基于动铁式电-机械转换器的大幅面微结构加工系统及其加工方法

摘要

一种基于动铁式电-机械转换器的大幅面微结构加工系统及其加工方法，它主要包括：计算机、控制器、电-机械转换器、主传动机构、进给机构、浮动刀架、光电编码器和光栅尺，所述的光电编码器与主传动机构相连，金刚石刀具与金刚石规尺分别安装于电-机械转换器上，电-机械转换器与浮动刀架相连，浮动刀架与进给机构、光栅尺分别相连，控制器与电-机械转换器、主传动机构、进给机构、光电编码器、光栅尺以及带有控制程序发计算机分别相连；所述的加工方法包括采用光学设计软件如TracePro、机械设计软件如Pro-E进行微结构设计，形成设计文件；设计文件转换成加工轨迹数据；加工轨迹数据转换成电-机械转换器、主电机、进给电机的控制信号，分别加载并驱动电-机械转换器、主电机、进给电机；它具有能实现微结构元件的加工与批量生产，加工精度高，幅面大，速度快等特点。

主权项

一种基于动铁式电‑机械转换器的大幅面微结构加工系统，它主要包括：计算机、控制器、电‑机械转换器、主传动机构、进给机构、浮动刀架、光电编码器和光栅尺，其特征在于所述的光电编码器与主传动机构相连，金刚石刀具与金刚石规尺分别安装于电‑机械转换器上，电‑机械转换器与浮动刀架相连，浮动刀架与进给机构、光栅尺分别相连，控制器与电‑机械转换器、主传动机构、进给机构、光电编码器、光栅尺以及带有控制程序的计算机分别相连；所述的电‑机械转换器包括：上弹性装置、下弹性装置、衔铁、转轴、永久磁钢、左导磁体、右导磁体、左导磁块、右导磁块、左控制线圈、右控制线圈和壳体；所述的衔铁固定在转轴上，转轴的上、下两端分别由结构相同的上弹性装置和下弹性装置支撑，上弹性装置和下弹性装置分别固定在壳体上，共同形成电‑机械转换器的高刚度弹簧；左控制线圈、右控制线圈分别固定在左导磁体和右导磁体上；左导磁体与衔铁共同形成气隙δ1、δ3，右导磁体与衔铁共同形成气隙δ2、δ4；金刚石刀具安装在转轴上，金刚石规尺固定在壳体上，壳体固定在浮动刀架上；永久磁钢产生极化磁场，使衔铁处于最佳工作状态，经调整，使衔铁在两个控制线圈未输入电流时处于中位和相对平衡状态，各气隙的长度一致；当左控制线圈和右控制线圈分别输入一定极性的电流时，产生控制磁场，控制磁场与极化磁场差动叠加，气隙δ1、δ4的磁场增强，而δ2、δ3的减弱，衔铁受力不再平衡，在电磁力矩的作用下，克服上弹性装置、下弹性装置的弹力矩和负载力矩，向磁场增强方向转动一个角度，直至电磁力矩与上弹性装置、下弹性装置的弹力矩和负载力矩达到平衡为止；当输入电流极性相反时，衔铁向另一方向转动。