[发明专利]一种金刚石尖刀对刀方法

说明书

技术领域

 本发明属于超精密金刚石车削加工领域，具体涉及一种金刚石尖刀对刀方法。

背景技术

在现代科研生产中，各种微细结构的加工往往需要使用金刚石尖刀。在超精密车床上，刀具在高度（Y）和水平（Z）方向上的调整误差会影响工件的面形精度。在高度（Y）方向，刀尖位置与车床主轴中心不在同一水平面时，会造成车削不完全，在工件端面分别残留下小圆柱或圆锥；在水平（Z）方向，刀尖位置误差会影响加工工件轮廓形状。一般情况下，在车床上刀具对刀采用两种方法：（1）试切法，（2）采用高分辨率的线性可调差动传感器（Liner Variable Differential Transformer, LVDT）作为刀具位置检测仪。但是，金刚石尖刀由于刃磨的十分尖锐，其刀具强度相对较低，在切削加工时，刀具在高度方向高于中心或刀具在水平方向切过主轴中心都可能会造成金刚石尖刀损坏；若采用LVDT对刀，刀具位置误差很难调整到50μm内，从而会造成微细结构尺寸误差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种获得金刚石尖刀位置的对刀方法。

本发明的金刚石尖刀对刀方法，依次包括如下步骤：

a.在车床上安装金刚石刀具，通过线性可调差动传感器确定刀具位置，在Y方向，将刀具刀尖安装在略低于主轴中心位置； 

b.将试切加工样件装夹在车床主轴；

c.通过金刚石尖刀在工件端面加工直径不同的两个圆，设程序中设定所加工圆直径数值分别为ψ₁、ψ₂，且ψ₁>ψ₂；

d.通过测量显微镜测量圆环直径准确数值，设分别为Ф₁、Ф₂，且Ф₁>Ф₂；

e.则解方程组：

                           （1）

                 （2）  

得出y的数值，则可确定刀具低于主轴中心距离为y；

f.将刀具在y轴上向上调整距离为y，通过位置传感器，检测刀具在y方向调整的距离；

g.重复步骤b～f数次，直到y方向位置调整精确为准；

h.再在工件端面加工程序设定直径为ψ₃的圆；

i.通过测量显微镜测量圆直径准确数值，设分别为Ф₃；

j.比较ψ₃和Ф₃大小，如果ψ₃>Ф₃，说明在X方向，刀具零点位置相对与在车床主轴零点而言在X轴负方向，则将刀具零点向X轴正方向移动（ψ₃-Ф₃）/2；反之，刀具零点位置相对与在车床主轴零点而言在X轴正方向，则将刀具零点向X轴负方向移动（Ф₃-ψ₃）/2；

k.重复步骤h～j数次，直到x方向位置调整精确为准。

所述的步骤c所述加工直径不同的两圆时，刀具不能切过主轴中心。

所述的步骤h所述加工直径不同的圆时，刀具不切过主轴中心。

所述的步骤b中的试切加工样件材料为铝或铜。

所述的步骤g在 y方向位置调整精度小于10μm。

所述的步骤k在 x方向位置调整精度小于10μm。

本发明的金刚石尖刀对刀方法，其优点是：通过LVDT与试切法相结合，确保了在试切加工时刀具在y方向低于主轴中心；且试切加工时，在x方向不过切，通过测量及相关几何关系计算出刀具在x、y方向的调整数值。与传统的试切法相比，不会因为刀具高于主轴中心或过切而对刀具造成损坏；与LVDT对刀法相比，可精确获得刀具位置。本发明原理简单、易懂，实施方便，易操作。

附图说明

图1为本发明的刀具中心切过主轴中心时对刀原理图；

图2 为本发明的刀具中心没切过主轴中心时对刀原理图。

具体实施方式

 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1

图1为本发明的刀具中心切过主轴中心时对刀原理图；

图2 为本发明的刀具中心没切过主轴中心时对刀原理图。