[发明专利]基于超磁致伸缩致动器的非圆切削进给装置

说明书

技术领域：

本发明专利涉及一种用于车削非圆截面零件的基于超磁致伸缩致动器的非圆切削进给装置，属于车床的一种进给装置。

背景技术：

随着科学技术的迅速发展，高精密加工技术也在持续进步，非圆截面零件车削加工技术的发展也越来越快。相比较圆截面零件，经过特殊设计的非圆截面零件具有承载能力大、使用寿命长、节省原材料、可实现特定运动功能等特点，在宇航、航空、汽车、机床等领域有着越来越广泛的应用。

在非圆截面零件的加工技术中，关键是如何控制刀具与工件之间的相对进给运动关系和相对位移精度。随着精密数控车削技术的发展，自动切削非圆截面零件已成为可能。相比较圆形零件的车削，非圆截面零件车削时必须配置高精度的往复进给装置，车削非圆截面零件的效率和精度直接受往复进给装置的频响、位移精度以及动态刚度等特性的影响。所以要实现非圆截面零件的高效率车削，高频响、大行程往复经给机构是必不可少的。

在非圆截面零件车削加工过程中，进给刀具在进给过程中出现过冲、滞后、振动等都会导致加工误差。

综上所述，在车削过程中，精密微进给装置的运行过程成为关键。这就要求进给装置具有很高的响应速度，并且能够实现微量进给，保证微进给装置的超调量在允许的加工误差范围内。

在加工过程中，微进给装置既要克服车削阻力，又要驱动进给组件克服惯性力、阻尼力、产生足够的加速度，保证精确的位移量。而进给装置的运动质量、阻尼系数、刚度系数以及车削力传递都直接影响进给装置的动态刚度，进给装置运行过程的平稳性能也将直接影响工件的加工精度与表面质量。进给系统在切削过程中产生的颤振，将使工件与刀具之间产生附加的相对运动。进给装置的抗振性愈差，则产生的附加相对位移愈大，加工误差愈大，表面质量愈低。

进给装置的运行平稳性直接影响工件的加工误差和表面质量，因此对非圆截面零件车削的进给装置必须将振动控制在允许的范围之内。

零件的性能和寿命直接受机械加工零件的影响，非圆截面零件尤其如此。加工精度，是在生产过程中着重需要解决的问题。

要实现非圆截面零件的精密车削加工，就必须解决以下几个关键技术问题。

1、研制出高频响、大行程微进给装置

在用普通的电机驱动刀具进给的时候，需要用机械或者液压机构将电机的旋转运动转换成刀具的直线运动，但是机械机构运行的时候惯性大，难以在高速下保证精密的进给运动，并且电机与刀具之间的传动误差严重影响了工件的车削精度。

因此，在非圆截面零件的车削加工中，如果没有高频响、高精度、大行程的微进给装置，则无法车削出符合要求的非圆截面零件，尽管超磁致伸缩致动器作为车床的进给补偿机构，已经在实际中应用，但它只是作为进给的误差补偿，输出位移极小，所以不能直接用来切削工件。

2、配备精密数控系统

数控技术利用数字化控制系统在机床上完成整个零件的加工，可提高复杂零件、小批量零件的自动化生产效率，可使机械制造技术实现高精度、高效率。在非圆截面零件所需要的高精度、高柔性、高效率车削加工中，精密数控技术是不可缺少的，并且数控系统的数控精度必须符合零件加工精度的要求。

在非圆截面零件的加工中，现有的技术无法满足要求，尤其是精度方面无法准确保证。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种响应频率高、位移范围大、控制精度高，适合于车削非圆截面零件的高精密的往复进给装置。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种基于超磁致伸缩致动器的非圆切削进给装置，包括一超磁致伸缩致动器构成的驱动机构、位移放大机构以及一执行刀具，所述的超磁致伸缩致动器包括线圈、线圈骨架、超磁致伸缩棒、外壳以及导杆，所述的线圈绕制在所述的线圈骨架上，所述的超磁致伸缩棒设置在线圈骨架的中心孔内，所述的导杆的一端与超磁致伸缩棒连接，导杆的另一端与位移放大机构的输入端连接，位移放大机构的输出端连接执行刀具。

所述的位移放大机构包括至少一个摆杆，该摆杆的一端与壳体铰接，摆杆的中部与导杆连接，摆杆的自由端与刀具连接。

在所述的摆杆的中部开设有第一凹槽，在摆杆的自由端设置有第二凹槽，所述的导杆的前端为第一弧形面，所述的刀具与放大机构的连接端为第二弧形面，所述的第一弧形面设置在第一凹槽内，所述的第二弧形面设置在第二凹槽内。

所述的位移放大机构的位移放大倍数为10～100倍。