【正文】 彈簧 板和預(yù)緊力分析更是將工作臺(tái)的精密性和可靠性得到了提升。因此根據(jù)實(shí)際情況，在不超過陶瓷制動(dòng)器設(shè)計(jì)載荷的前提下，施加合理的預(yù)緊力。當(dāng)預(yù)緊力增大時(shí)，隨著陶瓷致動(dòng)器位移量的減小，系統(tǒng)的位移量 s 也減小，但由于消除了間隙，提高了接觸剛度，在不提高控制系統(tǒng)精度的情況下，可以提高系統(tǒng)的分辨率 ??15 。 由上式可知，系統(tǒng)分辨率 f 與系統(tǒng)最大位移量 s 成線性關(guān)系。工作臺(tái)受力模型可簡化為圖 。 板彈簧作為微位移工作臺(tái)中的彈性元件，其厚度遠(yuǎn)小于平臺(tái)與壓盤的厚度，所以可以將上平臺(tái)和壓盤視為剛體，裝配時(shí)上平臺(tái)、板彈簧，壓盤緊密連接。 板彈簧是微位移工作系統(tǒng)中的主要變形元件，它的設(shè)計(jì)，計(jì)算十分重要。就彈簧來說，變形時(shí)所做的功是作為彈性勢(shì)能儲(chǔ)存在彈簧里的，當(dāng)負(fù)荷減去時(shí)，彈性勢(shì)能就會(huì)再釋放出來。為了使彈性材料發(fā)生變形，施加的力必須逐漸增大。 板彈簧的設(shè)計(jì)與用途 彈簧有各種各樣的用途，例如：供給鐘表的原動(dòng)力、給運(yùn)輸車輛減震、稱量物體重量、約束機(jī)械零件、行程彈性連續(xù)、發(fā)射和遲延導(dǎo)彈和飛行器、減輕不平衡的旋轉(zhuǎn)機(jī)械對(duì)支承結(jié)構(gòu)的周期性擾動(dòng)力等。滿足精密加工對(duì)微定位的要求。 微位移機(jī)構(gòu) 工作臺(tái) 采用電致伸縮瓷驅(qū)動(dòng)器和板彈簧組合的方式，利用子緊彈簧和子緊全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 螺栓的微小彈性變形來傳遞位移，推動(dòng)微動(dòng)工作臺(tái)，實(shí)現(xiàn)微 量寄給，具有體積小，機(jī)構(gòu)緊湊。 微位移工作臺(tái)的具體結(jié)構(gòu)見圖 。 微位移工作臺(tái) 工作 原理 該系統(tǒng)包括宏進(jìn)給定位工作臺(tái)和微位移定位工作臺(tái)。 微位移系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 微位移工作臺(tái)的組成 一個(gè)良好的微位移系統(tǒng)，需要一組性能良好的微進(jìn)給機(jī)構(gòu)，而微位移機(jī)構(gòu)是精密加工中的關(guān)鍵裝置。 逆壓電效應(yīng)僅在無對(duì)稱中心晶體才有，而電致伸縮效應(yīng)應(yīng)在所有的電介質(zhì)晶體中都存在，但是一般都比較軟弱。 電致伸縮效應(yīng)：在外界電場(chǎng)的作用下， 電介質(zhì)因 感應(yīng)極化作用而引起 的 應(yīng)變， 該應(yīng)變 的大小與電場(chǎng)平方成正比 ，與電場(chǎng)的方向無關(guān) 。采用這種器件制成微位移系統(tǒng)還能較容易的實(shí)現(xiàn)精度為 的超精密定位，因此，作為理想的微位移驅(qū)動(dòng)器，壓電、電致伸縮器件在精密機(jī)床中得到了廣泛的應(yīng)用。 壓電、電致伸縮器 件在微位移系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的優(yōu)點(diǎn) 壓電、電致伸縮器件是本課題設(shè)計(jì)所采用的新型微位移器件。 (3) 不同的材料壓電系數(shù)不同，可根據(jù)需要選擇不同的材料。 微位移行 程的提高 提高微位移行程有利有弊，其措施可以從以下幾個(gè)層面考慮： (1) 增加壓電陶瓷的成長度和提高施加的電壓（或采用壓電堆，提高變形量），此為常用的方法，但增加長度會(huì)使結(jié)構(gòu)增大，而提高電壓則會(huì)造成使用不便。 壓電陶瓷的主要特點(diǎn)是變形量小，即在壓電陶瓷上施加較高的電壓時(shí)，任然獲得的行程很小。 (2) 行程大，電壓 變形曲線重復(fù)性好。 (3) 微調(diào)：微調(diào)是精密機(jī)械中常遇到的難題，實(shí)現(xiàn)高精度、 準(zhǔn)確可靠的微調(diào)，是保證機(jī)構(gòu)調(diào)整到正確位置的關(guān)鍵，特別是在車床運(yùn)作時(shí)的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整，難度相當(dāng)大，而微位移系統(tǒng)真是解決這類問題的關(guān)鍵。為解決高速度和高精度的矛盾，通常采用粗、精結(jié)合的方法來實(shí)現(xiàn)。而在當(dāng)今社會(huì)制造業(yè)生產(chǎn)中，效率問題成為衡量設(shè)備先進(jìn)性的重要指標(biāo)之一，因此，先進(jìn)的設(shè)備和儀器中的運(yùn)動(dòng)部件，向高速度，高精度發(fā)展，以提高設(shè)備的工作效率。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，對(duì)設(shè)備的精度要求也越來越高，微位移技術(shù)則越來越廣泛。其類別如圖 所示。根據(jù)微位移驅(qū)動(dòng)器和微動(dòng)工作臺(tái)導(dǎo)軌行程可以分成以下五類 ??13 ： (1) 柔性支承，壓電晶體或電致伸縮微位移器驅(qū)動(dòng)； (2) 氣浮導(dǎo)軌，伺服電動(dòng)機(jī)或直線電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)； (3) 滑動(dòng)導(dǎo)軌，機(jī)械式或壓電式驅(qū) 動(dòng)； (4) 滾動(dòng)導(dǎo)軌，壓電晶體或電致伸縮微位移器驅(qū)動(dòng)； (5) 平行彈性導(dǎo)軌，電磁、電壓或壓電式驅(qū)動(dòng)。 圖 微位移技術(shù)的組成 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 微位移工作臺(tái)控制技術(shù)的結(jié)構(gòu)圖如圖 所示。 微位移技術(shù)的分類 微 位移技術(shù)包括微位移機(jī)構(gòu)、檢測(cè)裝置和控制系統(tǒng)三部分組成，如圖 所示。微位移技術(shù)精密機(jī)械和一起實(shí)現(xiàn)高精度的關(guān)鍵技術(shù)之一。在精密加工和測(cè)量中，為實(shí)現(xiàn)刀具或工件的精確、微小位移，進(jìn)一步提高分辨率，必須采用微進(jìn)給系統(tǒng)。壓電陶瓷制動(dòng)器，雖然具有分辨率高，剛度高和響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，但其行程小使其應(yīng)用受到限制，而日本 Kobe 大學(xué)采用步行機(jī)構(gòu)制成大行程高分辨率的微位移進(jìn)給機(jī)構(gòu)，使得這一問題得到了解決。在國內(nèi)，哈工大研制的車削用微進(jìn)給刀架，采用壓電陶瓷制動(dòng)器做驅(qū)動(dòng)元件，支承刀頭部分為一對(duì)彈性膜，其受力狀態(tài)可簡化為雙固定端梁在 中間加載，結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、體積小、易于控制、使用方便，其最大行程為 μm10 ，定位分辨率 nm2 ??12 。 日本理化院研制成用于曲面磨削的工作臺(tái)，工作臺(tái)由三支壓電陶瓷制動(dòng)器做驅(qū)動(dòng)元件，可加工球面 及非球曲面，加工半徑為 60m 的 CiS 球面反射鏡，半徑誤差為 。該系統(tǒng)前端可裝金剛石刀具，整個(gè)移動(dòng)部件由前后兩個(gè)彈性薄膜支承，內(nèi)部裝有兩個(gè)差動(dòng)式電容微位移傳感器檢測(cè)刀頭位移量。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 4 微位移系統(tǒng) 引言 美國和日本在微位移技術(shù)領(lǐng)域的研究水平處于世界領(lǐng)先地位。 本章小結(jié) 砂輪和砂輪修器整需要的零部件很多，在這里只能列出重要的部件來進(jìn)行設(shè)計(jì)， 并且全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 通過計(jì)算說明砂輪修整器可以有效減少因 安裝高度誤差所引起的修整后砂輪半徑 的 誤差對(duì)磨床及加工工件的精度影響甚微。 伴隨著 各種 復(fù)雜外形加工零件 的加工越 來越多 和各種高 性能 材料 在各領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用， 對(duì)成形砂輪修整提出了更高的要求 。開發(fā) 修整 低成本、高效率、 高 適應(yīng)性、高 工業(yè)化應(yīng)用程度 的金屬基金剛石砂輪的修整技術(shù) 為基本原則。 應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)修整過程進(jìn)行控制，開發(fā)檢測(cè)、處理、質(zhì)量評(píng)價(jià)、控制一體化的修整系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)金屬基金剛石砂輪磨削的智能化修整。 然而 ， 砂輪在 剛剛開始使用的時(shí)候 和磨損之后很難 得到 修整， 如果想要達(dá)到指定的修整精度， 則面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn) ??11 。因此圓弧修整的擺角 ?70? ，全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 端面修整 擺角 025 和 020 。修整精度的高低決定磨削工件的尺寸精度和表面質(zhì)量；較好的表面質(zhì)量能保證對(duì)磨粒有較強(qiáng)的 控制 ，磨削時(shí)有足夠的 排除碎屑空間 。即 通過 砂輪 修整 器的修整，可以有效的減 少 因 安裝高度誤差所引起的修整后砂輪半徑 的 誤差 。 表 33 修整后砂輪半徑的誤差 RB? 值 z? 1r BY BX ? R RB? 1 190 0 2 ?0 227 2 0 225 160 2 0 ?45 0 2 ?0 197 2 0 195 0,00256 2 0 ?45 2 190 0 2 ?0 227 2 0 225 2 0 ?45 160 0 2 ?0 197 2 0 195 0,01020 2 0 ?45 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù) 和表 33 可 知 ： 在實(shí)際應(yīng)用 半徑范圍內(nèi)， 兩軸插補(bǔ)修整時(shí)， 安裝高度誤差所引起的修整后砂輪半徑誤差并不大。 砂輪修整滾輪的半徑 mm35r2 ? 可視為常數(shù)，放 入 聯(lián)立式 ()、()和 ()可以得 出 RB? 作為 1r 、 BY 和 Z? 的函數(shù)，即對(duì)應(yīng)著不同的 1r 、 BY 和 Z? 值，有不同的 RB? 值。 圖 手動(dòng)往復(fù)式砂輪修整器 設(shè)要求修整后的砂輪最小半徑為 1r ，砂輪修整滾輪的半徑為 2r ，砂輪截面曲線是半徑 為 mm2r3? 的半圓，則如圖 ， ??10 對(duì) 修整 截面上任 一點(diǎn) ? ?BB ZY ,XB B ； 圖 砂輪軸線坐標(biāo)系 根據(jù)計(jì)算 要求 ，砂輪在 修整后點(diǎn) B處的砂輪半徑 應(yīng) 為 BX?1r ，而實(shí)際修整后點(diǎn) B處的砂輪半徑為 RBBX ???1r ， 按圖 ，有： B點(diǎn)和修整輪中心不在同一點(diǎn)，而 Z? 指的是修整輪中心與砂輪中心的高度差 ： 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 0Z,rYX B232B2B ??? ； () ? ? ? ?22RBB12Z22B1 rδXrδrXr ??????? ； () 設(shè)： 2B1 rXrR ??? ； 代入式 () 后有： ? ?2RB2Z2 δRδR ??? ； 2RBRB22Z2 δR δ2RδR ???? ； 0δR δ2δ 2ZRB2RB ??? ； 由 式 ()可以連列出 RB? 的二次方程 ： 2 δ4R4R21δ2Z2RB ????； RZ22RB ?? ? ； () 在任意三角形中，斜邊總是大于另外一條邊 ，因此： 2B12RBB1 rXrrδXr ?????? ； 所以： 0δRB? ； 上式 ()必須取正號(hào)， 所以 ： RδRδ 2Z2RB ??? ； ???????? ??? 1RδRRδ 22Z2RB； 由麥克勞林公式： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? / n !xθxf!1n/x0f!x0fx0f0fxf nn1n1n221 ??????? ??? 10 ??? ； 為前兩式做近似值計(jì)算 ，有： ? ? ? ? ? ?x0f0fxf 1?? ； 設(shè)： ? ? X1xf ?? ； 則： ?? 10f ? ； ? ? ? ； 故： 2X1X1 ??? ； 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 22ZR2δ1X1 ??? ； 代人上面式 ()，有： ???????? ??? 12δ1Rδ 2ZRB ； R2δδ 2ZRB? ； () 根據(jù) ()可知： RB? 與 Z? 的 平方 值 成正比，與 2B1 rXrR ??? 成反比。 全套設(shè)計(jì)（圖紙）請(qǐng)聯(lián)系 174320523 各專業(yè)都有 砂輪修整器 砂輪修整器的設(shè)計(jì) 精密零件的磨削加工中，圓弧形面的磨削尤其是軸承外環(huán)內(nèi)滾道和內(nèi)環(huán)外滾道的磨削是一個(gè)技 術(shù)難點(diǎn)，而砂輪的修整對(duì)磨削精度起著重要作用。軸承采用鋰基潤滑脂潤滑。這樣做的軸向定位精度高，并可以補(bǔ)償主軸的若身長。當(dāng)主軸做高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，