[发明专利]一种四压电驱动的拟间歇振动辅助偏摆车削装置

说明书

本发明涉及机械加工辅助装置领域，一种四压电驱动的拟间歇振动辅助偏摆车削装置，其中刀杆安装在转摆圆台的顶面，圆弧车刀安装在刀杆的顶部，且圆弧车刀车削刀刃所在圆的圆心、转摆圆台的中心位于同一垂向轴线上，转摆圆台外环面具有两个对称设置的力臂；压电驱动器尾部固定连接于外接框架，压电驱动器的动力端与压电导向机构输入端固定连接，压电导向机构的输出端与解耦柔性机构的输入端铰接，解耦柔性机构的输出端与力臂铰接，且四组解耦柔性机构、压电导向机构和压电驱动器在水平面内在X轴上对称设置且在Y轴上对称设置，该装置满足拟间歇振动辅助偏摆车削的技术要求，即刀具绕着刀尖圆弧中心所在轴线以一定角度往复摆动。

技术领域

本发明涉及机械加工辅助装置领域，特别是一种四压电驱动的拟间歇振动辅助偏摆车削装置。

背景技术

难加工材料以高硬度、高强度、高脆性、低导热性、化学性质活泼等性能广泛应用于航空航天、能源、医疗器械等工业和民用领域，受到国内外学术界和工程界的高度关注，但是难加工材料在切削过程中极易产生高温、刀具磨损严重、裂纹增生与扩展等现象，不仅降低了刀具的使用寿命，也严重影响了加工的质量和效率。

为了改善难加工材料的加工性能，一些研究人员提出了振动辅助切削。其中，椭圆振动辅助切削是最受关注的一种方法，它具有间歇性切削和时变切削深度的特性。然而，由于切削过程中的刀尖振动轨迹是连续的椭圆形，椭圆振动辅助切削的加工表面存在着无法避免的切削残留，从而降低了加工精度。

拟间歇振动辅助偏摆车削具有独特的刀具运动规律，即在普通切削的基础上，刀具绕着刀尖圆弧中心所在轴线以一定角度往复摆动。虽然刀具与工件一直接触，但是刀具往复摆动使得刀尖圆弧切削刃被分成几个部分间歇切削，能够缓解刀具磨损，切削液也容易浸透刀屑界面，从而降低切削热，对于提高难加工材料的加工质量、高效创成复杂结构的精密零件具有较大的优势。

截至目前，发明人已经进行了多个拟间歇振动辅助偏摆车削装置的设计，例如ZL201710795115.8、ZL201820529845.3、ZL 201922000728.5，但是拟间歇振动辅助偏摆车削的刀具运动规律对其装置设计的要求十分苛刻，导致以往的那些装置设计都差强人意，普遍存在着刀具的刀尖圆弧中心所在轴线不确定，从而导致刀具绕着刀尖圆弧中心所在轴线摆动的精度低。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出的一种四压电驱动的拟间歇振动辅助偏摆车削装置，该装置满足拟间歇振动辅助偏摆车削的技术要求，即刀具绕着刀尖圆弧中心所在轴线以一定角度往复摆动。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种四压电驱动的拟间歇振动辅助偏摆车削装置，包括转摆圆台、解耦柔性机构、压电导向机构、压电驱动器、刀杆、圆弧车刀和外接框架，其中刀杆安装在转摆圆台的顶面，所述圆弧车刀安装在刀杆的顶部，所述圆弧车刀车削刀刃为圆形的一部分，且所述圆弧车刀车削刀刃所在圆的圆心、转摆圆台的中心位于同一垂向轴线上，所述转摆圆台外环面具有两个对称设置的力臂；

所述解耦柔性机构、压电导向机构和压电驱动器有四组，所述压电驱动器尾部固定连接于外接框架，压电驱动器的动力端与所述压电导向机构输入端固定连接，所述压电导向机构的输出端与解耦柔性机构的输入端铰接，解耦柔性机构的输出端与力臂铰接，且四组所述解耦柔性机构、压电导向机构和压电驱动器在水平面内在X轴上对称设置且在Y轴上对称设置，所述X轴和Y轴相互垂直，互为对角的两组解耦柔性机构、压电导向机构和压电驱动器为同一动作组，两个动作组中的压电驱动器同步反向动作。

作为优选的，所述压电导向机构为U形传力板和直板型柔性铰链组成，其中，所述压电驱动器的动力端连接于U形传力板的后端，U形传力板的前端具有U形开口，所述U形传力板两侧侧面前部分别通过2个相互平行的直板型柔性铰链铰接在外接框架。

作为优选的，所述U形开口的两侧对向内壁分别通过2个相互平行的直板型柔性铰链铰接在解耦柔性机构的输入端。