[发明专利]一种快速刀具伺服装置的应用方法

说明书

本发明公开了一种快速刀具伺服装置，包括基座、刀具、刀具运动组件以及设置于基座上的直线电机，刀具通过刀具运动组件和直线电机连接，刀具运动组件包括活动杆、线性导轨和滑块，线性导轨设置于基座上，滑块滑动布置于线性导轨上，活动杆和滑块固定连接，活动杆的一端和直线电机连接，活动杆的另一端和刀具连接。本发明的刀具运动组件中采用线性导轨，线性导轨刚度较大，可保证快速刀具伺服加工装置用于重切削场合，采用直线电机对刀具进行驱动，直线电机相对于现有压电驱动器行程更大，能够实现高刚度、大行程的车削加工。

技术领域

本发明涉及一种精密加工装置，尤其涉及一种高刚度、大行程的快速刀具伺服装置。

背景技术

由于快速刀具伺服装置可用于根据读取的车床主轴和X轴信号、按照柱面坐标系(x，θ，z)计算进刀量，而后控制快速响应刀架，可实现非回转曲面或形状的车削加工。因此，快速刀具伺服装置得到非常广泛的应用，如非圆活塞车削加工、复杂光学曲面超精密车削加工、辊子表面微结构车削加工等。

压电陶瓷驱动器推动柔性机构的形式是现有快速刀具伺服装置的主要形式。柔性铰链应有足够刚性提供运动回复力，但较大的柔性铰链刚度会造成压电陶瓷有效位移损失，因此压电陶瓷驱动的快速刀具一般自由行程较小，仅有百余微米左右，仅适合波度幅值较小的形状加工。现有技术的快速刀具伺服装置一般采用气浮导轨导向，这种结构虽然能够实现大行程的输出，但由于在系统中引入了气浮导轨，增加了复杂性，并且气浮导轨的刚度和承载相对较小，因此该装置仅适合较小切削力的加工领域。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种快速刀具伺服装置，本发明的刀具运动组件中采用线性导轨，线性导轨刚度较大，可保证快速刀具伺服加工装置用于重切削场合；本发明采用直线电机对刀具进行驱动，直线电机相对于现有压电驱动器行程更大，能够实现高刚度、大行程的车削加工。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

本发明首先提供一种快速刀具伺服装置，包括基座、刀具、刀具运动组件以及设置于基座上的直线电机，所述刀具通过刀具运动组件和直线电机连接，所述刀具运动组件包括线性导轨和滑块，所述线性导轨设置于基座上，所述滑块滑动布置于线性导轨上且分别和刀具、直线电机连接。

优选的，所述直线电机包括外壳，所述外壳内嵌设有永磁体定子以及可往复运动的移动线圈，所述移动线圈上连接有活动杆并通过活动杆与滑块相连，所述外壳的内壁和永磁体定子的外表面之间设有用于作为循环水通道的密闭空腔，所述外壳开设有循环水入口和循环水出口，所述密闭空腔和循环水入口、循环水出口连通，所述活动杆和移动线圈之间设有隔热垫片。

优选的，所述刀具和活动杆之间设有刀具座以及转接件，所述刀具安装于刀具座上，所述活动杆和转接件连接，所述刀具座安装于转接件上，所述转接件设有竖直方向的安装槽，所述刀具座滑动设置于安装槽中，所述转接件的高度方向开设有螺纹孔，所述安装槽和螺纹孔连通，所述螺纹孔中设有与螺纹孔配合的调整螺钉，所述调整螺钉穿过螺纹孔和刀具座螺纹连接，所述快速刀具伺服装置还包括光栅尺，所述光栅尺的主尺固定于活动杆上，所述光栅尺的读数头固定于基座上，所述线性导轨的两侧分别沿直线间隙布置有用于调整线性导轨的直线度的导轨压块，所述导轨压块与线性导轨紧密接触。

优选的，所述基座上布置有两个用于限定滑块行程的限位开关，所述限位开关和控制单元连接，所述限位开关分别设置于滑块行程的两端，所述基座上设有用于限制移动线圈前进位置的缓冲件，所述外壳内设有用于限制移动线圈后退位置的限位杆，所述刀具运动组件以及直线电机的外部设有壳体，所述活动杆穿过壳体，所述壳体和活动杆之间设有伸缩保护套。

与现有技术相比，本发明快速刀具伺服装置的优点在于：

1.本发明的刀具运动组件中采用线性导轨，线性导轨刚度较大，可保证快速刀具伺服加工装置用于重切削场合。