基于压电陶瓷的快速伺服刀架装置研究
发布时间：2021-03-11 04:02
微结构表面可以实现普通元件难以完成的集成和波面转换等功能,具备体积小、精度高、功能丰富等特点。超精密快刀伺服技术以其高精度、高效率的优势,逐渐成为了加工微结构表面最有效的方法之一。但加工频率与加工行程这一对矛盾量,限制了快刀伺服技术的进一步发展。因此,本文通过引入平面柔性铰链,设计了一款快速伺服刀架,使刀架在高频振动下仍能具备一定的加工行程。本文首先根据快刀伺服系统的具体参数,明确了刀架机构的技术指标要求。通过对现有刀架的驱动类型进行归纳总结,结合技术指标,确定了以压电陶瓷作为驱动装置的技术路线。提出以平面柔性铰链与直圆型柔性铰链相结合的方式,确定了刀架的总体设计方案。建立刀架系统的数学模型,获得其刚度计算公式,为进一步的参数优化工作提供理论依据。其次,采用理论分析的方式对本文提出的刀架系统的共振频率、弹性回复力等参数进行验证,并且计算出刀架工作时所需的预紧力。进一步采用有限元分析的方法,对刀架进行仿真分析。通过结构静力学分析,获得刀架的刚度以及应力分布;利用模态分析,获得固有频率;利用谐响应分析,获得刀架位移量与振动频率之间的关系。利用有限元分析,验证刀架的工作性能,为后续工作提供理...
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非回转对称光学曲面元件示意图
术发展现状状的起源可以追溯到上世纪 80 年代，美国劳伦斯研究的基础上率先提出快刀伺服的构想与概念重复定位精度达到 25μm，有 600Hz 的工作响应刀伺服加工技术的新纪元。纳州立大学在 1991 年研制了新的快刀伺服装置，加工误差为 0.5μm，最高频响为 1KHz，但系 II-VI 公司通过理论分析，研发出了新的快刀伺，配合金刚石车床率先实现了玻璃的复杂面型透镜阵列等。该系统的实际加工图如图 1.3 所示
a） b）图 1.4 快刀伺服装置及工件示意图a）快刀伺服装置 b）加工出的工件国 Precitech 公司是超精密车床的主要供应商之一，其设计了多种能够适应不同面型的加工[27]。加工模块主要分为 FTS500、FTS7 等[28-29]，它们具备不同的特点。图 1.5 中展示出了 FTS70 的实出的微透镜阵列[30]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压电陶瓷驱动的新型快速伺服刀架设计[J]. 王森,白素平,闫钰锋,张占鹏. 长春理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]集成电路制造业面临的问题与挑战[J]. 李建明. 中国新通信. 2018(21)
[3]微纳加工的二轴快刀伺服器拓朴结构优化设计[J]. 周欢伟,邱玉良,陈新度. 机电工程技术. 2018(07)
[4]压电陶瓷材料的应用与发展分析[J]. 贺兴辉,王子维,陈冰倩. 居业. 2018(05)
[5]平面缺口型柔性铰链在工业平缝机中的应用研究[J]. 李鹏飞,胡章頔,吴琼,杨扬. 振动与冲击. 2017(20)
[6]基于压电陶瓷的快刀伺服车削加工补偿研究[J]. 刘锦水,李克天. 机电工程技术. 2017(09)
[7]基于压电陶瓷的快刀伺服车削加工研究[J]. 李海民,李克天,詹东海. 机电工程技术. 2016(09)
[8]平面柔性铰链机构的柔度计算方法[J]. 杜云松,李铁民,姜峣,张京雷. 清华大学学报(自然科学版). 2016(06)
[9]大行程快速刀具伺服装置的设计[J]. 徐兵,张旭,王俊,刘强. 机械设计与制造. 2014(08)
[10]快刀伺服车削相关技术研究[J]. 刘润时. 黑河学院学报. 2014(02)
博士论文
[1]用于纳米结构功能器件的表面等离子体光刻技术研究[D]. 刘利芹.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[2]基于摆动进给的超精密金刚石车削加工误差分析与补偿[D]. 姚洪辉.哈尔滨工业大学 2017
[3]面向微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术研究[D]. 陈远流.浙江大学 2014
[4]微结构光学元器件的设计、制作与应用关键技术研究[D]. 孔德鹏.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
硕士论文
[1]微结构密集阵列精密加工与在位检测技术研究[D]. 张霞峰.广东工业大学 2018
[2]多自由度平面柔性铰链的动态等效刚度计算方法研究[D]. 应玲君.兰州理工大学 2018
[3]电场诱导腐蚀法加工铝镁合金超双疏表面[D]. 陈阳.沈阳航空航天大学 2018
[4]大行程高频响快速刀具伺服系统的研究[D]. 宋凯琪.哈尔滨工业大学 2017
[5]曲面透镜阵列金刚石快刀伺服加工系统及实验研究[D]. 江俊.厦门理工学院 2017
[6]双压电陶瓷驱动快刀伺服系统研究[D]. 徐启航.国防科学技术大学 2015
[7]微透镜阵列快刀伺服加工系统设计与控制研究[D]. 丁焕琪.湖南科技大学 2015
[8]基于压电陶瓷驱动的快刀伺服系统的研制[D]. 陈武.广东工业大学 2014
[9]小型单点金刚石超精密车床快刀伺服系统的研究[D]. 张泽义.哈尔滨工业大学 2013
[10]面向微结构表面加工的快速伺服刀架设计及其性能研究[D]. 张文兴.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3075825
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
非回转对称光学曲面元件示意图
术发展现状状的起源可以追溯到上世纪 80 年代，美国劳伦斯研究的基础上率先提出快刀伺服的构想与概念重复定位精度达到 25μm，有 600Hz 的工作响应刀伺服加工技术的新纪元。纳州立大学在 1991 年研制了新的快刀伺服装置，加工误差为 0.5μm，最高频响为 1KHz，但系 II-VI 公司通过理论分析，研发出了新的快刀伺，配合金刚石车床率先实现了玻璃的复杂面型透镜阵列等。该系统的实际加工图如图 1.3 所示
a） b）图 1.4 快刀伺服装置及工件示意图a）快刀伺服装置 b）加工出的工件国 Precitech 公司是超精密车床的主要供应商之一，其设计了多种能够适应不同面型的加工[27]。加工模块主要分为 FTS500、FTS7 等[28-29]，它们具备不同的特点。图 1.5 中展示出了 FTS70 的实出的微透镜阵列[30]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压电陶瓷驱动的新型快速伺服刀架设计[J]. 王森,白素平,闫钰锋,张占鹏. 长春理工大学学报(自然科学版). 2019(01)
[2]集成电路制造业面临的问题与挑战[J]. 李建明. 中国新通信. 2018(21)
[3]微纳加工的二轴快刀伺服器拓朴结构优化设计[J]. 周欢伟,邱玉良,陈新度. 机电工程技术. 2018(07)
[4]压电陶瓷材料的应用与发展分析[J]. 贺兴辉,王子维,陈冰倩. 居业. 2018(05)
[5]平面缺口型柔性铰链在工业平缝机中的应用研究[J]. 李鹏飞,胡章頔,吴琼,杨扬. 振动与冲击. 2017(20)
[6]基于压电陶瓷的快刀伺服车削加工补偿研究[J]. 刘锦水,李克天. 机电工程技术. 2017(09)
[7]基于压电陶瓷的快刀伺服车削加工研究[J]. 李海民,李克天,詹东海. 机电工程技术. 2016(09)
[8]平面柔性铰链机构的柔度计算方法[J]. 杜云松,李铁民,姜峣,张京雷. 清华大学学报(自然科学版). 2016(06)
[9]大行程快速刀具伺服装置的设计[J]. 徐兵,张旭,王俊,刘强. 机械设计与制造. 2014(08)
[10]快刀伺服车削相关技术研究[J]. 刘润时. 黑河学院学报. 2014(02)
博士论文
[1]用于纳米结构功能器件的表面等离子体光刻技术研究[D]. 刘利芹.中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所) 2018
[2]基于摆动进给的超精密金刚石车削加工误差分析与补偿[D]. 姚洪辉.哈尔滨工业大学 2017
[3]面向微结构阵列的超精密切削加工与测量关键技术研究[D]. 陈远流.浙江大学 2014
[4]微结构光学元器件的设计、制作与应用关键技术研究[D]. 孔德鹏.中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所） 2013
硕士论文
[1]微结构密集阵列精密加工与在位检测技术研究[D]. 张霞峰.广东工业大学 2018
[2]多自由度平面柔性铰链的动态等效刚度计算方法研究[D]. 应玲君.兰州理工大学 2018
[3]电场诱导腐蚀法加工铝镁合金超双疏表面[D]. 陈阳.沈阳航空航天大学 2018
[4]大行程高频响快速刀具伺服系统的研究[D]. 宋凯琪.哈尔滨工业大学 2017
[5]曲面透镜阵列金刚石快刀伺服加工系统及实验研究[D]. 江俊.厦门理工学院 2017
[6]双压电陶瓷驱动快刀伺服系统研究[D]. 徐启航.国防科学技术大学 2015
[7]微透镜阵列快刀伺服加工系统设计与控制研究[D]. 丁焕琪.湖南科技大学 2015
[8]基于压电陶瓷驱动的快刀伺服系统的研制[D]. 陈武.广东工业大学 2014
[9]小型单点金刚石超精密车床快刀伺服系统的研究[D]. 张泽义.哈尔滨工业大学 2013
[10]面向微结构表面加工的快速伺服刀架设计及其性能研究[D]. 张文兴.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3075825
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