng)中可以實(shí)現(xiàn)高速的進(jìn)給，使其加工精度得 到很大的提高。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成俯視圖。圖3是圖2的A-A剖視圖。
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圖4為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成主視圖。圖5為本發(fā)明實(shí)施例中柔性鉸鏈的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。參見(jiàn)圖1 5，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有基座1、柔性鉸鏈2、限位開(kāi)關(guān)3、光柵尺定尺4、光 柵尺動(dòng)尺5、固定塊6、轉(zhuǎn)接盤(pán)7、音圈電機(jī)動(dòng)子8、音圈電機(jī)定子9、傳動(dòng)軸10、碟形彈簧11、 端蓋12、滾動(dòng)軸承13和緊固螺釘14。柔性鉸鏈2通過(guò)6個(gè)螺釘固定在基座1上，光柵尺定尺4固定在基座1上，光柵尺 動(dòng)尺5固定在固定塊6上并通過(guò)固定塊6與柔性鉸鏈2相連接，基座1上的方形凸臺(tái)頂部 固定有2個(gè)限位開(kāi)關(guān)3，音圈電機(jī)動(dòng)子8與轉(zhuǎn)接盤(pán)7采用內(nèi)六角螺釘固定，音圈電機(jī)定子9 固定在基座1的后壁上，傳動(dòng)軸10通過(guò)緊固螺釘14固定在轉(zhuǎn)接盤(pán)7上，并且轉(zhuǎn)接盤(pán)7固定 在柔性鉸鏈2上，傳動(dòng)軸3的后部有4個(gè)蝶形彈簧11通過(guò)軸肩和端蓋12實(shí)現(xiàn)其定位，2個(gè) 滾動(dòng)軸承13穿過(guò)傳動(dòng)軸與基座1的后壁上的孔通過(guò)過(guò)盈配合來(lái)固定，端蓋12固定在基座 1上。工作時(shí)，系統(tǒng)控制音圈電機(jī)8、9使其進(jìn)行進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，音圈電機(jī) 動(dòng)子8往進(jìn)給方向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)接盤(pán)7也隨之運(yùn)動(dòng)，由于轉(zhuǎn)接盤(pán)7與柔性鉸鏈2相固連，因此柔 性鉸鏈2也往進(jìn)給方向運(yùn)動(dòng)。此外，由于傳動(dòng)軸10也與轉(zhuǎn)接盤(pán)7連接，因此傳動(dòng)軸10也做 相同的運(yùn)動(dòng)。由于系統(tǒng)在做高頻進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，因此碟形彈簧11就發(fā)揮了減振的 作用。基座1凸臺(tái)頂部有2個(gè)限位開(kāi)關(guān)3，對(duì)其進(jìn)行限位，還有光柵尺定尺4和光柵尺動(dòng)尺 5，實(shí)現(xiàn)對(duì)其運(yùn)動(dòng)的反饋。
權(quán)利要求
1.一種用于變橢圓活塞加工的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)有基座、柔性鉸鏈、2個(gè)限位 開(kāi)關(guān)、光柵尺定尺、光柵尺動(dòng)尺、固定塊、轉(zhuǎn)接盤(pán)、音圈電機(jī)動(dòng)子、音圈電機(jī)定子、傳動(dòng)軸、碟 形彈簧、端蓋和滾動(dòng)軸承；柔性鉸鏈和光柵尺定尺固定在基座上，光柵尺動(dòng)尺固定在固定塊上并通過(guò)固定塊與柔 性鉸鏈相連接，2個(gè)限位開(kāi)關(guān)固定在設(shè)于基座上的方形凸臺(tái)頂部，音圈電機(jī)動(dòng)子與轉(zhuǎn)接盤(pán) 固定，音圈電機(jī)定子固定在基座的后壁上，傳動(dòng)軸固定在轉(zhuǎn)接盤(pán)上，轉(zhuǎn)接盤(pán)固定在柔性鉸鏈 上，傳動(dòng)軸后部設(shè)有4個(gè)蝶形彈簧，2個(gè)滾動(dòng)軸承穿過(guò)傳動(dòng)軸與設(shè)于基座后壁上的通孔并通 過(guò)過(guò)盈配合固定，端蓋固定在基座上。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用于變橢圓活塞加工的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于所述柔性 鉸鏈通過(guò)螺釘固定在基座上。
3.如權(quán)利要求1所述的一種用于變橢圓活塞加工的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于所述音圈 電機(jī)動(dòng)子采用內(nèi)六角螺釘與轉(zhuǎn)接盤(pán)固定。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用于變橢圓活塞加工的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，其特征在于所述傳動(dòng) 軸通過(guò)緊固螺釘固定在轉(zhuǎn)接盤(pán)上。
全文摘要
一種用于變橢圓活塞加工的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，涉及一種變橢圓活塞加工設(shè)備。設(shè)有基座、柔性鉸鏈、限位開(kāi)關(guān)、光柵尺定尺、光柵尺動(dòng)尺、固定塊、轉(zhuǎn)接盤(pán)、音圈電機(jī)動(dòng)子、音圈電機(jī)定子、傳動(dòng)軸、碟形彈簧、端蓋和滾動(dòng)軸承。柔性鉸鏈和光柵尺定尺固定在基座上，光柵尺動(dòng)尺固定在固定塊上并與柔性鉸鏈連接，限位開(kāi)關(guān)固定在設(shè)于基座上的凸臺(tái)頂部；音圈電機(jī)動(dòng)子與轉(zhuǎn)接盤(pán)固定，定子固定在基座的后壁上；傳動(dòng)軸固定在轉(zhuǎn)接盤(pán)上，轉(zhuǎn)接盤(pán)固定在柔性鉸鏈上，傳動(dòng)軸后部設(shè)有蝶形彈簧，滾動(dòng)軸承穿過(guò)傳動(dòng)軸與設(shè)于基座后壁上的通孔并固定，端蓋固定在基座上。不僅具有起動(dòng)推力大、傳動(dòng)剛度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、定位精度高等優(yōu)點(diǎn)，而且采用零傳動(dòng)，可消除傳統(tǒng)的螺桿間隙誤差。
文檔編號(hào)B23Q17/24GK102091962SQ201110038720
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2011年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月16日
發(fā)明者張東旭, 王春錦, 郭隱彪, 黃海濱 申請(qǐng)人:廈門(mén)大學(xué)