[发明专利]五维手动位移平台、含有五维手动位移平台的车削辅助系统及车削辅助系统的调试方法

说明书

本发明的五维手动位移平台、含有五维手动位移平台的车削辅助系统及车削辅助系统的调试方法。涉及车削辅助装置及调试方法，目的是为了克服现有激光辅助切削技术，在切削圆柱端面时，刀具与激光焦点的几何位置关系无法保持恒定的问题，其中五维手动位移装置，包括一号直线位移平台、二号直线位移平台、三号直线位移平台、四号直线位移平台和旋转位移平台；含有五维手动位移装置的车削辅助系统，包括椭圆超声振动刀装置和激光器。本发明设计了一种五维手动位移平台以及含有该五维手动位移平台的车削辅助系统，并且针对该车削辅助系统设计了一种调试方法。通过对机床和五维手动位移平台的调节，令刀具与激光焦点的几何位置关系保持恒定。

技术领域

本发明涉及车削辅助装置及调试方法，具体涉及激光与椭圆超声振动结合的车削辅助装置及调试方法。

背景技术

硬质合金、陶瓷、玻璃等硬脆材料在航空、光电子、医疗等领域都有着重要的应用价值和广阔的应用前景，由这些材料制成的关键零部件以其优越的机械、光学特性相比于传统的零件大大提高了使用寿命以及抵抗极端条件的能力。但是，这些材料由于其自身较高的硬度或较低的断裂韧性等等，导致都具有较大的加工难度；而且，在加工过程中会对刀具产生较大的磨损。因此，应用传统的机械加工手段难以获得理想的表面质量和加工精度。

激光辅助切削和椭圆超声振动辅助切削被认为是一种加工硬脆材料有效的手段。激光辅助切削可以降低材料表面的硬度，降低加工难度；椭圆超声振动辅助切削是一种使刀具产生椭圆轨迹的高频振动，在加工过程中实现刀具-材料间断切削的方法，可以有效减少刀具的磨损、降低切削力和提高加工表面质量。

但是目前，激光辅助切削都只能应用于圆柱面车削，激光焦点与切削区域置于同一圆周面内。而端面切削中由于在切削过程中加工半径逐渐变化，刀具与激光焦点的几何位置关系无法保持恒定。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有激光辅助切削技术，在切削圆柱端面时，刀具与激光焦点的几何位置关系无法保持恒定的问题，提供了一种五维手动位移平台、含有五维手动位移平台的车削辅助系统及车削辅助系统的调试方法。

本发明的五维手动位移装置，包括一号直线位移平台、二号直线位移平台、三号直线位移平台、四号直线位移平台和旋转位移平台；

以一号直线位移平台的载台上表面为XOZ平面、一号直线位移平台的调节轴轴向为X轴建立空间直角坐标系XYZ，设W方向平行于XOZ平面且与X轴、Z轴的夹角均为锐角；

二号直线位移平台的载台能够沿Y轴移动；三号直线位移平台的载台能够沿Z轴移动；四号直线位移平台的载台能够沿W方向移动；旋转位移平台的载台能够以其主轴旋转，该主轴平行于Y轴；

三号直线位移平台的基台固定在一号直线位移平台的载台上，旋转位移平台的基台固定在三号直线位移平台的载台上，二号直线位移平台的基台固定在旋转位移平台的载台上，四号直线位移平台的基台固定二号直线位移平台的载台上。

本发明的含有五维手动位移装置的车削辅助系统，包括椭圆超声振动刀装置和激光器，

椭圆超声振动刀装置固定在机床的Z轴工作平台上，该机床的Z轴工作平台能够沿Z轴移动；

五维手动位移装置固定在机床的Z轴工作平台上，且三号直线位移平台的调节轴的轴向与机床的主轴平行；

激光器固定在四号直线位移平台的载台上；激光器发射的激光光路与W方向平行，且激光发射方向朝向机床的主轴。

本发明的含有五维手动位移装置的车削辅助系统的调试方法，具体步骤如下：

步骤一、将试刀件同轴固定在机床的主轴上，令激光器发射的激光在试刀件上聚焦；