本发明专利技术公开了一种新型镗削刀具补偿装置，它包括机床床身(1)和小孔节流式高速精密液体静压镗头(7)，其中，床身(1)上安装有主轴驱动电机(3)、主轴脉冲编码器(6)、工件夹紧机构(11)、工件定位机构(12)、数控装置(13)、纵向伺服电机驱动系统(15)、自动润滑装置(2)，主轴驱动电机(3)与小孔节流式高速精密液体静压镗头(7)联接，在机床的主轴(20)中设有超磁致伸缩致动器、超磁致伸缩致动器冷却装置(4)和其配送电装置。本发明专利技术的特点是：通过“L形直角杠杆+四连杆组合柔性铰链机构”，将超磁致伸缩致动器产生的轴向位移转化为镗刀的径向平动位移，实现了镗刀的径向平动进刀。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型镗削刀具补偿装置，可用于镗削过程中的刀具磨损补偿及镗削直径的调整，也可用于活塞异形销孔的精密镗削。
技术介绍
目前国内和国际上，实现镗刀刀具补偿的方法具有代表性的有以下5种，这些方法均存在着一些不足专利号98112446，公开号1232732A的中国专利公开了一种“异型销孔镗削装置”，其采用了“纵向步进电机+拨杆+推杆”的机械机构，机床结构较为复杂，且不适应高频响刀具补偿的适用场合。专利号200510044793，公开号1743111A的中国专利公开了 “一种用于加工异型曲面孔的镗床”，其存在采用摆动补偿造成的“刀具轴向位置的不同，刀具进刀补偿量不同” 的缺陷。浙江大学公开了一种采用固定线圈驱动的超磁致伸缩致动器，这种采用固定线圈驱动的超磁致伸缩致动器的结构，存在漏磁严重，造成进刀效率低的缺陷。并且同样存在采用摆动补偿造成的“刀具轴向位置的不同，刀具进刀补偿量不同”的缺陷。美国Michgan大学公开了一种智能镗刀的结构方法，其特点是在镗杆上安装了压电陶瓷驱动机构，存在采用摆动补偿造成的“刀具轴向位置的不同，刀具进刀补偿量不同” 的缺陷。德国的Fraunhofer生产技术研究所研制了一种智能镗刀，其镗刀的刀尖是靠压电陶瓷驱动的，并配有多个传感器对刀尖位置及工件的形状进行实时监测，从而进行实时修正。这种机构比较复杂，并且切削力不大(< 400N)。
技术实现思路
针对上述现有技术，本专利技术提供了一种新型镗削刀具补偿装置，克服了以上技术存在的部分不足，使得专利技术更加适用。本专利技术是在专利号200510044793，公开号1743111A的中国专利技术专利的基础之上进行了进一步专利技术创新，克服了其存在的部分缺点，可以使镗削刀具补偿达到更好的效^ ο本专利技术是通过以下技术方案实现的一种新型镗削刀具补偿装置，它包括机床床身(1)和小孔节流式高速精密液体静压镗头(7)，其中，床身(1)上安装有主轴驱动电机C3)、主轴脉冲编码器(6)、工件夹紧机构 (11)、工件定位机构(12)、数控装置(13)、纵向伺服电机驱动系统(15)、自动润滑装置(2)， 主轴驱动电机( 与小孔节流式高速精密液体静压镗头(7)联接，在机床的主轴00)中设有超磁致伸缩致动器、超磁致伸缩致动器冷却装置(4)和其配送电装置；所述小孔节流式高速精密液体静压镗头(7)的前端安装伺服变形体(9)；所述纵向伺服电机驱动系统(15)上安装有线性导轨的纵向移动滑台(14)。所述超磁致伸缩致动器包括超磁致伸缩棒料04)及其后端联接的后刚性联接件(42)，后刚性联接件02)通过安装于其后端的钢球G4)与带锥形凹坑的高碳钢顶板 (45)接触；钢球04)与带锥形凹坑的高碳钢顶板G5)安装在超磁致伸缩执行机构座体 (22)里，超磁致伸缩执行机构座体02)通过冷却接头与磁致伸缩体冷却系统连接， 并分布着线路通道孔^幻和通气孔G6)；超磁致伸缩棒料04)其前端联接前刚性联接件 (40)，前刚性联接件00)通过安装于其前端的钢球(39)与带球形凹坑的高碳钢顶板(38) 接触；带球形凹坑的高碳钢顶板(38)与前段变形体的L形直角杠杆(30)相联；超磁致伸缩棒料04)的外面是分布有螺旋槽Gl)的绝缘线圈支架(25)，绝缘线圈支架0 上面绕有线圈(23) 0所述超磁致伸缩致动器冷却装置的结构是供气皮管(56)通过第一管接头 (55)与高速回转接头(54)联接；高速旋转接头(54)通过密封螺纹，与高速回转接头联接套(53)联结为一体；高速回转接头联接套(53)内部的冷气通道通过O型密封结构(57)联接了第二管接头(58)，第二管接头(58)的另一端联接着通气铜管(59)；通气铜管(59)通过第三管接头与超磁致伸缩执行机构座体0 相联；冷气通过铜管(59)和超磁致伸缩执行机构座体(22)，进入了超磁致伸缩执行机构座体0 上面的通气孔(46)、在经过绝缘线圈支架05)上面分布的螺旋槽Gl)时对超磁致伸缩棒料04)进行冷却，最终通过伺服变形体(9)上面分布的通孔缝隙结构09)排出。所述小孔节流式高速精密液体静压镗头(7)包括主轴箱(19)和安装在主轴箱 (19)中的主轴(20)，主轴箱(19)前端和后端分别安装有小孔节流式高速精密液体静压轴承(18)，在小孔节流式高速精密液体静压轴承(18)的外端设有轴承端盖、压力表(8)、小孔节流器及压力油过滤部件、液体静压轴承供油孔G8)；主轴OO)的后端与主驱动电机(3) 的转子联接，组成电主轴式静压主轴系统。所述主轴驱动电机( 上设有主轴电机转子(16)和主轴电机定子(17)；在所述的主轴右端安装有主轴齿形带轮(50)，该主轴齿形带轮(50)上通过同步带( 与主轴脉冲编码器(6)的齿形带轮联接。所述超磁致伸缩致动器的配送电装置的结构是由高速回转滑环机构(52)外环引出的导线与外部直流驱动电源相联，内环则与主轴同步旋转，由内环引出的导线通过轴套(51)上面的开孔，进入到分布在主轴轴套G9)的走线槽07)里面，进而通过超磁致伸缩棒料座体02)的线圈线路通道03)与超磁致伸缩材料的驱动线圈03)相连，实现了对超磁致伸缩材料的驱动线圈03)的供电。所述高速回转滑环机构(52)由内环和外环组成，外环与内环可以相对高速旋转； 内环通过螺钉与主轴末端轴套(51)联接，轴套(51)通过螺钉固定在主轴OO)的末端，轴套(51)里面有密封接头(57)、0形密封圈(58)，其末端通过密封螺纹与联接套(5 相连。所述伺服变形体(9)安装在主轴OO)前端，其结构包括弹性体通过布置的线切割缝隙，构成L形直角杠杆+平行四边形四连杆机构；弹性体材料为弹簧钢，其中心的螺纹孔里面安装有碟簧(36)、两个内六角螺钉(3 ；其固定部分的后端开有通孔，前刚性件 (40)通过该通孔与钢球(39)、前碳钢板(38)接触；伺服变形体(9)的固定端通过螺钉与主轴OO)的前端面联接，伺服变形体(9)的平动杆(3 通过螺钉与镗杆(10)联接。本专利技术的特点是通过“L形直角杠杆+四连杆组合柔性铰链机构”，将超磁致伸缩致动器(GMA-Giant Magnetostrictive Actuator)产生的轴向位移转化为镗刀的径向平动位移，实现了镗刀的径向平动进刀；由于GMM(Giant Magnetostrictive Materials)棒料预应力对GMA输出位移影响较大，本专利技术设计了一种特殊的预应力施力机构，使预应力机构与柔性铰链变形机构分离，实现GMA预应力的调整时不影响镗刀径向位置的变化，保证镗削尺寸的一致性。不同于现有的“内外主轴偏心相对旋转”实现刀具径向进刀方法，本专利技术采用“L 形直角杠杆+四连杆组合柔性铰链机构”，不仅实现了刀具径向位移的平动，而且由于带动刀具径向位移部分惯量较低，使得本专利技术适用于高频响刀具补偿的应用场合；而“内外主轴偏心相对旋转”式进刀方法，是靠内外轴的相对偏心运动实现刀具径向进刀，其移动惯量部分不仅包括刀杆，还包括机床内主轴，这就大大增加了进刀移动惯量，也就使得该方案无法满足刀具高频响补偿需求。不同于现有的“异型销孔镗削装置(专利号98112446，公开号1232732A) ”方式， 本专利技术采用GMA致动器取代“异型销孔镗削装置”中“纵向步进电机+拨本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种新型镗削刀具补偿装置，它包括机床床身（１）和小孔节流式高速精密液体静压镗头（７），其中，床身（１）上安装有主轴驱动电机（３）、主轴脉冲编码器（６）、工件夹紧机构（１１）、工件定位机构（１２）、数控装置（１３）、纵向伺服电机驱动系统（１５）、自动润滑装置（２），主轴驱动电机（３）与小孔节流式高速精密液体静压镗头（７）联接，其特征在于：在机床的主轴（２０）中设有超磁致伸缩致动器、超磁致伸缩致动器冷却装置（４）和其配送电装置；所述小孔节流式高速精密液体静压镗头（７）的前端安装伺服变形体（９）；所述纵向伺服电机驱动系统（１５）上安装有线性导轨的纵向移动滑台（１４）。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：翟鹏，秦磊，王朋，李瑞珍，王萌，曲孟孟，
申请(专利权)人：山东大学威海分校，
类型：发明
国别省市：37
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