[发明专利]一种基于在位膜厚测量的大面积微结构切削中途换刀方法

说明书

本发明公开一种基于在位膜厚测量的大面积微结构切削中途换刀方法，包括如下步骤；步骤110：准备工作；步骤120：工件初加工；步骤130：涂覆透明薄膜；步骤140：检测薄膜厚度；步骤150：中途换刀；步骤160：加工完成。本发明提供的基于在位膜厚测量的大面积微结构切削中途换刀方法，实现了超大面积、高质量、高均一性微结构的切削加工。

技术领域

本发明涉及超精密切削技术领域，特别是涉及一种基于在位膜厚测量的大面积微结构切削中途换刀方法。

背景技术

超精密切削过程中由于刀具的磨损，难以完成大面积、高质量、高均一性微结构的切削加工。现有技术主要通过减小切削厚度、对材料进行表面改性、采用镀层刀具、喷切削液、固体颗粒润滑等方法减小刀具磨损实现大面积、高质量、高均一性微结构的超精密切削加工。

在现有的解决方案中，减小切削厚度可以适当减小刀具磨损，但加工效率很低，不符合高效率、高经济性的要求，尽管可以满足一定面积高质量微结构的切削加工，但无法实现超大面积的切削加工。

采用材料改性的方法可以将被加工材料的表层转变为较软的易加工材料，但该变性层的厚度难以保证均匀统一，且切削过程中很难保证切削的深度与变形层的厚度保持一致，因此当切削深度大于变性层厚度时，刀尖相当于直接加工硬材料，刀具磨损严重；当切削深度小于变性层厚度时，刀具磨损可有效避免，但工件表面残留变性层导致工件硬度、强度等性能下降，不能满足使用要求。

采用涂层刀具增大了刀具的表面硬度，减小刀具与被加工材料的摩擦系数，可实现减小刀具磨损的目的，因此能满足一定大面积微结构的切削加工，但当切削距离增大到某一值时，涂层刀具的磨损仍然无法忽略，且涂层容易脱落，因此无法实现超大面积高质量微结构的切削加工。

采用喷切削液和固体颗粒润滑的方法都可以减小刀具与被加工材料之间的磨损，但是喷切削液和固体颗粒润滑都会给环境带来一定程度的污染，不符合绿色环保的要求。同时，固体润滑颗粒极易粘附在微结构表面，降低微结构的精度。

现有的技术都可以一定程度降低刀具的磨损，但是无法阻止刀具的磨损，因此都不能实现超大面积、高质量、高均一性微结构的切削加工。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于在位膜厚测量的大面积微结构切削中途换刀方法，以解决上述现有技术存在的问题，实现超大面积、高质量、高均一性微结构的切削加工。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于在位膜厚测量的大面积微结构切削中途换刀方法，包括如下步骤；

步骤110：真空吸盘自切；将机床主轴上的真空吸盘通过车/铣削加工平整；

步骤120：工件平整加工；将工件吸附在所述真空吸盘上，并对工件进行端面平整加工，此时微结构待加工工件平面与真空吸盘完全平行；

步骤130：薄膜涂覆；将透明薄膜涂敷在工件被加工表面，并用刀具将其车/铣削平整，此时机床记录下Z₀点；

步骤140：膜厚检测；利用在线测量设备测出所涂覆的薄膜厚度T₀，当加工的微结构深度为D时，只需将刀具在确定的基准点Z₀基础上进给T₀+D即可开始加工；

步骤150：中途换刀；当进行切削的刀具磨损时，重复步骤130，重新将剩余的薄膜再一次进行平面车/铣削加工，此时机床记录下Z₁点；重复步骤140，测量薄膜厚度T₁，进给T₁+D继续进行微结构的切削加工；

步骤160：加工完成；依次重复上述步骤直到整个微结构加工完成；