[实用新型]具有位移和力测量功能的二维解耦型超声振动抛光装置

说明书

实用新型涉及一种具有位移和力测量功能的二维解耦型超声振动抛光装置，属于超精密车削加工技术领域。柔性铰链模块的基体与支撑模块的顶部固定连接，驱动模块包括x压电片叠堆和y压电片叠堆，x压电片叠堆位于柔性铰链模块的x导向单元与基体之间，y压电片叠堆位于柔性铰链模块的y导向单元与基体之间，位移检测模块与支撑模块固定连接、位移检测模块的x光栅尺、y光栅尺分别紧贴于x导向单元、y导向单元的正下方，力检测模块与支撑模块上方固定连接。优点是结构新颖，减小偶合振动，使得抛光工具的运动精度更加精准，抛光效果好，力检测模块能准确传递抛光力，使得力传感器测量所得数据为实际抛光力，提高测量可靠性及精准性。

技术领域

本实用新型属于超精密车削加工技术领域，尤其涉及一种二维解耦型超声振动抛光装置。

背景技术

光滑或超光滑表面元器件在航天航空、国防、生物医学、科学仪器、能源等重要的工程领域有着日益增长的应用需求。为了获得所需的光滑表面或超光滑表面元器件，迄今为止国际学术界和工业界进行了大量的研究，提出了一些非常有价值的利用外部能量场作用的非传统抛光加工方法，例如，磁场辅助抛光，超声振动辅助抛光，流场辅助抛光，电场辅助抛光等。

在所提出的这些利用外部能量场作用的非传统抛光方法中，超声振动辅助抛光方法驱动抛光工具以超声频率作闭合运动，可获得更大的抛光去除效率，特别是在微小几何特征元器件表面抛光中具有极大的应用潜力。但是，在现有的超声振动抛光方法中，还存在如下一些缺陷制约了其性能。其一，现有的超声振动切削装置多说为单轴振动磨削，磨削效果及效率都比较低；其二，目前的两轴超声振动辅助抛光装置振动体的振动模态受限于结构，难以得到期望比值的的纵向振动频率与弯曲振动频率，这使得合成的运动轨迹无法达到预期的运动轨迹要求；其三，在所要求的振动幅值较大的情况下，容易激起沿轴向和横向两个方向的多个高阶振动模态，这两个方向的高阶振动模态之间不可避免地存在藕合；其四，现有的超声振动装置在实验时，磨削力的测量也存在着可靠性及精准性不高的问题。

发明内容

本实用新型提供一种具有位移和力测量功能的二维解耦型超声振动抛光装置，以解决目前存在的磨削效果及效率都比较低，无法达到预期的运动轨迹要求，存在藕合，磨削力的测量可靠性及精准性不高的问题。

本实用新型采取的技术方案是：包括柔性铰链模块、驱动模块、位移检测模块、力检测模块、支撑模块，其中柔性铰链模块的基体与支撑模块的顶部固定连接，驱动模块包括x压电片叠堆和y压电片叠堆，x压电片叠堆位于柔性铰链模块的x导向单元与基体之间，y压电片叠堆位于柔性铰链模块的y导向单元与基体之间，位移检测模块与支撑模块固定连接、位移检测模块的x光栅尺、y光栅尺分别紧贴于x导向单元、y导向单元的正下方，力检测模块与支撑模块上方固定连接。

所述柔性铰链模块包括基体，x导向单元，y导向单元，x导向铰链、y导向铰链，解耦铰链，研磨位块，其中x导向单元通过x导向铰链与基体连接，y导向单元通过y导向铰链与基体连接，x导向铰链与y导向铰链相互垂直，解耦铰链一端分别与x导向单元和y导向单元连接、另一端与研磨位块连接；

所述位移检测模块包括x光栅尺、y光栅尺，x读数头、y读数头、x支架与y支架，其中x读数头、y读数头分别与x支架与y支架固定连接，x读数头、y读数头分别位于x光栅尺、y光栅尺的正下方。

所述力检测模块包括力传感器支撑板，力传感器，直线轴承，直线光轴，轴承支座支撑板，轴承支座，工件夹具，其中力传感器、直线轴承和轴承支座支撑板分别固定于力传感器支撑板上，直线光轴位于直线轴承中、且位于力传感器上方，轴承支座固定在轴承支座支撑板上方，工件夹具位于直线光轴的正上方、其伸出部分与轴承支座相配合。

所述支撑模块包括支撑座，x支撑板、y支撑板，x支撑板与y支撑板固定于支撑座上。