微细车铣削加工机床的设计 本科毕业论文

广东海洋大学2016届本科生毕业论文

图 4.1 光学隔震平台

(4) 压电微进给系统

目前能实现微位移平台进给的驱动方式主要有以下几种方式:①机械传动、②弹性变形驱动、③热变形驱动、④流体膜变驱动、⑤磁致伸缩驱动、⑥电致伸缩驱动。本微车削模块进给系统主要采用“宏微复合”的思路进行设计。宏微复合的原理是采用较低精度的宏定位系统实现大行程的运动，其定位精度由高定位精度的微定位系统补偿，从而使系统即得到了大行程的位移，又得到了较高的定位精度。本机床微动系统采用压电陶瓷式微定位平台，压电陶瓷微动平台的工作原理主要是墓于逆压电效应，通过电场强度的大小来控制压电陶瓷产生微小位移。通过柔性铰链连接支撑传动，实现工作台面沿X轴方向作一维微纳米的微小移动。不过压电陶瓷驱动平台也有一些缺点如:压电平台的进给进行过小、具有迟滞效应等，因此如果不加以控制将无法保证很高的定位精度。

4.3微细铣削模块设计

当三维工作台正对铣削主轴时，即为铣削工位，此时主轴配合三维工作台可进行微细铣削加工。微细车削与微细铣削共用同一根主轴，使得成本大大降低，操作变得相对简单，在微细车削转换成微细铣削时，需要将车削时主轴端部夹持的工件换成微细铣刀。 4.3.1 工件夹具

台钳是用来夹持被加工工件的装置，要求对被加工工件夹持后，能够达到准确定位，保障足够的直角度和平行度，并要求夹持牢靠无滑动。

13

广东海洋大学2016届本科生毕业论文

本微型数控铣床设计精密台钳，如图4.2所示重量为13.5 kg台钳尺寸:20x6x10mm3，自重1.2 kg，最大可夹持重量为13.5 kg，最大可夹持厚度 15mm。采用SKS材料，硬度可达HRC600。该精密台钳采用独特的扳手锁扣型设计，通过在45℃下前方向施加夹持力防止工件浮起，确保了夹持定位可靠滑移。

图 4.2 台钳

4.3.2 刀具冷却系统

铣削加工过程中，刀具高速旋转进行切削的过程中，会产生大量的热量，如果这些热量长时间产生而不及时传递出去，将影响刀具的强度，刀具十分容易损坏，因此，很有必要对刀具进行冷却，同时，在进行微细铣削加工过程中，需要适时观察切削加工的状态，切屑必须及时清洗，考虑到以上两点，刀具的冷却选用空气冷却，一方面能及时带走加工过程中产生的热量，另一方面将切屑吹走，便于观察。

由上述分析，本文所研制的微型数控铣床选用美国依爱(EXAIR)公司生产的刀具冷却枪系统，如图4.3所示，该冷却枪系统由涡旋管组成，涡旋管使普通压缩空气变成冷热两股低压气流。热气流被抑制器抑制住，从热气出口排出。冷气流也被抑制反向从万向管排出。该万向管即直接指向需冷却的部位。压缩空气可冷却到零下300度。另外，该冷却枪系统安装方便，可将冷却空气直接引向刀头，实现刀具的冷却，延长刀具寿命。

14

广东海洋大学2016届本科生毕业论文

图 4.3 可调冷却系统

4.3.3 微径铣刀

本机床采用了株洲钻石牌微径铣刀，刀柄直径为1.5mm。刃往0.5mm,刃数为2刃,刀具材料为硬质合金，该刀具能实现从高余属去除旋的粗加工到高精度、高表而质股的精加工。如图4.4为该铣刀实物图。

图 4.4 微径铣刀

4.4机床装配图与爆炸视图

综合上述的情况，该机床的整体三维结构图与爆炸视图如图4.5和4.6所示。

15

广东海洋大学2016届本科生毕业论文

图4.5微型铣床

图 4.6 铣床的爆炸图

4.5本章小结

介绍了Pro/Engineer三维软件简介，对微细切削模块和微细铣削模块进行设计，还对机床整体结构进行三维建模。

16