三自由度串联式快速刀具伺服刀架的研究

来源：机床与液压杂志2017年第20期北京时间：

作者：吴礼琼

单位：浙江科技学院机械与汽车工程学院；浙江科技学院机械与汽车工程学院；浙江科技学院机械与汽车工程学院

摘要：快速刀具伺服金刚石车削被认为是针对光学自由曲加工方法中非常有发展潜力的超精密加工技术。针对目前三自由度快速刀具伺服刀架在X、Y、Z 3个方向上存在运动耦合、导致在刀具路径规划困难以及影响刀具使用寿命的问题，提出一种新型三自由度串联式快速刀具伺服刀架，通过将X、Y、Z 3个方向的运动串联，避免了X、Y、Z 3个方向运动解耦困难；通过分析三自由度快速刀具伺服刀架应具备的要求，确定柔性铰链截面形状、材料以及尺寸；运用ANSYS对该三自由度串联式快速刀具伺服刀架进行有限元分析，得到X、Y、Z 3个方向柔性铰链最大应力均远小于材料的许用应力，前6阶振型共振频率远高于伺服刀架的工作频率。结果表明，该刀架满足实际车削过程中的内应力和共振频率要求。

关键词：三自由度;伺服刀架;运动解耦;柔性铰链;有限元分析

基金资助：浙江省自然科学基金项目(LY14E050016)；浙江科技学院研究生课程建设项目(2016yjskc09)