專利名稱：一種可主動補(bǔ)償面型磨損誤差的磨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種面型磨損誤差主動補(bǔ)償?shù)哪ゾ撸瑢儆诔芗庸ぜ夹g(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
超精密器件加工要求同時(shí)達(dá)到材質(zhì)密度高度一致和尺寸、波紋度和粗糙度等指標(biāo)的納米精度，采用傳統(tǒng)去除材料方法加工時(shí)面臨著超低應(yīng)力難以實(shí)現(xiàn)和超低應(yīng)力下難以實(shí)現(xiàn)材料去除的難題。以磨削為基本加工手段，要達(dá)到納米級尺寸精度、面型精度、表面波紋度、表面粗糙度，且具有好的表面質(zhì)量、小的表面變質(zhì)層、小的殘余應(yīng)力、滿足表面完整性要求，除了需要磨床提供優(yōu)于納米精度的進(jìn)給、準(zhǔn)確控制磨粒的作用方向和作用力之外，對磨具面型進(jìn)行實(shí)時(shí)誤差補(bǔ)償至關(guān)重要。由于納米精度的磨具難以獲得，尤其是納米精度的面型。當(dāng)磨具覆蓋硬質(zhì)磨粒以后，面型的修整就更加困難。此外，在磨削加工的過程中磨具表面的磨損也會造成零件加工精度的降低。因此，不能期望磨具具有完美的精度，必須能夠?qū)δゾ弑砻嫘螤钸M(jìn)行控制和調(diào)離
iF. ο現(xiàn)有補(bǔ)償表面誤差方法主要是基于彈性力學(xué)原理的應(yīng)力盤拋光中的拋光工具主動變形技術(shù)，它結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率低，很難保證生產(chǎn)的需要。本實(shí)用新型的表面誤差補(bǔ)償方法利用置于磨具內(nèi)的壓電陶瓷陣列在一定的電壓作用下獲得優(yōu)于納米級的靜變形來實(shí)現(xiàn)對面型的誤差補(bǔ)償及調(diào)整，具有結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械集成度高、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對傳統(tǒng)誤差補(bǔ)償?shù)娜毕荩岢鲆环N可主動補(bǔ)償面型磨損誤差的磨具，實(shí)現(xiàn)高效率低成本、穩(wěn)定可靠的納米精度制造。本實(shí)用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案。—種可主動補(bǔ)償面型磨損誤差的磨具，包括磨具、磨具基體、壓電陶瓷陣列和電壓信號輸入端子；其中，所述壓電陶瓷陣列內(nèi)置于磨具中，電壓信號輸入端子置于壓電陶瓷陣列與磨具基體之間，所述電壓信號輸入端子的數(shù)量與壓電陶瓷陣列中的壓電陶瓷數(shù)量相同；其中所述電壓信號輸入端子的一端與直流電壓相連接，所述電壓信號輸入端子的另一端與對應(yīng)的壓電陶瓷陣列中的壓電陶瓷相連接。進(jìn)一步的，為了使每一個(gè)壓電陶瓷單元施加電壓時(shí)互不干擾，在相鄰的壓電陶瓷之間，形成非導(dǎo)電區(qū)。本實(shí)用新型采用的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果本實(shí)用新型利用置于磨具內(nèi)的壓電陶瓷陣列，對磨具表面的面型進(jìn)行調(diào)整，實(shí)現(xiàn)對磨具表面初始誤差和磨損產(chǎn)生的誤差的補(bǔ)償；通過實(shí)時(shí)調(diào)整磨具面型，進(jìn)行誤差補(bǔ)償能保障零件加工質(zhì)量、延長磨具使用壽命。
圖1是本實(shí)用新型的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是內(nèi)置壓電陶瓷陣列的磨具復(fù)合結(jié)構(gòu)圖。圖3是內(nèi)置壓電陶瓷陣列的磨具面型誤差補(bǔ)償示意圖。圖4是內(nèi)置壓電陶瓷陣列分布圖。以上圖中標(biāo)號名稱1-被加工件，2-磨具，3-內(nèi)置壓電陶瓷陣列，4-剛玉盤，5-壓電陶瓷，6-調(diào)整前的磨具的面型，7-電壓信號輸入端子，8-調(diào)整后的磨具的面型，31-壓電陶瓷小分區(qū)，32-非導(dǎo)電區(qū)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明如圖1所示，本實(shí)用新型的磨具包括上表面覆蓋磨粒層的磨具2、壓電陶瓷陣列3 內(nèi)置在磨具2中。內(nèi)置壓電陶瓷陣列3用于實(shí)時(shí)調(diào)整磨具2表面面型或波紋度，進(jìn)行誤差補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)對工件1的精密加工。如圖2所示，磨具2中設(shè)置均勻分布m個(gè)壓電陶瓷單元，每個(gè)壓電陶瓷對應(yīng)磨具表面的一個(gè)樣點(diǎn)；電壓信號輸入端子7置于壓電陶瓷陣列與磨具基體之間，電壓信號輸入端子與壓電陶瓷陣列中的壓電陶瓷一一對應(yīng)，其一端與直流電壓相連接，另一端與壓電陶瓷相連接。本實(shí)用新型的實(shí)施方法，包括如下步驟步驟A，檢測磨具表面面型初始誤差分布情況，確定壓電陶瓷陣列中各單元需要提供的伸縮變形量
2 ‘ · · ,根據(jù)壓電陶瓷單元的逆壓電特性和結(jié)構(gòu)的變形關(guān)系矩陣
i, = Cy1X..
h·,
m
K2m
計(jì)算各壓電陶瓷單元所需施加的直流電壓的大小，其中
U=AT
.xml xm2 ■· U= (U1 U2 ■ ·如圖3所示，根據(jù)檢測結(jié)果和各樣點(diǎn)之間的變形關(guān)系，計(jì)算各樣點(diǎn)對應(yīng)的壓電陶
瓷單元所需施加的電壓大小，對各壓電陶瓷分別施加相應(yīng)的電壓巧，其中I=Il ( 為壓
電陶瓷陣列的單元數(shù))；通過電壓信號輸入端子7對相應(yīng)位置的壓電陶瓷施加一定量的電壓，使壓電陶瓷產(chǎn)生一定量的伸縮變形，達(dá)到將初始面型6調(diào)整成面型8的目的。如圖4所示，為本實(shí)用新型的內(nèi)置壓電陶瓷陣列分布示例。其中每個(gè)壓電陶瓷都是一個(gè)壓電陶瓷小分區(qū)31，其表面是導(dǎo)電的。在相鄰的壓電陶瓷之間，形成非導(dǎo)電區(qū)32，非導(dǎo)電區(qū)的表面導(dǎo)電層去除了，此結(jié)構(gòu)使得在每一塊壓電陶瓷小分區(qū)31加電壓時(shí)，彼此相互獨(dú)立。步驟B，在磨具產(chǎn)生磨損后，檢測磨具面型變化情況，利用電位器分壓原理，調(diào)節(jié)電位器旋鈕采用步驟A的方法改變各壓電陶瓷單元兩端的電壓值，使壓電陶瓷片產(chǎn)生伸縮變形，達(dá)到調(diào)節(jié)磨具型面進(jìn)行誤差補(bǔ)償?shù)哪康摹?本實(shí)用新型通過在磨具內(nèi)部安置壓電陶瓷陣列，形成“三明治”的復(fù)合結(jié)構(gòu)，根據(jù)磨具初始面型及磨損情況，對相應(yīng)位置的壓電陶瓷單元施加一定的直流電壓，使該壓電陶瓷單元產(chǎn)生一定量的伸縮變形，達(dá)到調(diào)整磨具表面面型的目的。
權(quán)利要求1.一種可主動補(bǔ)償面型磨損誤差的磨具，包括磨具、磨具基體，其特征在于還包括壓電陶瓷陣列和電壓信號輸入端子；其中，所述壓電陶瓷陣列內(nèi)置于磨具中，電壓信號輸入端子置于壓電陶瓷陣列與磨具基體之間，所述電壓信號輸入端子的數(shù)量與壓電陶瓷陣列中的壓電陶瓷數(shù)量相同；其中所述電壓信號輸入端子的一端與直流電壓相連接，所述電壓信號輸入端子的另一端與對應(yīng)的壓電陶瓷陣列中的壓電陶瓷相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可主動補(bǔ)償面型磨損誤差的磨具，其特征在于在相鄰的壓電陶瓷單元之間具有非導(dǎo)電區(qū)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種可主動補(bǔ)償面型磨損誤差的磨具，屬于超精密加工技術(shù)領(lǐng)域。本實(shí)用新型的裝置利用內(nèi)置壓電陶瓷陣列進(jìn)行磨具面型誤差主動補(bǔ)償，壓電陶瓷陣列由壓電陶瓷單元、電壓信號輸入端子組成；壓電陶瓷陣列置于磨具內(nèi)部，電壓信號輸入端子置于壓電陶瓷陣列與磨具基體之間。本實(shí)用新型的方法如下將壓電陶瓷陣列均勻置于磨具內(nèi)部，根據(jù)磨具初始面型或磨損情況，對相應(yīng)位置的壓電陶瓷施加一定的直流電壓信號，使壓電陶瓷產(chǎn)生相應(yīng)的伸縮變形，迫使磨具面型產(chǎn)生變化，以達(dá)到調(diào)整當(dāng)前磨具表面面型的目的。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、機(jī)械集成度高、穩(wěn)定可靠，在精密加工，尤其是面型加工中具有廣泛應(yīng)用前景。
文檔編號B24D3/00GK202174507SQ20112023057
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者吳飛, 季瑞南, 金家楣, 陳小建 申請人:南京航空航天大學(xué)