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申请/专利权人：山东大学

摘要：本发明公开了一种面向弱刚性杆的轴对称磨削与超快车削一体装置，包括刀架，所述刀架中间设有圆形孔，所述刀架的一个端面上均布多个轴向驱动单元，每个所述轴向驱动单元通过轴向移动装置与径向驱动单元垂直连接，所述径向驱动单元通过径向移动装置与位置补偿机构连接，所述位置补偿机构上靠近刀架圆形孔处设有刀具，所述刀具的一端通过柔性运动单元与压电陶瓷驱动器接触，所述柔性运动单元与电容位移传感器测量基准板连接，电容位移传感器用于测量电容位移传感器基准板位移；相邻两个径向驱动单元之间设有磨具模组，所述磨具模组安装在刀架上。其优点在于，通过改变刀具的空间布局，优化工件在切削过程中的受力状态，减小工件的加工变形，提高工件的加工精度。

主权项：1.一种面向弱刚性杆的轴对称磨削与超快车削一体装置，其特征在于，包括刀架、上位机、信号发生器和编码器；所述刀架中间设有圆形孔，所述刀架的一个端面上均布多个轴向驱动单元，每个所述轴向驱动单元通过轴向移动装置与径向驱动单元垂直连接，所述径向驱动单元通过径向移动装置与位置补偿机构连接，所述位置补偿机构上靠近刀架圆形孔处设有刀具，所述刀具的一端通过柔性运动单元与压电陶瓷驱动器接触，所述柔性运动单元与电容位移传感器测量基准板连接，电容位移传感器用于测量电容位移传感器基准板位移；相邻两个径向驱动单元之间设有磨具模组，所述磨具模组安装在刀架上；所述径向驱动单元包括径向伺服电机，所述径向伺服电机与径向减速器连接，所述径向减速器通过径向驱动伺服电机安装基座固定在刀架上，所述径向移动装置包括径向梯形丝杆和径向梯形丝杆螺母，径向减速器的输出轴通过键与径向梯形丝杆连接，所述径向梯形丝杆穿套在径向梯形丝杆螺母上，其两端与径向梯形丝杆轴承连接，径向梯形丝杆轴承外圈与径向驱动单元壳体固定连接，径向驱动单元壳体分为上下两部分，其中径向驱动单元壳体上部壳体与径向驱动单元壳体下部壳体之间设有燕尾滑槽，用于径向驱动单元壳体上部壳体的径向位置调整，径向梯形丝杆螺母通过连接螺栓与径向驱动单元壳体上部壳体连接；位置补偿机构包括位置补偿机构壳体、电容位移传感器、柔性运动单元、压电驱动器和压电驱动器底座；所述位置补偿机构壳体主体为矩形结构，其内部开设有圆形通孔和凸台以及用于连接预紧环形螺母的连接螺纹，位置补偿机构壳体的一侧设有用于安装电容位移传感器的圆形盲孔，同时圆形盲孔侧面开设有用于紧定电容位移传感器的螺纹孔，位置补偿机构壳体通过连接螺栓与径向驱动单元壳体上部壳体连接，压电驱动器底座主体为矩形结构，其中心处设有凸台，同时其中部设有用于紧定压电陶瓷驱动器的螺纹孔，压电陶瓷驱动器底座两侧设有用于连接的通孔，压电驱动器底座通过连接螺栓与位置补偿机构壳体相连，预紧螺母通过压电驱动器底座的螺纹孔安装在压电驱动器底座上，用于预紧压电陶瓷驱动器；柔性运动单元主体为圆柱形结构，其外侧设有两个尺寸不一的环形台肩，柔性运动单元远离压电陶瓷驱动器的一端设有用于安装刀具的矩形结构，柔性运动单元的另一端与压电陶瓷驱动器接触，柔性运动单元较大的环形台肩与位置补偿机构壳体内部的凸台接触，预紧环形螺母外缘设有螺纹，其抵在柔性运动单元环形台肩上，实现对柔性运动单元预紧作用，柔性运动单元前端安装有刀具，刀具通过刀具压板压在柔性运动单元上，柔性运动单元通过螺栓与电容位移传感器测量基准板连接，电容位移传感器安装在位置补偿机构壳体的圆形盲孔内，并通过电容位移传感器紧定螺栓固定；上位机将控制信号传递至脉冲信号发生器，脉冲信号发生器将对应的脉冲信号传递至径向驱动单元和轴向驱动单元，径向驱动单元和轴向驱动单元用于刀具的轴向和径向的位置调整，编码器将径向驱动单元和轴向驱动单元的输出运动转化为位移信号并传递至上位机，经编码器传递至上位机的位移信号，作为反馈信号用于上位机调整输出至脉冲信号发生器的控制信号，实现刀具初级位置调整的闭环控制；上位机将控制信号传递至压电陶瓷驱动电源，压电陶瓷驱动电源通过压电陶瓷驱动器驱动柔性运动单元，实现刀具的高精度快速位置补偿，电容位移传感器输出的位移信号经信号放大器后传递至上位机，信号放大器传递至上位机的位移信号作为反馈信号，用于上位机调整输出至压电陶瓷驱动电源的控制信号，实现刀具的高精度快速调节；上位机将控制信号传递至气体压力控制器，气体压力控制器用于控制磨具模组内部驱动气缸内的气体压力，气缸内置的气体压力传感器将其压力信号经总线传递至上位机，传递至上位机的气体压力信号，作为反馈信号用于上位机调整输出至气体压力控制器的控制信号，实现磨具模组输出力的闭环控制。

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