[发明专利]基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置及方法

摘要

本发明公开了基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置及方法。现有刚度可调快速刀具伺服装置无法实现实时调节刚度。本发明包括刀架固定件、金刚石刀具、刀座、线圈、压力传感器、位移输出件、传感器固定件、电容位移传感器、柱形压电陶瓷促动器、框架、磁流变弹体安装件、调节螺栓、磁流变弹体和螺钉。本发明通过压力传感器和电容位移传感器测得快速刀具伺服装置在加工过程的切削力大小和实际输出位移，计算出切削变形误差来控制线圈的通电电流大小，进而改变磁场强度，从而控制磁流变弹体的刚度，实现整个装置的刚度自适应在线调节。本发明可有效防止刀座在垂直柱形压电陶瓷促动器轴线方向的位移偏差。

主权项

1.基于磁流变弹体的刚度自适应快速刀具伺服装置，包括刀架固定件、金刚石刀具、刀座、柱形压电陶瓷促动器、框架和调节螺栓，其特征在于：还包括线圈、压力传感器、位移输出件、传感器固定件、电容位移传感器、磁流变弹体安装件、磁流变弹体和螺钉；所述的框架包括一体成型的框架前梁、框架横梁、框架后梁和倒圆直梁型柔性铰链；两根框架横梁的一端与框架后梁两端分别连接，两根框架横梁的另一端均通过间距设置的两个倒圆直梁型柔性铰链与框架前梁连接；四个倒圆直梁型柔性铰链阵列排布在框架前梁两侧；所述的倒圆直梁型柔性铰链包括直梁和一体成型且设置在直梁两端的两根柔性连接梁；两根柔性连接梁分别连接框架前梁和对应测的框架横梁；直梁、框架横梁和框架前梁与柔性连接梁的连接处倒有圆角；框架后梁、框架前梁、两根框架横梁和靠近框架后梁的两个倒圆直梁型柔性铰链合围成促动器安放腔；框架后梁开设有中心螺纹孔和对称位于中心螺纹孔两侧的两个连接螺纹孔；所述的刀座固定在框架前梁前端，金刚石刀具通过刀架固定件固定在刀座上；所述的框架前梁开设有线圈安放口，线圈通过胶粘固定在线圈安放口中；所述的压力传感器固定在框架前梁后端；所述的柱形压电陶瓷促动器设置在促动器安放腔内，并位于压力传感器与框架后梁之间；柱形压电陶瓷促动器与框架前梁同轴设置；所述的磁流变弹体安装件开设有磁流变弹体安放槽，且在磁流变弹体安放槽中心处设有一体成型的限位块；所述的限位块开设有中心通孔；磁流变弹体安装件还开设有关于中心通孔对称的两个连接通孔；所述的磁流变弹体放置在磁流变弹体安装件的磁流变弹体安放槽中，并套置在限位块上；磁流变弹体安装件的每个连接通孔与框架后梁对应的一个连接螺纹孔通过螺钉连接；调节螺栓穿过磁流变弹体安装件的中心通孔，并与框架后梁的中心螺纹孔连接；柱形压电陶瓷促动器两端分别由压力传感器和调节螺栓的尾部限位；传感器固定件固定在框架横梁上，电容位移传感器固定在传感器固定件上；位移输出件一端固定在框架前梁上，另一端正对电容位移传感器的测头；压力传感器、电容位移传感器和柱形压电陶瓷促动器的信号输出端均与控制器连接；线圈的供电源的信号输入端与控制器连接。