快速刀具定位器是為超精密車削加工而研發設計的,利用自身所具有的高響應頻率、高剛度、高精度等特性,驅動刀具在運動方向快速微進給,能夠實現復雜面形工件或結構的精密加工。
快速刀具定位器基于快速刀具伺服系統的單點車削是加工光學自由曲面的重要方法之一,而傳統的直線刀具伺服的工作頻率很低,并且限制了加工的面形的復雜度和加工效率。工業的快速發展要求非常高的加工精度、復雜度及效率,目前比較成熟技術之一為壓電促動直線伺服系統,可實現微米級位移、納米級精度及毫秒級高頻響應。
為解決部分快刀加工問題,設計出了快速刀具定位臺及控制系統,它采用PZT壓電陶瓷驅動,并使用電容式閉環傳感器,具有非常高的定位精度,可達幾納米。該壓電快速刀具定位系統的控制原理是通過模擬或數字控制輸入信號,控制E01.D1壓電控制器輸出控制電壓,施加到P93快速刀具定位臺,再由定位臺內部的電容傳感器實時檢測定位臺的運動位移,將電容傳感信號反饋到E01.D1的電容傳感模塊,再經過E01.D1的伺服傳感模塊進行信號處理,再對輸出電壓進行調節,該閉環控制的響應時間在幾毫秒至十幾毫秒間。
快速刀具定位器內部采用高壓壓電陶瓷驅動,驅動電壓為0-1000V,出力可達3000N。該定位臺可產生一維X向的微進給運動,進給范圍可達40μm,且集成閉環傳感器,可保證操作時控制電壓與位移間的線性關系。另外,它的機械結構設計堅固,且配有散熱接口。