电磁驱动超高频响直线式微进给系统研究

非轴对称光学元件是目前广泛应用的微光学设备、光电及通讯产品的关键。这些元件表面形状复杂、精度高。金刚石超精密车削是加工非轴对称光学元件的有效方法，但要求驱动刀具的微进给系统频响达到数kHz。压电陶瓷驱动由于迟滞、蠕变和共振频率低，严重影响高频工作性能，其频响在2kHz以下，难以满足上述要求。变磁阻正应力电磁驱动有望从根本上克服上述缺点，但需解决驱动力线性化、结构参数优化设计、高精度强抗扰控制器设计问题。本项申请提出采用组合驱动成倍提高驱动力，利用永磁体产生偏置磁通实现驱动力线性化，并通过有限元分析，研究驱动机构集成设计与参数优化方法，试图从根本上提高电磁驱动微进给机构的响应速度和高频工作性能。通过被控对象建模，研究高精度强抗扰控制器设计方法。研制超高频响直线式微进给系统，进行综合性能试验，达到预定性能指标。本项目为非轴对称超精密车削提供关键理论和技术支持，具有重大技术意义和经济价值。 2100433B

径向进给切槽是使刀具径向进给，在孔内切出沟槽的方法。

中文名称

径向进给切槽

英文名称

recessing with radial feed

定　　义

使刀具径向进给，在孔内切出沟槽的方法。

应用学科

机械工程（一级学科），切削加工工艺与设备（二级学科），切削加工工艺-典型表面加工-槽加工（三级学科）

横向进给机构常见改进方案及其存在的问题

针对普通车床横向进给机构的进给精度问题，国内外专家多采用以下三种解决方案。

(1) 在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。必要时将横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母。这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就又进入反复调整阶段，而且加大了维修成本。

(2) 有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠、丝母的磨损，但仍旧没有从实质上解决问题。这各办法的根本缺点是改造的成本和维修费用很大。

(3) 八十年代中期，随着电子技术的进步与发展，国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。但是这种方案成本太高，企业无法承受，不符合中国现有的国情，所以一直进展很慢。采用数显技术改善机床进给精度的实例在国内比较多。虽然这种方案比数控技术改造投资小，但考虑到投资收益比，也不适合于普通车床这类造价较低的设备改造，一般企业仅把这项技术应用于精、大、稀设备的改造上。最常见的是造价几十万元的镗铣床改造。

微波开关电磁驱动装置专利目的

《微波开关电磁驱动装置》所要解决的技术问题是提供一种微波开关电磁驱动装置，该微波开关电磁驱动装置采用“双螺线管与平衡衔铁旋转”相结合的电磁驱动结构，运用费力杠杆的原理，在同等输入条件下，实现了体积小、行程大的目的，解决了大功率微波开关的设计难题。

微波开关电磁驱动装置技术方案

为解决上述技术问题，《微波开关电磁驱动装置》采用如下技术方案：微波开关电磁驱动装置，包括两个螺线管式电磁铁、转轴支架和弹性簧片，两个螺线管式电磁铁安装在支撑板上方，螺线管式电磁铁的导杆从支撑板中伸出，导杆下方分别与转轴支架的两端连接，所述的转轴支架靠转轴固定在支撑板下方的耳板上，转轴支架可绕转轴转动，两个弹性簧片分别铆接在转轴支架两端。该发明应用费力杠杆原理，采用了两个双稳态磁保持结构的螺线管式电磁铁，通过支撑板进行固定形成了类似“推挽式”结构，螺线管式电磁铁中的铁芯运动带动转轴支架的两端运动，转轴支架两端铆接的弹性簧片（通常与推杆等部件接触）同步运动并传递出力量，将铁芯的行程转化为弹性簧片的行程。由于该发明的微波开关电磁驱动装置采用了两个双稳态螺线管式电磁铁同时提供保持力，保持力大，将铁芯处于转轴与弹性簧片中间，形成费力杠杆结构，以转轴作为支撑点，铁芯的行程被进一步放大，从而在弹性簧片的端部获得较大的行程，结构中通过调节杠杆比，相同的铁芯行程可以在弹性簧片的端部形成不同的连续变化的长行程。

微波开关电磁驱动装置改善效果

《微波开关电磁驱动装置》有效的利用了狭小的产品腔体空间，与单独的“平衡衔铁旋转式”或“螺线管式”驱动结构相比，相同的空间内能拥有更大的行程以及更高的推动力，具有结构小、行程长、耐冲击、抗振动等特点，整个装配过程简单可靠，可以反复拆卸。

所述的螺线管式电磁铁包括铁芯、线圈、导杆和线圈骨架，线圈缠绕在线圈骨架上，线圈骨架内设置有铁芯，线圈骨架内套接有空心套筒，套筒与线圈骨架之间固定放置有若干块永磁体，铁芯套接在套筒内，套筒的轴向长度大于铁芯的长度，导杆沿套筒的轴向方向穿过线圈骨架两侧，导杆可沿线圈骨架的轴向方向上下移动，导杆与铁芯固定连接。铁芯在套筒内可以沿套筒的轴向方向移动，若干块永磁体的同极相对周向分布在套筒的外侧，铁芯受永磁体磁化，使铁芯移动至套筒内上端或者下端的极限位置，并固定在此初始时的极限位置；线圈通电时，线圈内产生线圈磁场，若线圈磁场与永磁体磁场方向相反，且铁芯受到的线圈磁场作用力大于铁芯受到的永磁体的磁场作用力时，带动铁芯沿套筒的中心线运动至套筒内另一端的极限位置，此时当铁芯不再受到线圈磁场力的作用时，铁芯会停留在该另一端的极限位置，不会恢复至初始时的极限位置，铁芯与导杆之间固定连接，铁芯的运动带动导杆上下运动，进而带动弹性簧片运动。不需要弹簧等复位装置使铁芯及导杆恢复初始状态，简化整个装置的结构。

电磁铁的铁芯属于圆柱体，可以360°旋转，为防止铁芯转动，在导杆下端部设有凸舌，转轴支架两端部设有凹槽，凸舌卡在凹槽中，在不影响连接的情况下限制了铁芯的转动。