基于柔性铰链的新型快速伺服刀架设计

孙　涛, 李国平, 娄军强, 邱　辉

(宁波大学 机械工程与力学学院，浙江 宁波　315211)

基于柔性铰链的新型快速伺服刀架设计

孙涛, 李国平, 娄军强, 邱辉

(宁波大学 机械工程与力学学院，浙江 宁波315211)

针对目前用于非圆精密加工的快速伺服刀架只能提供单向驱动力的问题，设计了一种基于柔性铰链的新型快速伺服刀架。建立了刀具放大结构的力学模型，利用理论力学的知识推导出刀具的放大率、刚度和固有频率解析式，并对实验刀具进行有限元分析。为了验证理论计算和有限元分析结果的准确性，对刀具进行实验测试。测试结果显示，理论计算结果与实验结果的最大误差为14.87%，平均误差为12.635%，有限元分析结果与实验结果的最大误差为6.54%，平均误差为5.925%，表明理论计算和有限元分析的准确性。最后提出了一种快速伺服刀架参数的初选流程，为快速伺服刀架的研究提供一定的理论基础。

柔性铰链;快速伺服刀架;理论模型;有限元分析

随着科技的不断进步和制造业的不断发展，特别是航空航天、汽车和农业机械等行业的迅猛发展，非圆截面零件的应用越来越广泛[1-2]。文献[3]设计了一种基于超磁致伸缩材料的高频响伺服刀杆结构，并对刀杆进行模态分析和优化设计，在3 000 r/min下加工椭圆形活塞异形销孔。近些年，非圆数控加工方法逐渐成为非圆截面零件加工的主流方法，因为其能够加工横截面与轴截面形状都比较复杂的工件，加工柔性大。非圆截面零件加工的主要困难在于车刀的径向往复运动与主轴的旋转运动高频同步。……