一種金剛石尖刀對(duì)刀方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金剛石尖刀對(duì)刀方法，所述的方法通過LVDT與試切法相結(jié)合，避免了傳統(tǒng)的試切對(duì)刀方法過切或刀具高于主軸中心對(duì)刀具的損壞。通過加工程序設(shè)定數(shù)值ψ1、ψ2的兩個(gè)圓，測量其直徑數(shù)值分別為Ф1、Ф2，根據(jù)幾何關(guān)系幾何關(guān)系建立方程組，求解方程組，即可獲得刀具在Y方向的調(diào)整數(shù)值。再在工件端面加工程序設(shè)定直徑為ψ3的圓，通過測量顯微鏡測量圓直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為Ф3，則刀具在X軸上調(diào)整數(shù)值為：（ψ3-Ф3）/2或（Ф3-ψ3）/2。實(shí)現(xiàn)了對(duì)金剛石尖刀的準(zhǔn)確對(duì)刀。
【專利說明】一種金剛石尖刀對(duì)刀方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超精密金剛石車削加工領(lǐng)域，具體涉及一種金剛石尖刀對(duì)刀方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)代科研生產(chǎn)中，各種微細(xì)結(jié)構(gòu)的加工往往需要使用金剛石尖刀。在超精密車床上，刀具在高度(Y)和水平(Z)方向上的調(diào)整誤差會(huì)影響工件的面形精度。在高度(Y)方向，刀尖位置與車床主軸中心不在同一水平面時(shí)，會(huì)造成車削不完全，在工件端面分別殘留下小圓柱或圓錐；在水平(Z)方向，刀尖位置誤差會(huì)影響加工工件輪廓形狀。一般情況下，在車床上刀具對(duì)刀采用兩種方法:(I)試切法，(2)采用高分辨率的線性可調(diào)差動(dòng)傳感器(Liner Variable Differential Transformer, LVDT)作為刀具位置檢測儀。但是，金剛石尖刀由于刃磨的十分尖銳，其刀具強(qiáng)度相對(duì)較低，在切削加工時(shí)，刀具在高度方向高于中心或刀具在水平方向切過主軸中心都可能會(huì)造成金剛石尖刀損壞；若采用LVDT對(duì)刀，刀具位置誤差很難調(diào)整到50 μ m內(nèi)，從而會(huì)造成微細(xì)結(jié)構(gòu)尺寸誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種獲得金剛石尖刀位置的對(duì)刀方法。
[0004]本發(fā)明的金剛石尖刀對(duì)刀方法，依次包括如下步驟:
a.在車床上安裝金剛石刀具，通過線性可調(diào)差動(dòng)傳感器確定刀具位置，在Y方向，將刀具刀尖安裝在略低于主軸中心位置；
b.將試切加工樣件裝夾在車床主軸；
c.通過金剛石尖刀在工件端面加工直徑不同的兩個(gè)圓，設(shè)程序中設(shè)定所加工圓直徑數(shù)值分別為Ψρ Ψ2，且Ψ) Ψ2 ;
d.通過測量顯微鏡測量圓環(huán)直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為ΦρΦ2，且ΦΡΦ2 ;
e.則解方程組:
g.yf+I2 = ^1Cl)
(2>02 +(6+?-%)2 = φι(2)
得出?的數(shù)值，則可確定刀具低于主軸中心距離為I ；
f.將刀具在?軸上向上調(diào)整距離為1，通過位置傳感器，檢測刀具在y方向調(diào)整的距
離；
g.重復(fù)步驟b~f數(shù)次，直到y(tǒng)方向位置調(diào)整精確為準(zhǔn)；
h.再在工件端面加工程序設(shè)定直徑為ψ3的圓；
1.通過測量顯微鏡測量圓直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為Φ3;
j.比較￥3和Φ3大小，如果Ψ3>Φ3，說明在X方向，刀具零點(diǎn)位置相對(duì)與在車床主軸零點(diǎn)而言在X軸負(fù)方向，則將刀具零點(diǎn)向X軸正方向移動(dòng)(ψ3-Φ3)/2 ;反之，刀具零點(diǎn)位置相對(duì)與在車床主軸零點(diǎn)而言在X軸正方向，則將刀具零點(diǎn)向X軸負(fù)方向移動(dòng)(Φ3_ Ψ3) /2 ;k.重復(fù)步驟h~j數(shù)次，直到X方向位置調(diào)整精確為準(zhǔn)。
[0005]所述的步驟c所述加工直徑不同的兩圓時(shí),刀具不能切過主軸中心。
[0006]所述的步驟h所述加工直徑不同的圓時(shí),刀具不切過主軸中心。
[0007]所述的步驟b中的試切加工樣件材料為鋁或銅。
[0008]所述的步驟g在y方向位置調(diào)整精度小于10 μ m。
[0009]所述的步驟k在X方向位置調(diào)整精度小于10 μ m。
[0010]本發(fā)明的金剛石尖刀對(duì)刀方法，其優(yōu)點(diǎn)是:通過LVDT與試切法相結(jié)合，確保了在試切加工時(shí)刀具在I方向低于主軸中心；且試切加工時(shí)，在X方向不過切，通過測量及相關(guān)幾何關(guān)系計(jì)算出刀具在X、y方向的調(diào)整數(shù)值。與傳統(tǒng)的試切法相比，不會(huì)因?yàn)榈毒吒哂谥鬏S中心或過切而對(duì)刀具造成損壞；與LVDT對(duì)刀法相比，可精確獲得刀具位置。本發(fā)明原理簡單、易懂，實(shí)施方便，易操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的刀具中心切過主軸中心時(shí)對(duì)刀原理圖；
圖2為本發(fā)明的刀具中心沒切過主軸中心時(shí)對(duì)刀原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0013]實(shí)施例1
圖1為本發(fā)明的刀具中心切過主軸中心時(shí)對(duì)刀原理圖；
圖2為本發(fā)明的刀具中心沒切過主軸中心時(shí)對(duì)刀原理圖。
[0014]從圖1、2中可以看出，在金剛石車床上，通過LVDT對(duì)刀儀將金剛石尖刀裝在刀架上，使刀具中心低于主軸中心，則存在兩種情況，(O刀具中心過主軸中心，即刀具中心在X軸負(fù)方向；(2)刀具中心沒過主軸中心，即刀具中心在X軸正方向。對(duì)工件進(jìn)行試切加工，分別加工出兩圓，加工過程中確保刀具不切過主軸中心，即刀具始終位于X軸正方向。通過顯微鏡測量圓環(huán)直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為Φ:、Φ2，且Φ,Φρ則可建立方程:
g.yf+t2 = ^(O
(2yf+(t +^1-ψ.2)2 = Φ?(2)
得出I的數(shù)值，則可確定刀具低于主軸中心距離為I。將刀具在I軸上向上調(diào)整距離為y，通過位置傳感器，檢測刀具在y方向調(diào)整的距離，并作調(diào)整。再在工件端面加工程序設(shè)定直徑為Ψ3的圓。通過測量顯微鏡測量圓直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為Φ3。比較…和中3大小，如果Ψ3>Φ3，說明在X方向，刀具零點(diǎn)位置(刀尖位置)相對(duì)與在車床主軸零點(diǎn)而言在X軸負(fù)方向，則將刀具零點(diǎn)向X軸正方向移動(dòng)(ψ3_Φ3)/2 ;反之，刀具零點(diǎn)位置(刀尖位置)相對(duì)與在車床主軸零點(diǎn)而言在X軸正方向，則將刀具零點(diǎn)向X軸負(fù)方向移動(dòng)(Φ3_ Ψ3) /2。
[0015]本發(fā)明的金剛石尖刀對(duì)刀方法，依次包括如下步驟:
步驟1.在車床上安裝金剛石尖刀，刀具幾何參數(shù):主偏角Kr=93°，副主偏角Kr’=5 °.通過LVDT初步確定刀具位置，在Y方向，將刀具刀尖安裝在略低于主軸中心位置；
步驟2.將試切加工硬鋁樣件裝夾在車床主軸；步驟3.通過金剛石尖刀在工件端面加工直徑不同的兩個(gè)圓，設(shè)程序中設(shè)定所加工圓直徑數(shù)值分別為F1=L 7369、Ψ2=1.4077 ；
步驟4.通過測量顯微鏡測量圓環(huán)直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為Φ1=1.2718、Φ2=0.9694; 步驟5.則解方程組:
(2y)2 + t2 = Φ22(I)
(2y)2 +(t + ψ1-ψ2 )2 = Φ21(2)
得出y=0.2189的數(shù)值，則可確定刀具低于主軸中心距離為0.2189 ；
步驟6.將刀具在y軸上向上調(diào)整距離為0.2189，通過位置傳感器，檢測刀具在y方向調(diào)整的距離；
步驟7.重復(fù)步驟2~6數(shù)次，直到y(tǒng)方向位置達(dá)到設(shè)定精度為8 μ m ;
步驟8.再在工件端面加工程序設(shè)定直徑為Ψ3=1.8146的圓；
步驟9.通過測量顯微鏡測量圓直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為Φ3=1.2718;
步驟10.比較￥3和Φ3大小，Ψ3>Φ3，說明在X方向，刀具零點(diǎn)位置(刀尖位置)相對(duì)與在車床主軸零點(diǎn)而言在X軸負(fù)方向，則將刀具零點(diǎn)向X軸正方向移動(dòng)(Ψ3_Φ3)/2=0.2714 ；步驟11.重復(fù)步驟8~10數(shù)次，直到X方向位置達(dá)到設(shè)定精度為6 μ m。
【權(quán)利要求】
1.一種金剛石尖刀對(duì)刀方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步驟: a.在車床上安裝金剛石刀具，通過線性可調(diào)差動(dòng)傳感器確定刀具位置，在Y方向，將刀具刀尖安裝在略低于主軸中心位置； b.將試切加工樣件裝夾在車床主軸； c.通過金剛石尖刀在工件端面加工直徑不同的兩個(gè)圓，設(shè)程序中設(shè)定所加工圓直徑數(shù)值分別為Ψρ Ψ2，且Ψ) Ψ2 ; d.通過測量顯微鏡測量圓環(huán)直徑準(zhǔn)確數(shù)值，設(shè)分別為ΦρΦ2，且ΦΡΦ2 ; e.則解方程組:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石尖刀對(duì)刀方法，其特征在于:所述的步驟c所述加工直徑不同的兩圓時(shí)，刀具不能切過主軸中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石尖刀對(duì)刀方法，其特征在于:所述的步驟h所述加工直徑不同的圓時(shí)，刀具不切過主軸中心。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石尖刀對(duì)刀方法，其特征在于:所述的步驟b中的試切加工樣件材料為鋁或銅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石尖刀對(duì)刀方法，其特征在于:所述的步驟g在y方向位置調(diào)整精度小于10 μ m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種金剛石尖刀對(duì)刀方法，其特征在于:所述的步驟k在X方向位置調(diào)整精度小于10 μ m。
【文檔編號(hào)】B23Q15/22GK103921167SQ201410115479
【公開日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年3月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月26日
【發(fā)明者】謝軍, 童維超, 李國 , 黃燕華, 張海軍, 宋成偉, 張昭瑞, 李朝陽, 王紅蓮, 魏勝, 袁光輝, 陶洋, 朱磊, 劉峰 申請(qǐng)人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心