鏜孔補償裝置

　　鏜孔補償裝置

鍵(jian)孔(kong)刀(dao)具(ju)微(wei)量(liang)補(bu)償(chang)裝(zhuang)置(zhi)是(shi)鍵(jian)孔(kong)加(jia)工(gong)尺(chi)寸(cun)誤(wu)差(cha)預(yu)測(ce)補(bu)償(chang)技(ji)術(shu)中(zhong)的(de)一(yi)個(ge)關(guan)鍵(jian)功(gong)能(neng)部(bu)件(jian)，是(shi)實(shi)現(xian)補(bu)償(chang)的(de)執(zhi)行(xing)機(ji)構(gou)，它(ta)的(de)性(xing)能(neng)直(zhi)接(jie)關(guan)係(xi)到(dao)補(bu)償(chang)的(de)精(jing)度(du)。國(guo)內(nei)采(cai)用(yong)上(shang)述(shu)方(fang)法(fa)鍵(jian)孔(kong)加(jia)工(gong)的(de)生(sheng)產(chan)企(qi)業(ye)(以汽車及發動機製造為主)主zhu要yao靠kao引yin進jin成cheng套tao設she備bei或huo裝zhuang置zhi實shi現xian精jing鏗keng孔kong的de尺chi寸cun誤wu差cha自zi動dong補bu償chang。這zhe些xie進jin口kou的de係xi統tong在zai發fa生sheng故gu障zhang時shi往wang往wang得de不bu到dao及ji時shi的de維wei修xiu，嚴yan重zhong地di影ying響xiang到dao生sheng產chan的de正zheng常chang運yun行xing，並bing且qie備bei件jian
、維修費用高昂。因此，研究

、開發具有自主知識產權的鏜孔刀具微量補償裝置滿足生產需求具有重要的理論和現實意義。

鏜孔刀具微量補償裝置的要求

jiankongdaojuweiliangbuchangzhuangzhishiguoneishebeizhizaochangjiazizhukaifajiankongjingjiagongshebeiheyongyujixiejiagongzidongxiandepingjingzhiyi，gaizhuangzhidexingnengjuedinglebuchangdexiaoguo。duiyuyigeshiyongyujixiejiagongzidongxiandejiankongdaojuweiliangbuchangzhuangzhiyingmanzuruxiadejibenyaoqiu：

1具有較高的位移分辨率、高的定位精度和重複精度，滿足工作行程要求。

2具有高的精度穩定性和可靠性。

3具有良好的動態特性和抗幹擾能力。

4便於控製，響應速度快。

5結構緊湊
，便於在各種場合應用。

6不平衡量小，允許較高的轉速。

鏜孔刀具微位移機構分類及原理

微位移機構是一種行程小
、weiyilingminduhejingdugaodejigoumin
，shijingmijixieshixiangaojingdudeguanjianjishuzhiyi
，shijingmigongchengdeyigezhongyaoyanjiufangxiang，jinnianlaidedaoxunsufazhan。guangfanyingyongyuyuhang、機械等精密加工領域。鍵孔刀具微量補償裝置是微位移機構在鏜孔加工中的一個具體應用。

1膛孔刀具微位移機構的分類

圖2鏜孔刀具微位移機構分類

膛孔刀具微位移機構根據形成微位移驅動器的機理，可分為的機械式和機電式兩大類 [4]  
，兩大類中又可分為多種形式，如圖2所示。其中應用比較廣泛的有機械式、壓電晶體或電致伸縮式。

2.膛孔刀具微位移機構的原理

根據上述的分類，將分別對幾種主要微位移機構的原理進行分析 [5]  。

（1）壓電、電致伸縮器件

壓電


、電致伸縮器件用作微位移器件具有體積小
、結構緊湊、分辨率高
、控製

簡便等優點。同時它沒有發熱問題
，故對精密機械係統無因發熱而引起的附加誤差。用這種器件製成的微位移係統，容易實現精度為0.015m的超精密定位，是理想的微位移驅動器
，在精密機械中得到廣泛應用。

電介質在電場的作用下

，產生兩種效應:壓電效應和電致伸縮效應，統稱機電

禍合效應。

電致伸縮效應:電介質在外界電場作用下，由於感應極化作用而引起應變，應變與電場方向無關

，應變的大小與電場平方成正比。

逆壓電效應:電介質在外界電場的作用下，產生應變，應變的大小與電場成正比，應變的方向與施加電場的方向有關。

電介質在外加電場作用下
，應變與電場的關係為

式中 ε——應變;

dE——逆壓電效應:

d——壓電係數;

E——電場(V/m );

ME2——電致伸縮效應;

M——電致伸縮係數(m2/V2)

逆壓電效應僅在無對稱中心晶體中才有
，而電致伸縮效應則所有的電介質晶體

中都存在，但一般都比較弱。

壓電晶體常用的材料是錯欽酸鉛和欽酸鋇
，由欽酸鉛和錯酸鉛組成的多晶固溶體，稱為錯欽酸鉛壓電陶瓷，代號PZT (P一鉛
，Z-錯，T-欽)。其特點為：

靈敏度高。

機電禍合係數大，故機電換能效率高。

機械品質因數高。

材料性能穩定，老化性能在五年內小於2%。

居裏溫度高
，可達300 0C
，可作高溫壓電元件。

居裏溫度高，可達300 0C，可作高溫壓電元件。

變形量小，即使加高電壓，總的變形量也很小。

電致伸縮材料最早是PMN妮鎂酸鉛係。1977年美國L.E.Cross教授研究出具有大電致伸縮效應的弛豫鐵電體，它的居裏點在0℃附近。電致伸縮材料按擴散相變的起因分成兩類:無序型晶體和短程有序晶體。

用壓電陶瓷作為微位移器件己得到廣泛的應用，如精密工作台的精密微動補償、精密加工中的微進給等。

壓電陶瓷的主要缺點是變形量小
，即在壓電陶瓷上施加較高的電壓時

，仍然獲得的行程很小。

與壓電陶瓷相比
，電致伸縮弛豫型鐵電體在以下方麵具有更優的性能:

電致伸縮效應大
、應變人。

位置重複性(再現性)好。

不需要極化。

不老化。

熱膨脹係數很低。

（2）機械式微位移機構

機械式微位移機構是一種古老的機構，比較成熟.結構形式較多
，有螺旋機構、

杠杆機構、楔塊凸輪機構、彈性機構、齒輪機構以及上述機構組成的複合機構.

機械式微位移機構的特點:

具有較好的分辨力。

行程較人.

存在摩擦磨損以及爬行等缺點，很難達到高精度
，故適用於中等精度。

（3）電熱式微位移機構

電熱式微位移機構包括電熱伸縮棒和電熱伸縮筒兩種結構形式，都是利用物體

的熱膨脹原理來實現微位移的。

電熱式微位移機構有如下特點:

結構簡單，操作控製方便。

位移精度受熱交換的影響
，精度低。

存在熱慣性，不適於作高速位移機構

（4）電磁驅動器件

電磁驅動器件主要是利用可控電磁鐵的磁場力驅動金屬工作台的移動.它是一

種新的微位移方法，首先由日本應用於電子束曝光機中。