[发明专利]一种应用于超精密车削加工的三自由度装置

说明书

本发明公开了一种应用于超精密车削加工的三自由度装置，包括外壳、切削组件、Z向驱动组件、X向驱动组件、Y向驱动组件、机架；所述Z向驱动组件与Y向驱动组件构成并联结构，该并联结构再与X向驱动组件构成串联结构；X、Y、Z三个方向驱动方式上采用压电驱动器，导向方式采用柔性铰链，实现了X、Y、Z三个方向上直线式高频往返伺服运动。本发明结构简单、成本低、见效快，提高了定位精度和驱动精度。

【技术领域】

本发明属于超精密车削以及光学精密零件车削加工等技术领域，涉及一种应用于超精密车削加工的三自由度装置。

【背景技术】

与传统光学零件相比，光学自由曲面元件具有为光学设计者提供了更加自由灵活更具创新的设计空间，可将光学系统性能最大化，可使用更少的曲面实现更好的光学性能，减少了整体尺寸和重量，可实现功能集成，因此在LED照明、绿色能源、医疗、航天航空红外线军事遥感成像和半导体光刻等领域得到了广泛应用。现有光学自由曲面超精密加工方法包括：成型加工和机械加工技术。机械加工技术主要包括研磨加工和切削加工，前者包括磨削和抛光；后者包括：基于快速刀具伺服或者慢速滑板伺服金刚石车削，金刚石飞切、微铣和金刚石微雕。基于快速刀具伺服的金刚石车削具有加工精度高、表面质量好、加工效率高、成本低，能够一次装夹成型等优点，被国际学术界和工业界普遍认为是最有发展前途的光学自由曲面创成方法。

中国专利(CN201310278229.7)提出一种大行程三自由度直线式快速刀具伺服装置，采用三个音圈电机外加X向解耦装置和Z向解耦装置来驱动柔性铰链装置实现金刚石刀具在X轴方向、Y轴方向和Z轴方向的高频直线运动，并且主柔性铰链是一个整体框架式结构，将X向导向机构、Y向导向机构、Z向导向机构构成一个串联系统。

上述三自由度直线式快速刀具伺服装置采用X向解耦装置和Z向解耦装置起到运动的解耦作用，实现三个方向运动的独立，然而这种方法额外增加了两个解耦机构使得整体复杂、生产成本上升；采用主柔性铰链整体框架一体式结构，将X向导向机构、Y向导向机构、Z向导向机构构成一个串联系统，结构过于复杂，在主柔性铰链生产加工生产中难以实现。

【发明内容】

本发明的目的是提供一种应用于超精密车削加工的三自由度装置，实现三个方向的自由运动而且不需要解耦装置，并且整体结构简单，便于生产制造。