微进给系统的设计与研究

发布时间：2020-05-13 01:17

【摘要】： 面向新世纪,科学技术飞速发展,为了满足航空航天、集成电子制造、生物科技等高技术发展的要求,对加工精度和加工质量提出了更大的挑战。精密加工技术是国家重点资助的研究领域,而微进给系统是精加工技术中的核心技术之一,因此研究高质量的微进给系统是实现精密加工的关键。这对我国促进经济、国防建设乃至提高整个国家的综合国力,都将有及其深远的意义。通过研究构成微位移系统的各个组成部分的作用及优缺点,经过比较分析后确定本课题的各分部系统的设计方案。本课题利用了压电陶瓷材料的压电效应产生微位移,因为其具有的位移分辨率高、体积小、出力大的特点,同时能够保证系统具有较高的精度、驱动能力和相对简单的控制方式;但是受材料性能、经济性等因素的限制,本文研究所采用的压电陶瓷驱动器的最大进给距离仅为50μm左右,对很多零件来说这很难满足加工要求,因此,文章会利用柔性铰链所具备的结构紧凑、无磨损、无传动空程的特点,设计了柔性铰链平台来完成微位移的传递,最大限度的减少微位移传递过程中在精度上的损失;从而弥补压电陶瓷进给步幅小的缺点,文章利用了杠杆传递原理设计了柔性铰链杠杆放大机构,对系统的进给步幅进行了适当的放大。利用放大步幅的二维进给机构是通过利用杠杆放大原理和双层嵌套式结构,设计柔性铰链结构加大二个方向上压电陶瓷的行程范围,扩大进给的步幅,同时更好的减小响应时间。要达到这种要求需要合理的选择放大杠杆,对整体结构进行优化设计,合理的设计控制系统等。在理论分析的基础上,对单个柔性铰链和整个铰链平台进行建模,并运用有限无方法进行微进给工作台的静态特征分析,从而进一步优化设计结果。为了提高系统的进给精度,开发微进给工作台闭环控制系统,以更好的解决压电陶瓷迟滞等非线性因素及对外界环境的抗干扰能力。
【图文】：

原理图,微进给装置,原理

该刀架采用整体化结构设计，结构简单、紧凑、体积小，易于控制，使用方便。其最大行程为som，进给分辨率0.oZom[’3]。如图1一1为尺镬式微进给系统作为一种新型的微进给装置发展较快，，线性尺蟆步进式微进给装置最少使用三组压电晶体，连接成“工”字形状，前后两组作为夹具用，分时夹住滑轨。中间一组通过伸缩产生位移驱动负载。图1一l:尺镬微进给装置的原理每次循环位移的大小受中间压电元件形变大小的限制，可通过所加脉冲的电压高低来进行控制。它的轴向载荷能力取决于夹紧机构的承载能力，空载速度则取决于步进尺度和运行频率。(如图1一2)为东华大学研发的微进给平台，此平台并非尺蝮式的驱动装置，所能完成的最大进给距离仅为30腼。但由于系统采用的柔性铰链的良好特性，使定位精度可达士0.1腼，分辨率可达0.02腼114]。

微进给平台,柔性铰链,微进给装置

该刀架采用整体化结构设计，结构简单、紧凑、体积小，易于控制，使用方便。其最大行程为som，进给分辨率0.oZom[’3]。如图1一1为尺镬式微进给系统作为一种新型的微进给装置发展较快，线性尺蟆步进式微进给装置最少使用三组压电晶体，连接成“工”字形状，前后两组作为夹具用，分时夹住滑轨。中间一组通过伸缩产生位移驱动负载。图1一l:尺镬微进给装置的原理每次循环位移的大小受中间压电元件形变大小的限制，可通过所加脉冲的电压高低来进行控制。它的轴向载荷能力取决于夹紧机构的承载能力，空载速度则取决于步进尺度和运行频率。(如图1一2)为东华大学研发的微进给平台，此平台并非尺蝮式的驱动装置，所能完成的最大进给距离仅为30腼。但由于系统采用的柔性铰链的良好特性，使定位精度可达士0.1腼，分辨率可达0.02腼114]。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH161

【引证文献】