[实用新型]一种非共振三维椭圆金刚石振动切削柔性装置

说明书

技术领域

本实用新型属于超精密切削加工以及难加工材料复杂光学零件加工技术领域，特别是涉及一种非共振三维椭圆振动切削柔性装置。 

背景技术

随着科技的快速发展，近年来在一些高精零件加工领域对于加工精度的要求也越来越高，金刚石刀具对于高精密零件的加工作出了重要的贡献，但是由于传统加工工艺的限制，对于难加工材料的精密加工亟需在加工方法上进行突破，振动切削正是基于此需要而产生，振动切削将加工过程中的振动加以利用，有效避免了金刚石刀具的快速磨损，延长了刀具寿命，提高了加工精度。 

就目前的振动切削发展状况而言，振动切削经历了三个阶段： 

（1）一维振动切削。一维振动切削自1966年成功应用与难加工材料的切削而受到全世界学者的广泛关注，但是由于刀具后刀面的熨压特性，在刀具寿命延长方面无法做出更大的贡献。 

（2）二维振动切削（也称椭圆振动切削Elliptical Vibration Cutting，以下简称EVC）。二维振动切削于1993年被名古屋大学的社本英二教授等人首次提出，并通过相关的实验研究，研究结果表明，二维振动切削可以抑制颤振、减少切削力、改善加工精度和表面质量、减少刀具磨损、提高刀具使用寿命、实现脆性材料延性切削等。但是椭圆振动切削也存在了一些本质上的缺陷，例如：椭圆产生平面固定，无法满足加工复杂曲面的要求，共振型的EVC装置频率不可调整等。 

（3）三维振动切削（也称三维椭圆振动切削3D Elliptical Vibration Cutting，以下简称3D EVC）。3D EVC是在EVC的基础上发展而来，吸取了EVC所具有的的优点，克服了EVC存在的缺陷，被认为是当前最具发展潜力的一种超精密加工方法。 

国际上对于振动切削的研究主要有日本的神户大学和名古屋大学，德国的Bremen大学，美国North Carolina大学和西北大学，新加坡国立大学，国内关于振动切削的研究主要集中在吉林大学，北京航空航天大学，香港理工大学，厦门大学，河南理工大学等几所高校。对于振动切削装置的研究，目前主要集中的两种类型：共振型和非共振型。 

共振型振动切削装置最突出的特点是加工的频率较高，目前可查的文献记载，最 高加工频率可达60KHZ，其最大的缺点是装置依靠自身的固有频率来进行共振加工，导致加工的频率不可调整，并且各个振型之间驱动易产生耦合，控制的难度加大，所以目前非共振型的加工装置逐渐受到研究人员的欢迎，EVC的非共振型装置目前可查的有两平行或者两垂直配置方式，其缺点是所生成的椭圆平面固定，对于复杂曲面的加工存在一定的局限性，在此基础上，非共振三维椭圆振动切削克服了以上的所有缺点，但是非共振三维椭圆切削装置的研究，还需要进行突破。 

目前已有的非共振三维椭圆切削装置专利可查的有：专利（CN102078967A）提及的一种混频三维椭圆振动切削方法，金刚石刀尖可以在空间生成三维椭圆运动轨迹，但是其压电叠堆位置的局限，导致其所生成的三维椭圆运动轨迹只能在金刚石刀具的一侧，存在一定的局限性。专利（CN102059575A）提及的三维椭圆切削装置三维椭圆运动轨迹同样只能在金刚石刀具的一侧，参数调整范围有限，对于可匹配加工的机床要求较高，不具有普遍性。专利（CN102371359A）提及的一种三维椭圆振动切削装置也同样具有上述局限。 

综上所述，现有的非共振三维椭圆振动切削装置还存在着一些不足。 

发明内容

本实用新型提供一种非共振三维椭圆金刚石振动切削柔性装置，从而实现难加工材料的超精密切削加工。 

本实用新型采取的技术方案是： 

上柔性铰链与下柔性铰链垂直装配，其中上柔性铰链通过上柔性铰链连孔一和上柔性铰链连孔二分别由螺钉连接在下柔性铰链的下柔性铰链连孔一和下柔性铰链连孔二上，压电叠堆一和压电叠堆二分别由螺栓通过预紧螺纹孔一和预紧螺纹孔二预紧安装在下柔性铰链上，压电叠堆三由螺栓通过预紧螺纹孔三预紧安装在上柔性铰链上，金刚石刀具通过螺栓安装在上柔性铰链的螺纹孔上。 

本实用新型所述上柔性铰链中的单个铰链全部为直圆形铰链，且铰链间成平行四边形排列。 

本实用新型所述上柔性铰链中包含了独立的上柔性铰链动部件。 

本实用新型所述下柔性铰链中的单个铰链全部为直圆形铰链，且铰链间成平行四边形排列。 

本实用新型所述下柔性铰链中包含了两个独立的下柔性铰链动部件一和下柔性铰链动部件二。 

本实用新型所述下柔性铰链上有与机床连接孔。