并联驱动振动辅助旋转运动装置的设计与分析

在椭圆振动切削时,相邻轨迹间残留高度难以消除。设计了一种非共振驱动类型的并联驱动振动辅助旋转切削装置,能主动调整金刚石刀尖的运动频率与幅值等参数,适应不同的工件材料表面加工。该装置采用两压电平行驱动,根据压电叠堆输入的不同而具有不同相位的余弦信号,可调整装置旋转运动平台的旋转角度,进而获得理想的运动形式。通过有限元仿真分析,在200 N输入力作用下的输出端输出位移分别为5.13、11.37、0.061μm,刀具绕刀位点旋转角度近似为8°,前三阶模态分别为3675.5、4232.3、5061.3 Hz。通过轨迹计算分析,当A_1=4μm、A_2=4μm、ψ_1=0°、ψ_2=30°时的旋转角度近似为5.5°;当A_1=4μm、A_2=2μm、ψ_1=30°、ψ_2=60°时的旋转角度近似为5.2°;当A_1=6μm、A_2=4μm、ψ_1=60°、ψ_2=90°时的旋转角度近似为5.8°。结果表明:该方案可实现刀具绕刀位点Y轴做高频往复摆动运动,满足设计要求。