[发明专利]伞状并联结构三维超声椭圆振动切削装置及轨迹产生方法

摘要

本发明公开了一种伞状并联结构三维超声椭圆振动切削装置及轨迹产生方法，属于椭圆振动辅助切削加工领域。该装置采用三个柔性铰链支链并联伞状布置结构的设计，由伞状并联柔性铰链结构、折板、支撑板、垫块、刀具预紧螺钉、5个内六角紧定螺钉、以及压电陶瓷、电极片、螺纹棒、调频螺母、定位螺母、紧定螺母组成。该伞状并联柔性铰链结构由三个圆锥面上均匀分布间隔120°支链和刀具安装台构成，在三个支链上同时输入位移，经过柔性铰链伞状并联结构传递与放大作用，最终在刀尖处形成椭圆轨迹。本发明具有装置结构简单、共振频率高且易于生成三维椭圆运动轨迹的优点，可方便与数控机床直接集成进行辅助精密加工。

主权项

1.一种伞状并联结构三维超声椭圆振动切削装置，其特征在于：该装置包括伞状并联柔性铰链结构(1)、刀具(3)、第一折板(4)、第二折板(5)、第三折板(6)、支撑板(7)；上述伞状并联柔性铰链结构(1)包括第一支链(101)、第二支链(102)、第三支链(103)以及刀具安装台(104)；上述三个支链结构完全相同，均由直圆型柔性铰链(1021)结构以及位移输入杆(1022)组成；其中位移输入杆(1022)截面形状为正方形；直圆型柔性铰链(1021)位于位移输入杆(1022)与刀具安装台(104)之间；三个支链所在轴线在空间与刀具安装台的轴线所成夹角大小相同，其值在0‑90°之间，并且每个支链沿刀具安装台的轴线方向呈中心对称方式分布，在圆周方向上依次相隔120°；三个支链在空间上一致聚合，共同支撑起刀具安装台，呈雨伞的支架布置形式；该装置还包括安装于第一支链(101)下底面螺纹孔中的第一螺纹棒(20)、安装于第二支链(102)下底面螺纹孔中的第二螺纹棒(28)、安装于第三支链(103)下底面螺纹孔中的第三螺纹棒(36)；上述第一螺纹棒(20)将第一压电陶瓷(14)、第一电极片(15)、第二压电陶瓷(16)、第二电极片(17)、第一调频螺母(18)、第一定位螺母(19)和第一紧定螺母(21)依次串联起来，定位于第一折板(4)上；第一定位螺母(19)与第一折板(4)一端面相接触，第一紧定螺母(21)与第一折板(4)另一端面相接触，两螺母相互拧紧，使第一螺纹棒(20)及串联在其上的部件全部固定在第一折板(4)上；第一紧定螺钉(11)再将第一折板(4)固定在支撑板(7)上；上述第二螺纹棒(28)将第三压电陶瓷(22)、第三电极片(23)、第四压电陶瓷(24)、第四电极片(25)、第二调频螺母(26)、第二定位螺母(27)和第二紧定螺母(29)依次串联起来，定位于第二折板(5)上；第二定位螺母(27)与第二折板(5)一端面相接触，第二紧定螺母(29)与第二折板(5)另一端面相接触，两螺母相互拧紧，使第二螺纹棒(28)及串联在其上的部件全部固定在第二折板(5)上；第二紧定螺钉(12)再将第二折板(5)固定在支撑板(7)上；上述第三螺纹棒(36)将第五压电陶瓷(30)、第五电极片(31)、第六压电陶瓷(32)、第六电极片(33)、第三调频螺母(34)、第三定位螺母(35)和第三紧定螺母(37)依次串联起来，定位于第三折板(6)上；第三定位螺母(35)与第三折板(6)一端面相接触，第三紧定螺母(37)与第三折板(6)另一端面相接触，两螺母相互拧紧，使第三螺纹棒(36)及串联在其上的部件全部固定在第三折板(6)上；第三紧定螺钉(13)再将第三折板(6)固定在支撑板(7)上。