基于压电陶瓷驱动的快刀伺服系统的研制

【摘要】光学自由曲面形状复杂,精度要求很高,传统加工方法很难满足性能要求。快刀伺服车削加工技术通过高频响、高精度的刀具驱动装置,在主轴角度反馈的基础上,控制刀具实时跟踪工件面形的变化,能完成具有复杂面形的微光学元件模具的精密高效加工。本课题的研究目标是针对快刀伺服车削加工的特点,以压电陶瓷作为快刀伺服系统的驱动部件,以带柔性铰链的刀架作为高频响输出位移的转换机构,研制出一套超精密快速车削伺服进刀系统,并在此基础上进行实物工件的车削加工实验。主要内容包括：1、设计一个基于压电陶瓷驱动、利用柔性铰链铰接的快刀伺服装置。利用理论分析与有限元分析相互结合的方法,完成快刀伺服刀架的结构设计。对压电陶瓷主要参数进行分析,完成快刀伺服装置驱动器的选型。快刀伺服系统最大加工行程能达到60μm,且在39pm的加工行程内能够达到150Hz的工作频率。2、对所研制出的快刀伺服装置做刚度、电压—位移关系、动态响应等性能测试,性能测试表明所研制的快刀伺服装置满足设计要求。3、设计一个用于装载快刀伺服装置,具有高精度的定位要求的宏微定位平台,要求微动台的误差补偿范围达到55μm以上。对宏微平台做刚度、误差补偿范围、动态响应、稳定性等性能测试。测试结果表明所设计的定位平台满足设计要求。4、搭建一个可利用快刀伺服装置完成零件加工的实验平台。分析加工进刀路线,完成具有特殊形貌表面的零件加工实验。实验结果定性地验证了本文设计的快刀伺服装置能够完成具有特殊形貌微光学元件模具的加工。
【作者】陈武；
【导师】李克天；
【作者基本信息】广东工业大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】微光学元件；快刀伺服；压电陶瓷；柔性铰链；宏微平台；

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