[发明专利]一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置及驱动方法

说明书

本发明公开了一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置及驱动方法，包括：底座、驱动机构、两个圆盘型柔性铰链、两个减振电机轴，一体式宏动平台，微动平台，刀具载物台和装置外壳；符合快刀伺服加工特性，运动精度高，且同时采用宏动和微动两种运动方式，既可通过音圈电机实现大行程位移，又可通过压电陶瓷实现高精度运动，补偿运动误差，可加工范围广，加工方式灵活，并且采用十六组安装法兰分别铰接在两组减振电机轴上，用来降低减振电机轴在快速往复运动过程中产生的不利振动，而且整套装置以驱动机构为中心呈现对称布局，同样可以有效地抑制加工过程中的不利振动对金刚石刀具的影响，提高了定位精度和加工精度，可以完成复杂微结构光学曲面的加工。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，具体涉及一种能够满足高精度且能同时实现宏位移和微位移运动的宏微双驱式快刀伺服装置。

背景技术

通过高频高位置精度振动金刚石刀具，快速刀具伺服辅助金刚石车削对于复杂形状光学元件的超精密加工制造非常有前景，具有高精度、高效率、一次车削就可以获得镜面质量曲面的优点，目前已广泛应用于光学自由曲面、微纳结构功能曲面、非圆零件等复杂零件的加工。但是现有的快刀伺服装置在加工过程中，金刚石刀具会随着被加工曲面面型的变化进行变深度切削，此过程中，车削深度的变化过大会导致切削力变大从而影响加工精度，并且机床主轴转速的漂移会使刀具存在定位误差，导致加工表面质量不均匀，进而影响加工效率。并且在一些实际加工应用中，复杂曲面的形状过于难加工，需要刀具在进给方向上拥有足够高的精度才能满足加工需求。而且加工过程中音圈电机运动所产生的振动以及切削过程中刀具与工件之间的碰撞所产生的振动对加工精度等造成不利影响，此问题也亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供了一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置及驱动方法。

一种具备减振功能的宏微双驱式快刀伺服装置，包括：底座1、驱动机构2、两个圆盘型柔性铰链3、两个减振电机轴4，一体式宏动平台5，微动平台6，刀具载物台8和装置外壳；

所述的装置外壳的后盖板1009中心位置设有十字分布直梁型柔性铰链100901；

所述的圆盘型柔性铰链3包括：动子圆盘型柔性铰链301和定子圆盘型柔性铰链302；

所述的减振电机轴4包括：动子减振电机轴401、定子减振电机轴402；

所述的驱动机构2和圆盘型柔性铰链3通过电机压圈203固定在底座1上；

所述的定子圆盘型柔性铰链302一端与驱动机构2的音圈电机定子201螺栓固定连接，另一端与定子减振电机轴402固定连接，定子减振电机轴402与十字分布直梁型柔性铰链100901接触；

音圈电机动子202、动子圆盘型柔性铰链301、动子减振电机轴401、依次固定连接；

动子减振电机轴401与一体式宏动平台5接触，刀具载物台8通过板簧弹片801铰接于一体式宏动平台5上；

所述的动子减振电机轴401通过柔性安装法兰403柔性绞接在装置外壳上；

所述的圆盘型柔性铰链3，从内至外：内层圆盘0101， 镂空“Z”字型圆盘30102，双层直圆型柔30103性铰链；直圆型柔性铰链30103均匀分布于镂空“Z”字型圆盘30102周围，与装置外壳固定连接；内层圆盘0101分别与减振电机轴4及驱动机构2的动子或定子固定连接；

所述的柔性安装法兰403包括：质量法兰片40301、法兰安装部、直板型柔性铰链40302和弧形柔性铰链40303；

所述的质量法兰片40301上下两端通过若干个直板型柔性铰链40302、两个弧形柔性铰链40303与法兰安装部相连；左右两端为凹弧面，两个弧形柔性铰链40303相对称，与质量法兰片40301的凹弧面同弧。

所述的一体式宏动平台5周围为一框体，框体分别与底座1及装置外壳固定，框体内设有微动平台座503，并通过直圆型柔性铰链Ⅴ501与微动平台座503铰接；所述的刀具载物台8通过六组板簧弹片801与微动平台座503绞接固定。