[实用新型]一种电致伸缩陶瓷挡块

说明书

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。