[发明专利]一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备及方法

说明书

本发明公开了一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，包括工件进给装置和轴套轴传动进给装置，所述工件进给装置包括夹具以及带动所述夹具沿横向、纵向运动的驱动装置，待加工单晶金刚石夹持在所述夹具上；所述轴套轴传动进给装置包括箱体、微型砂轮以及设置在箱体内的行星齿轮传动系统。本发明还公开了一种利用如上所述的用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备磨削单晶金刚石微刀刃的方法，该方法通过激光定位装置确定晶面的易磨方向，并将检测到的信息实时传输至控制系统，由所述控制系统控制工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作，实现对微刀刃的磨削。利用本发明能够实现对单晶金刚石刀具微刀刃的微纳米级别的超精密磨削。

技术领域

本发明属于超精密磨削加工领域，尤其涉及一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备及方法。

背景技术

在超精密加工中，保证加工表面质量的主要因素除了高精度的机床、超稳定的工作环境外，高质量的刀具也是很重要的一个方面。单晶金刚石因具有硬度高、耐磨好、强度高、与有色金属摩擦系数低以及优良的抗腐蚀性和稳定的化学性质，而被认为是最理想的超精密磨削刀具。

金刚石磨削技术在超精密加工方便发挥着很大的作用，而金刚石刀具刃磨的质量将是实现纳米级加工的关键影响因素，就现有技术而言，很难对单晶金刚石刀具微刀刃进行精度较高的加工，因为传统加工工业中所使用的大型夹具以及机床，达不到微纳米零件所需要的数量级。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备及方法，以实现对单晶金刚石刀具微刀刃的微纳米级别的超精密磨削。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，包括工件进给装置和轴套轴传动进给装置，所述工件进给装置包括夹具以及带动所述夹具沿横向、纵向运动的驱动装置，待加工单晶金刚石夹持在所述夹具上；所述轴套轴传动进给装置包括箱体、微型砂轮以及设置在箱体内的行星齿轮传动系统，所述行星齿轮传动系统包括主轴、太阳轮轴、行星轮轴、刀具轴、中部太阳轮、行星轮、固定内齿轮、主轴末端太阳轮、刀具轴齿轮和联轴器；所述微型砂轮设置在刀具轴的末端并随刀具轴同步转动，太阳轮轴套置在主轴上，中部太阳轮套置在太阳轮轴上，行星轮套置在行星轮轴上，太阳轮轴与行星轮轴相连；所述轴套轴传动进给装置还包括用于带动主轴旋转的传动机构，主轴旋转时带动太阳轮轴旋转，太阳轮轴旋转时同步带动行星轮轴旋转，行星轮的内侧与中部太阳轮相互啮合，中部太阳轮沿太阳轮轴的轴线旋转，行星轮绕太阳轮轴的轴线公转并绕行星轮轴的轴线自转，行星轮的外侧与固定内齿轮相互啮合；刀具轴通过联轴器与行星轮轴相连，刀具轴齿轮套置在刀具轴上，主轴末端太阳轮设置在主轴的末端，刀具轴齿轮与主轴末端太阳轮相互啮合；当联轴器连接时，刀具轴由行星轮轴带动旋转，微型砂轮对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行圆周刃磨；当联轴器断开时，主轴旋转带动主轴末端太阳轮旋转，主轴末端太阳轮通过刀具轴齿轮的啮合传动带动刀具轴转动，微型砂轮对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行定点悬停刃磨。

所述微型设备还包括激光定位装置和控制系统，激光定位装置面向待加工单晶金刚石设置，激光定位装置用于检测待加工单晶金刚石的晶面的空间位置，并将检测到的位置信息实时传输至控制系统，控制系统控制所述工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作。

所述传动机构包括伺服电机、输入轴、过渡传动轴、输入轴传动齿轮、过渡轴传动齿轮、过渡轴滑移齿轮组、主轴前部齿轮和主轴中部齿轮，所述输入轴由伺服电机驱动旋转，输入轴传动齿轮套置在输入轴上，过渡轴传动齿轮套置在过渡传动轴上，输入轴传动齿轮与过渡轴传动齿轮相互啮合，输入轴通过输入轴传动齿轮、过渡轴传动齿轮带动所述过渡传动轴同步运动；过渡轴滑移齿轮组安装在过渡传动轴上，主轴前部齿轮安装在主轴前部，主轴中部齿轮安装在主轴中部，主轴前部齿轮与主轴中部齿轮的齿数不同，当需要改变传动比时，过渡轴滑移齿轮组分别与主轴前部齿轮或主轴中部齿轮相啮合并带动主轴旋转。