小深孔镗孔加工误差补偿方法研究.pdfVIP

第 10期 蒋红琰 等：小深孔镗孔加工误差补偿方法研究 ·27 · 设计一种压电陶瓷式镗孔刀具微量补偿装置 ，以 压电陶瓷作为产生微量位移的元件，以压电压力式传 感器作为检测元件 ，将传感器输出的电压信号经过电 路处理输入到Pc机中，根据此输入电压的大小 ，由 l一吸振环 2一减振块 3_一连接体 4一加强镗杆 5一内衬 6一输油轴 卜拉紧螺母 Pc机决定驱动电源该加多大的电压驱动压电驱动器， 利用压电驱动器的逆电效应进行补偿。该工作过程的 图4 抗振镗杆结构图 原理如图2所示。 加工过程中，镗杆受到刀具切削力的作用开始振 动。冲击式减振装置结构简图及数学模型见图5 (弹 簧弹性系数为k，阻尼块阻尼系数为c)，减振原理见 图6。假设镗杆的质量为m，当受到瞬时切削力后开 图2 工作过程原理图 始以 =Asintot的规律运动 ，质量为m的冲击块随镗 设计方案如图3所示 的，压电陶瓷 l5通以正负 杆一起离开平衡位置，开始产生位移A，，图6(a)为 交替的直流电，当通 以正电压时，由于反电压效应 ， 镗杆处于最大位移的时候 ；当瞬时切削力减小之后 ， 其作轴向伸长，经楔块 16推动刀具 3产生一次微量 镗杆和冲击块在弹性恢复力的作用下一起回到平衡位 径向进给，反之通以负电压时，压电陶瓷 15便缩短， 置0，此时镗杆和冲击块都具有最大速度 ，如图 但顶刀具的楔块 16由于斜面式 自锁角不能后退，产 6(b)所示。接着，镗杆继续 向上运动，但在其本身 生了间隙，用弹簧的弹力迫使楔块6插入进去，消除 材料弹性力的作用下，其速度逐渐减小，直至到稳定 间隙，继而压电陶瓷 15再通 以正 电让其伸长推动刀 位置，而冲击块在惯性力的作用下继续以速度 。向 具再径向伸长一点，这样循环动作下去，直到刀具达 上运动，因此冲击块便与镗杆脱离，如图6(c)所示。 到补偿指令所要求的位置时完成补偿动作。 当镗杆由c位置再向平衡位置移动时，镗杆与冲击块 发生碰撞 ，冲击块吸收了镗杆的能量，如图6(d)所 示。接着冲击块在惯性作用下继续 向下运动，如图6 (e)所示，但镗杆振动在3／4周期时振幅由A，下降到 A：。此运动过程重复下去，镗杆的振动能量不断地转 化为冲击块的动能和一部分碰撞热能，使其振幅逐渐 减小，从而起到减振的作用。 1、2、4、8、10、l3一螺钉 3一镗刀片 5一刀座 6--楔块A ia(a~t) 7一弹簧 9～压 电传感器 l1一套筒A 1卜套筒B l4一套筒C 15压电驱动器 16一楔块B 17一质量块 图3 压电陶瓷式镗孔刀具微量补偿装置 1．2 抗振镗杆的设计 由于镗杆的结构尺寸受到被加工孔类零件空间的 限制，使镗杆在整个加工过程处于半封闭空间，因 l一刀头 2一冲击块 3一镗杆 此。镗孔时常常发生振动而影响加工质量。为了