[发明专利]一种快速刀具伺服装置

说明书

技术领域

本发明涉及精密加工设备技术领域，更具体地说，涉及一种快速刀具伺服装置。

背景技术

自由曲面类型光学元件的加工制造是现代科技的全新技术，相比于传统光学元件，自由曲面光学元件具有改善光学性能、优化产品结构、实现轻量化等显著优点。自由曲面光学元件的应用领域逐步扩大，不仅包括航空、航天、国防、军事等核心技术领域，同时也涉及到普通民用、办公等日常生活方面。如在医疗设备、3D扫描、红外夜视等领域。

快速刀具伺服(Fast Tool Servo，简称FTS)技术以其高效率、高精度、低成本和柔性好的优点，被普遍认为是一种最有发展前途的光学自由曲面创成方法。快速刀具伺服自身会提供一套独立于数控车床之外的可实现快速往复运动的系统来实现超精密车削加工。

然而，经研究发现，目前的FTS装置来说，存在着明显的不足，这种不足表现在：传统的FTS在车削过程中由于进给运动完全由机械运动机构实现，柔性较差，累积误差大。专用机床的特点是一种机床只能加工同一类型的零件，因此加工成本高，加工效率低。不能实现多自由度的位移误差补偿，难以保证其他方向上的刚度。刀具的工作空间狭小，对于形状复杂、变形度较大的曲面加工，很难满足其加工要求。

综上所述，如何有效地解决现有的快速刀具伺服加工成本高、误差积累大等的技术问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种快速刀具伺服装置，该快速刀具伺服装置的结构设计可以有效地解决现有的快速刀具伺服加工成本高、误差积累大等的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种快速刀具伺服装置，包括柔性位移放大器及柔性位移补偿器，所述柔性位移放大器及柔性位移补偿器均包括固定底座及通过柔性铰链与杠杆组相互连接的输入平台及输出平台，所述输入平台均用于连接位移输入机构；

所述柔性位移补偿器设置有一对输入方向相互垂直的输入平台，所述输出平台设置于两个所述输入平台输入轴线的交汇处；

所述柔性位移放大器及柔性位移补偿器的固定底座相互垂直设置，所述柔性位移放大器的固定底座与所述性位移补偿器的输出平台垂直安装固定，所述柔性位移放大器的输出平台上安装固定有刀具座。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，所述柔性位移补偿器的输出平台，在同一输入轴线的其中一个方向的柔性铰链及连杆组件构成的一组补偿单元，相邻所述补偿单元之间呈直角夹角设置，每组所述补偿单元内的连杆组件及柔性铰链的数量、结构和连接方式均一致。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，所述柔性位移补偿器的固定底座呈正方框结构，正方框结构的每条边框的中心位置设置有一组所述补偿单元；其输出平台通过四组所述补偿单元连接于所述正方框结构的中心。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，每组所述补偿单元包括一对与固定底座的对应边框连接的横杆，所述横杆另一侧均通过连杆及柔性铰链与顶杆连接，所述顶杆的外侧通过并列的三组柔性铰链与所述输出平台连接，所述顶杆的内侧用于与所述位移输入机构的输入端连接。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，所述柔性位移放大器设置有U型的输入平台，所述位移输入机构的输出端与U型结构的凹陷处连接；所述U型的输入平台的两侧均对称分布有两组垂直于位移输入方向的杠杆，相邻所述杠杆之间、及与所述固定底座之间通过连杆及柔性铰链连接。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，所述柔性位移放大器的输出平台的两侧均对称的设置有两组连杆，通过所述连杆及柔性铰链与所述固定底座连接。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，所述位移输入机构为一端与对应的固定底座安装固定的压电陶瓷驱动器，所述压电陶瓷驱动器的输出端顶紧对应的所述输入平台。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，还包括用于容纳所述柔性位移放大器及柔性位移补偿器的封闭的装置箱体，所述刀具座从所述装置箱体上设置的开口伸出。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，所述柔性位移补偿器的固定底座贴合所述装置箱体的其中一个侧板的内面安装固定，所述柔性位移放大器一侧顶紧所述柔性位移补偿器，另一侧顶紧所述装置箱体开口所在的侧板的内面。

优选的，上述快速刀具伺服装置中，所述刀具座与所述开口之间设置有填充所述开口、对所述刀具座支撑限位的支撑块。