【摘要】： 面向新世紀(jì),科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展,為了滿足航空航天、集成電子制造、生物科技等高技術(shù)發(fā)展的要求,對加工精度和加工質(zhì)量提出了更大的挑戰(zhàn)。精密加工技術(shù)是國家重點(diǎn)資助的研究領(lǐng)域,而微進(jìn)給系統(tǒng)是精加工技術(shù)中的核心技術(shù)之一,因此研究高質(zhì)量的微進(jìn)給系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)精密加工的關(guān)鍵。這對我國促進(jìn)經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)乃至提高整個(gè)國家的綜合國力,都將有及其深遠(yuǎn)的意義。 通過研究構(gòu)成微位移系統(tǒng)的各個(gè)組成部分的作用及優(yōu)缺點(diǎn),經(jīng)過比較分析后確定本課題的各分部系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。本課題利用了壓電陶瓷材料的壓電效應(yīng)產(chǎn)生微位移,因?yàn)槠渚哂械奈灰品直媛矢�、體積小、出力大的特點(diǎn),同時(shí)能夠保證系統(tǒng)具有較高的精度、驅(qū)動(dòng)能力和相對簡單的控制方式;但是受材料性能、經(jīng)濟(jì)性等因素的限制,本文研究所采用的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器的最大進(jìn)給距離僅為50μm左右,對很多零件來說這很難滿足加工要求,因此,文章會(huì)利用柔性鉸鏈所具備的結(jié)構(gòu)緊湊、無磨損、無傳動(dòng)空程的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了柔性鉸鏈平臺(tái)來完成微位移的傳遞,最大限度的減少微位移傳遞過程中在精度上的損失;從而彌補(bǔ)壓電陶瓷進(jìn)給步幅小的缺點(diǎn),文章利用了杠桿傳遞原理設(shè)計(jì)了柔性鉸鏈杠桿放大機(jī)構(gòu),對系統(tǒng)的進(jìn)給步幅進(jìn)行了適當(dāng)?shù)姆糯蟆＠梅糯蟛椒亩S進(jìn)給機(jī)構(gòu)是通過利用杠桿放大原理和雙層嵌套式結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)柔性鉸鏈結(jié)構(gòu)加大二個(gè)方向上壓電陶瓷的行程范圍,擴(kuò)大進(jìn)給的步幅,同時(shí)更好的減小響應(yīng)時(shí)間。要達(dá)到這種要求需要合理的選擇放大杠桿,對整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),合理的設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)等。 在理論分析的基礎(chǔ)上,對單個(gè)柔性鉸鏈和整個(gè)鉸鏈平臺(tái)進(jìn)行建模,并運(yùn)用有限無方法進(jìn)行微進(jìn)給工作臺(tái)的靜態(tài)特征分析,從而進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果。為了提高系統(tǒng)的進(jìn)給精度,開發(fā)微進(jìn)給工作臺(tái)閉環(huán)控制系統(tǒng),以更好的解決壓電陶瓷遲滯等非線性因素及對外界環(huán)境的抗干擾能力。
【圖文】：

該刀架采用整體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小，易于控制，使用方便。其最大行程為som，進(jìn)給分辨率0.oZom[’3]。如圖1一1為尺鑊式微進(jìn)給系統(tǒng)作為一種新型的微進(jìn)給裝置發(fā)展較快，，線性尺蟆步進(jìn)式微進(jìn)給裝置最少使用三組壓電晶體，連接成“工”字形狀，前后兩組作為夾具用，分時(shí)夾住滑軌。中間一組通過伸縮產(chǎn)生位移驅(qū)動(dòng)負(fù)載。圖1一l:尺鑊微進(jìn)給裝置的原理每次循環(huán)位移的大小受中間壓電元件形變大小的限制，可通過所加脈沖的電壓高低來進(jìn)行控制。它的軸向載荷能力取決于夾緊機(jī)構(gòu)的承載能力，空載速度則取決于步進(jìn)尺度和運(yùn)行頻率。(如圖1一2)為東華大學(xué)研發(fā)的微進(jìn)給平臺(tái)，此平臺(tái)并非尺蝮式的驅(qū)動(dòng)裝置，所能完成的最大進(jìn)給距離僅為30靦。但由于系統(tǒng)采用的柔性鉸鏈的良好特性，使定位精度可達(dá)士0.1靦，分辨率可達(dá)0.02靦114]。

該刀架采用整體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小，易于控制，使用方便。其最大行程為som，進(jìn)給分辨率0.oZom[’3]。如圖1一1為尺鑊式微進(jìn)給系統(tǒng)作為一種新型的微進(jìn)給裝置發(fā)展較快，線性尺蟆步進(jìn)式微進(jìn)給裝置最少使用三組壓電晶體，連接成“工”字形狀，前后兩組作為夾具用，分時(shí)夾住滑軌。中間一組通過伸縮產(chǎn)生位移驅(qū)動(dòng)負(fù)載。圖1一l:尺鑊微進(jìn)給裝置的原理每次循環(huán)位移的大小受中間壓電元件形變大小的限制，可通過所加脈沖的電壓高低來進(jìn)行控制。它的軸向載荷能力取決于夾緊機(jī)構(gòu)的承載能力，空載速度則取決于步進(jìn)尺度和運(yùn)行頻率。(如圖1一2)為東華大學(xué)研發(fā)的微進(jìn)給平臺(tái)，此平臺(tái)并非尺蝮式的驅(qū)動(dòng)裝置，所能完成的最大進(jìn)給距離僅為30靦。但由于系統(tǒng)采用的柔性鉸鏈的良好特性，使定位精度可達(dá)士0.1靦，分辨率可達(dá)0.02靦114]。
【學(xué)位授予單位】：東華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號(hào)】：TH161

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前1條

1 周文;壓電陶瓷控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D];南京師范大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2661138