本發(fā)明涉及表面加工中的輔助裝置，尤其是涉及利用振動(dòng)輔助控制單點(diǎn)金剛石切削加工的一種單點(diǎn)金剛石切削刀具的振動(dòng)輔助裝置。

背景技術(shù)：
制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，而表面加工是現(xiàn)代制造業(yè)中的重要環(huán)節(jié)，是實(shí)現(xiàn)精密加工和超精密加工的最高效應(yīng)用最廣的工藝技術(shù)之一。隨著航空、電子、光學(xué)及通信工業(yè)的迅猛崛起，社會(huì)對(duì)于硬脆性材料、難加工材料、新型先進(jìn)材料和復(fù)雜微結(jié)構(gòu)表面的需求日益增多。為了實(shí)現(xiàn)這些材料零件的精密加工和超精密加工，表面加工技術(shù)逐漸得到發(fā)展與擴(kuò)展。傳統(tǒng)的切削加工由于刀具與工件的切削力分配不均，容易產(chǎn)生較大的切削力，進(jìn)而累積了大量的切削熱，導(dǎo)致工件表面、亞表面損傷，降低了表面質(zhì)量，切削力的分配不均帶來(lái)了應(yīng)力的集中也威脅著零件和刀具的安全。而傳統(tǒng)的砂輪磨削，由于磨粒形狀大小與分布規(guī)律的不定，存在磨削法向力與切向力之比大、磨削比能高、磨削溫度高以及磨削過(guò)程中磨粒容易脫落等不足。因此，迫切需要一種新型切削刀具來(lái)更好地處理材料表面質(zhì)量。中國(guó)專(zhuān)利201410135347.4公開(kāi)了一種電泳與超聲振動(dòng)輔助微細(xì)銑削加工裝置，包括立式滑塊、微細(xì)超聲主軸、微細(xì)超聲主軸電源發(fā)生器及控制面板、電泳輔助電源、微細(xì)超聲平臺(tái)電源發(fā)生器及控制面板、運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)、微三維運(yùn)動(dòng)平臺(tái)、微細(xì)超聲平臺(tái)、銑刀、電泳輔助圓形電極。本發(fā)明在普通超聲振動(dòng)輔助微銑削加工過(guò)程中加入具有超微磨粒的溶液，同時(shí)通過(guò)電泳圓形輔助電極，在微銑刀上加上輔助電壓，使兩者之間產(chǎn)生輔助電場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)微細(xì)磨粒運(yùn)動(dòng)或吸附到微銑刀上，使加工時(shí)磨粒對(duì)工件起到磨削的作用。中國(guó)專(zhuān)利200810084493.6公開(kāi)了一種脆性材料的微振動(dòng)輔助切割裝置及其方法。以初始切割部對(duì)工件固定部上的工件切割具有第一深度的初始切溝，且以振動(dòng)接觸部沿此初始切溝移動(dòng)，同時(shí)產(chǎn)生垂直初始切溝的預(yù)訂頻率的微量振動(dòng)，使該初始切溝的第一深度加深為第二深度，進(jìn)而斷裂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于針對(duì)常規(guī)加工無(wú)法對(duì)硬脆性材料等難加工材料和復(fù)雜微結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行良好的精密加工特點(diǎn)，提供可與通用切削加工機(jī)床配用的一種單點(diǎn)金剛石切削刀具的振動(dòng)輔助裝置。本發(fā)明設(shè)有單點(diǎn)金剛石刀具、左PZT壓電陶瓷組、右PZT壓電陶瓷組、橢圓環(huán)、左橫梁、右橫梁、左柔性鉸鏈、右柔性鉸鏈和支承臂；所述單點(diǎn)金剛石刀具固定在橢圓環(huán)的頂端外側(cè)，右PZT壓電陶瓷組和左PZT壓電陶瓷組通過(guò)右柔性鉸鏈和左柔性鉸鏈分別與橢圓環(huán)兩端內(nèi)側(cè)面相連接，右橫梁和左橫梁分別連接于支承臂頂端兩側(cè)，橢圓環(huán)底部設(shè)有通孔，支承臂穿過(guò)橢圓環(huán)上的通孔外接加工裝置本體；右PZT壓電陶瓷組和左PZT壓電陶瓷組外接信號(hào)發(fā)生裝置，用于控制兩根PZT壓電陶瓷的同相/異相振動(dòng)，可在橢圓環(huán)頂端的刀尖處生成一維或二維的高頻微幅振動(dòng)，當(dāng)同步控制右PZT壓電陶瓷組和左PZT壓電陶瓷組的同相等幅振動(dòng)時(shí)，橢圓環(huán)將在單點(diǎn)金剛石刀具處形成一維振動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式；當(dāng)控制右PZT壓電陶瓷組和左PZT壓電陶瓷組的不同相或不等幅振動(dòng)時(shí)，經(jīng)橢圓環(huán)的放大作用，將在橢圓環(huán)的頂端，即單點(diǎn)金剛石刀具處形成二維的振動(dòng)形式，同時(shí)，振動(dòng)的幅度可以通過(guò)控制橢圓環(huán)的大小尺寸獲得，從而可改變單點(diǎn)金剛石刀具與工件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和材料去除性能，實(shí)現(xiàn)硬脆性難加工材料和表面復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的精密加工。所述振動(dòng)傳遞部分采用橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有傳遞振動(dòng)以及改變刀具空間姿態(tài)的作用。所述橢圓環(huán)為半剛性，且低部具有可供支承臂穿過(guò)的通孔。所述雙PZT壓電陶瓷和柔性鉸鏈可采用與支承臂呈對(duì)稱(chēng)方式布置。本發(fā)明可通過(guò)控制PZT壓電陶瓷兩邊的電壓和相位來(lái)生成橢圓環(huán)頂端的高頻微幅振動(dòng)，從而控制橢圓環(huán)頂端單點(diǎn)金剛石的切削運(yùn)動(dòng)軌跡而改變其切削加工特性。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點(diǎn)：(1)采用橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)兩端的PZT壓電陶瓷振動(dòng)控制橢圓環(huán)頂端的運(yùn)動(dòng)形式，相比其他結(jié)構(gòu)，更易形成與中心軸線成一定擺角方向的一維振動(dòng)形式，可用于表面微結(jié)構(gòu)的鑿削加工，這是其顯著特點(diǎn)之一。(2)橢圓環(huán)結(jié)構(gòu)為半剛性，可控制整個(gè)加工工藝系統(tǒng)的剛度與阻尼特性，有助于獲得良好的切削加工性能。(3)采用通過(guò)橢圓環(huán)底部的支承臂結(jié)構(gòu)，可方便的與機(jī)床進(jìn)行連接。附圖說(shuō)明圖1為本發(fā)明實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2為本發(fā)明實(shí)施例的平面結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖3為本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)分解示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步闡述。如圖1～3所示，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有單點(diǎn)金剛石刀具9、左PZT壓電陶瓷組7、右PZT壓電陶瓷組3、橢圓環(huán)1、左橫梁6、右橫梁4、左柔性鉸鏈8、右柔性鉸鏈2、支承臂5。整體結(jié)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)；所述單點(diǎn)金剛石刀具9固定在橢圓環(huán)1的頂端外側(cè)，右PZT壓電陶瓷組3和左PZT壓電陶瓷組7通過(guò)右柔性鉸鏈2和左柔性鉸鏈8分別與橢圓環(huán)1兩端內(nèi)側(cè)面相連接，右橫梁4和左橫梁6分別連接于支承臂5頂端兩側(cè)，橢圓環(huán)1底部設(shè)有通孔，支承臂5穿過(guò)橢圓環(huán)1上的通孔與加工裝置本體連接；右PZT壓電陶瓷組3和左PZT壓電陶瓷組7外接信號(hào)發(fā)生裝置，用于控制兩根PZT壓電陶瓷的同相/異相振動(dòng)，可在橢圓環(huán)頂端的刀尖處生成一維或二維的高頻微幅振動(dòng)，當(dāng)同步控制右PZT壓電陶瓷組3和左PZT壓電陶瓷組7的同相等幅振動(dòng)時(shí)，橢圓環(huán)1將在單點(diǎn)金剛石刀具9處形成一維振動(dòng)運(yùn)動(dòng)形式；當(dāng)控制右PZT壓電陶瓷組3和左PZT壓電陶瓷組7的不同相或不等幅振動(dòng)時(shí)，經(jīng)橢圓環(huán)1的放大作用，將在橢圓環(huán)1的頂端，即單點(diǎn)金剛石刀具9處形成二維的振動(dòng)形式，同時(shí)，振動(dòng)的幅度可以通過(guò)控制橢圓環(huán)1的大小尺寸獲得，從而可改變單點(diǎn)金剛石刀具9與工件之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系和材料去除性能，實(shí)現(xiàn)硬脆性難加工材料和表面復(fù)雜微結(jié)構(gòu)的精密加工。