[发明专利]一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器、零件加工系统及方法

说明书

本公开提供了一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器、零件加工系统及方法。其中，一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器，包括柔性刀架，所述柔性刀架包括柔性放大机构和柔性导向机构，所述柔性放大机构是由初级放大杠杆和次级放大杠杆构成的二级杠杆放大结构；所述二级杠杆放大结构呈轴对称布置；所述初级放大杠杆与压电陶瓷驱动器相连，压电陶瓷驱动器安装在柔性刀架上；所述次级放大杆的一端与导向机构的导向杆复合，另一端与柔性刀架输出轴相连，柔性刀架输出轴末端安装有刀具座；所述压电陶瓷驱动器输出的位移通过二级杠杆放大结构逐级放大，并在柔性导向机构的导向作用下，输出轴向位移带刀具座做直线往复运动。

技术领域

本公开属于快刀伺服器领域，尤其涉及一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器、零件加工系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

具有自由曲面的光学元件已在光纤通讯、空间探索、国防工业、精密仪器等领域得到广泛应用。由于此种元件的曲面复杂，传统加工方式很难满足其高效、高精密的加工。基于快刀伺服技术的精密加工技术，由于具有高刚度、高频响和高定位精度的特点，已成为加工此类具有自由曲面的光学元件的有效方法。

发明人发现，在现有技术中公开了一种快刀伺服设备，采用音圈电机作为驱动机构，采用气浮静压导轨作为导向装置，该设备能够实现毫米级的超长行程的位移输出，实现大行程的快刀伺服加工要求。然而该种设备采用音圈电机作为驱动机构，由于音圈电机的动子部分质量大，导致系统的响应频率降低。

压电陶瓷驱动器具有高刚度、小质量、高固有频率和大出力的特点，采用压电陶瓷作为快刀伺服机构的驱动机构能够实现系统的高响应频率。然而由于压电陶瓷的输出位移较小，采用压电陶瓷直接驱动会使快刀伺服器的加工行程较小。现有技术中公开了一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器，通过压电陶瓷驱动，采用杠杆放大原理的柔性放大机构实现对压电陶瓷驱动器的位移放大，然而杠杆放大结构存在寄生位移，这会影响系统的加工精度。

发明内容

为了解决上述问题，本公开提供了一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器、零件加工系统及方法，其以压电陶瓷作为驱动机构，通过二级杠杆放大机构实现对压电陶瓷输出位移的放大，实现系统长行程输出；整体柔性机构采用对称式的解耦设计，消除柔性机构的寄生位移，从而提升系统的加工精度。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

本公开的第一个方面提供一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器。

一种压电陶瓷驱动的快刀伺服器，包括：

柔性刀架，所述柔性刀架包括柔性放大机构和柔性导向机构，所述柔性放大机构是由初级放大杠杆和次级放大杠杆构成的二级杠杆放大结构；所述二级杠杆放大结构呈轴对称布置；所述初级放大杠杆与压电陶瓷驱动器相连，压电陶瓷驱动器安装在柔性刀架上；所述次级放大杆的一端与导向机构的导向杆复合，另一端与柔性刀架输出轴相连，柔性刀架输出轴末端安装有刀具座；所述压电陶瓷驱动器输出的位移通过二级杠杆放大结构逐级放大，并在柔性导向机构的导向作用下，输出轴向位移带刀具座做直线往复运动。

作为一种实施方式，所述柔性导向机构采用复合平行四杆机构，放大机构次级放大杆与导向机构复合，放大机构和导向机构均为对称式布置。

上述方案的优点在于，柔性导向机构采用复合平行四杆机构设计，相比于平行四杆机构，对称式的复合平行四杆机构能够消除导向端的寄生位移。

作为一种实施方式，所述次级放大杆与柔性刀架输出轴铰接连接。

作为一种实施方式，所述压电陶瓷驱动器的输出端与柔性刀架输入轴相连，柔性刀架输入轴与初级放大杠杆铰接连接。

上述方案的优点在于，铰接连接的方式提高了位移传送的精度。