[发明专利]大行程高频响快速刀具伺服装置

说明书

技术领域

本发明主要涉及到超精密加工机械设备领域，特指一种快速刀具伺服装置。

背景技术

超精密加工是某一时期达到或已经达到最高尺寸精度的加工方法，当前超精密加工精度已经从微米到亚微米甚至纳米水平，广泛应用于光学系统、电子信息、汽车、家用器具和武器装备等领域。超精密加工设备要有极高的运动精度，导轨的直线度要在全行程范围（数百毫米）达到亚微米级，主轴回转精度达数十纳米，直线运动的分辨率在纳米级以下。随着现代光学技术的发展，非回转对称表面在光学系统中应用越来越广泛。 非回转对称表面有利于简化系统结构，减少镜片数量，显著减小镜片尺寸，进一步提高成像质量，并且还可以获得特殊的光学性能，给新产品的设计带来巨大的潜力。非回转对称表面光学元件在光电产品及光通讯产品中的应用日益广泛，采用该类光学元件的彩色显像管，液晶显示器、数码相机、传真机、扫描仪、激光雕刻机、光电显示器、光纤通讯等产品已形成了一个数以万亿计的全球市场。在国防和军事运用中，非回转对称表面光学元件在各种可见光瞄准器，头盔显示器，微光夜视器，红外探测设备，精确打击运载工具和末制导智能炸药中也将得到十分广泛的运用。另外在空间光学和天文观察方面，为了满足特定的光学性能要求，现在也越来越多地采用非回转对称表面的光学元件。在人们日常生活中更是越来越多地采用了非回转对称光学表面的产品。

现有的基于先进数控技术的超精密加工方法，特别是单点金刚石切削技术，已被广泛应用于非回转对称表面加工，但是目前对于高低差在几个毫米的非回转对称光学表面，现有的快刀伺服装置行程不够，慢刀伺服频响较低，加工周期长，精度受环境影响，而飞刀铣削效率低并且不适合某些面形的加工，因此有必要研究一种兼具大行程、高频响、高精度的刀具伺服系统来解决这一类非回转对称表面的加工。

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问题，本发明提供一种加工精度高、能够提高刀具速度和加速度的大行程高频响快速刀具伺服装置。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种大行程高频响快速刀具伺服装置，包括装设于安装部件上的驱动部件以及与驱动部件连接的刀架运动部件，所述刀架运动部件包括由气浮支撑组件支撑的气浮导轨，气浮导轨的一端与驱动部件连接，气浮导轨的另一端与装有刀具的刀架连接。

作为本发明的进一步改进：

所述气浮导轨的横截面为梯形或圆形。

所述驱动部件为音圈电机，所述音圈电机包括与气浮导轨连接的移动线圈以及固定在安装部件上的永久磁体，所述永久磁体上开有导向腔，所述移动线圈位于导向腔中并可沿此导向腔移动。

所述安装部件包括底板以及固定在底板上的导轨安装箱和电机安装箱，所述气浮支撑组件固定于导轨安装箱中，所述永久磁体固定于电机安装箱中。

所述导轨安装箱与电机安装箱并排布置，导轨安装箱与电机安装箱的相对面之间具有间隙。

所述音圈电机的永久磁体的外壳表面与电机安装箱内壁之间设有密闭的环形腔，所述环形腔通过设于电机安装箱上的进口接头和出口接头与外界相通。

所述电机安装箱中设有供移动线圈和气浮导轨运动的活动腔，所述活动腔通过设于电机安装箱上的空气入口接头和通气孔与外界相通。

所述安装部件上设有用于限定移动线圈和气浮导轨的运动范围的限位组件。

所述限位组件包括穿设于永久磁体中的限位杆以及固定于导轨安装箱上具有缓冲功能的缓冲元件，所述限位杆的两端分别从永久磁体两侧伸出，其中一端面向移动线圈，另一端设有防止限位杆向靠近移动线圈方向移动的挡位部，所述挡位部与电机安装箱内壁之间设有弹簧；所述缓冲元件凸出于导轨安装箱外壁并面向移动线圈。

所述气浮导轨与移动线圈的连接处设有隔热件。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明采用由气浮支撑组件支撑的气浮导轨与刀架连接作为刀架运动部件，气浮导轨的高精度线性导向和安装可实现光学表面加工的高精度要求；再者，气浮支撑组件在安装及导向时都是非接触的，不会发生摩擦和磨损，且气浮支撑组件在工作时不会产生噪音和振动，也不需要润滑，从而可实现刀具的高速运动和高变速运动。