[发明专利]一种面向超精密测量与加工的双级变刚度微动机构

说明书

一种面向超精密测量与加工的双级变刚度微动机构，涉及超精密加工技术领域。为解决传统制造技术采用在安装后先对工件表面实施预加工以确保工件安装以及工件和工具间的定位精度，但对于磨抛后的精密表面的再次加工时，预加工的方法就难以施展，从而导致加工误差较大的问题。底板的上表面设有一个变刚度三自由度微动结构，且变刚度三自由度微动结构与底板的上表面之间设有一个电容传感器支架，变刚度三自由度微动结构和电容传感器支架均通过螺栓与底板的上表面连接。本发明适用于超精密加工技术领域。

技术领域

本发明涉及超精密加工技术领域，具体涉及一种面向超精密测量与加工的双级变刚度微动机构。

背景技术

纵观历史长河，人类对微观世界的好奇和站的更高、看的更远的梦想，正激励着新一代创新技术的变革。以单点金刚石切削为代表的超精密加工技术逐渐成为了大规模集成电路、激光和航天等尖端领域的技术支柱。近些年来，尽管超精密加工技术备受关注，取得了不少突破性进展，然而核心零件的制造技术仍然是限制先进装备研发的瓶颈。为此以快刀伺服为代表的纳米级精密定位装备成为了解决自由曲面和离轴曲面制造的关键技术。这种基于压电陶瓷驱动的柔性铰链机构依赖其高精度输出和快速响应功能为超精密加工提供了新的见解。

超精密制造是一项典型的跨学科综合技术，涉及制造、装配、测量和控制补偿等多个领域。传统制造技术过程中为消除工件装夹以及对刀等误差的影响，常常在安装后先对工件表面实施预加工以确保工件安装精度，以及工件和工具间的定位精度，然而对于磨抛后的精密表面的再次加工等工况，预加工的方法就难以施展。此时，工件表面的精密安装定位就尤为重要。

综上所述，传统制造技术采用在安装后先对工件表面实施预加工以确保工件安装精度以及工件和工具间的定位精度，但对于磨抛后的精密表面再次加工时，预加工的方法就难以施展，从而导致加工误差较大的问题。

发明内容

本发明为解决传统制造技术采用在安装后先对工件表面实施预加工以确保工件安装精度以及工件和工具间的定位精度，但对于磨抛后的精密表面的再次加工时，预加工的方法就难以施展，从而导致加工误差较大的问题，因而提出一种面向超精密测量与加工的双级变刚度微动机构。

本发明的一种面向超精密测量与加工的双级变刚度微动机构，其组成包括变刚度三自由度微动结构、电容传感器支架和底板；

底板的上表面设有一个变刚度三自由度微动结构，且变刚度三自由度微动结构与底板的上表面之间设有一个电容传感器支架，变刚度三自由度微动结构和电容传感器支架均与底板的上表面通过螺栓连接；

所述的变刚度三自由度微动结构包括传输平台、直梁形铰链、传递单元、动力块、半球体和压电陶瓷；

传输平台为底端开口的正六棱体状，且传输平台其中的三个侧壁加工有矩形通孔，传输平台另外的三个侧壁加工有T型通孔，且每个加工有矩形通孔的侧壁设置在两个加工有T型通孔的侧壁之间，每个侧壁上的T型通孔的内部底端设有一个预紧螺孔，且预紧螺孔的内部设有一个预紧螺栓，且T型通孔的竖直段内部嵌设有一个压电陶瓷，压电陶瓷的顶部设有一个动力块，且动力块的两侧分别设有一个传递单元，且传递单元的外侧与T型通孔的内壁接触，动力块的顶端设有螺纹孔，半球体的底部设有螺纹孔，半球体的底部上的螺纹孔的内部设有顶丝，且顶丝的底端与动力块顶端的螺纹孔连接，传输平台通过两个对称式直梁形铰链与动力块的顶端连接，且直梁形铰链设置在T型通孔的横向端的内部，直梁形铰链的底部与传递单元的顶部接触；

进一步的，所述的传输平台上每个矩形通孔的内部底面设有一个锁紧螺纹孔，且锁紧螺纹孔的内部设有一个锁紧螺栓，传输平台通过锁紧螺栓与底板固定连接；

进一步的，所述的电容传感器支架包括Y型挡块和电容传感器支架底座；电容传感器支架底座上表面中部设有Y型挡块，Y型挡块和电容传感器支架底座一体设置；

进一步的，所述的Y型挡块的上表面三角处分别设有一个电容传感器安装定位孔；