[发明专利]基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法

权利要求书

1.一种基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法，其特征在于，包括：

1)获取超精密机床上的车削刀具在加工光学元件时所安装溜板对应的机床光栅尺信号；

2)将机床光栅尺信号转换得到实际坐标值；

3)计算实际坐标值、理想坐标值之间的偏差值；

4)若偏差值超过预设的阈值上限，则判定车削刀具存在磨损。

2.根据权利要求1所述的基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法，其特征在于，所述机床光栅尺信号的分辨率小于10nm。

3.根据权利要求2所述的基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法，其特征在于，所述机床光栅尺信号的分辨率为1nm。

4.根据权利要求1所述的基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法，其特征在于，步骤4)之前还包括标定预设的阈值上限的步骤：针对安装在超精密机床的未磨损的车削刀具样本，在其加工光学元件时时获取所安装溜板对应的机床光栅尺信号，将机床光栅尺信号转换得到坐标值，并将得到的坐标值作为理想坐标值；将未磨损的车削刀具样本加工到可判定为磨损的临界状态，针对安装在超精密机床的处于磨损的临界状态的车削刀具样本，在其加工光学元件时时获取所安装溜板对应的机床光栅尺信号，将机床光栅尺信号转换得到坐标值，并将得到的坐标值作为临界坐标值，计算临界坐标值、理想坐标值之间的偏差值作为预设的阈值上限。

5.根据权利要求1所述的基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法，其特征在于，所述车削刀具所安装溜板为超精密机床上的Z轴溜板，所述实际坐标值是指加工光学元件时Z轴的实际坐标值，所述理想坐标值是指加工光学元件时Z轴的理想坐标值。

6.一种基于机床光栅尺信号的车削刀具磨损实时监测系统，包括相互连接的微处理器和存储器，其特征在于，所述微处理器被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法的步骤，或者所述存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法的计算机程序。

7.一种具备车削刀具磨损实时监测功能的超精密机床，其特征在于，包括超精密机床本体、分线器、滤波器以及计算机，所述超精密机床本体上的车削刀具所安装溜板设有机床光栅尺，所述机床光栅尺的输出端通过分线器输出两路，一路输出给超精密机床本体的机床控制器作为反馈信号、另一路通过滤波器滤波降噪后输出给计算机，所述计算机被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法的步骤，或者所述计算机的存储器中存储有被编程或配置以执行权利要求1～5中任意一项所述基于机床光栅尺信号的超精密车削刀具磨损实时监测方法的计算机程序。

8.根据权利要求7所述的具备车削刀具磨损实时监测功能的超精密机床，其特征在于，所述超精密车床本体为至少具备两个水平直线轴X、Z和一个用于固定被加工光学元件的工件主轴C，两水平直线轴X、Z为T型布局且布置于超精密车床上，工件主轴C安装在水平直线轴X上，车削刀具通过刀架安装固定在水平直线轴Z的Z轴溜板上。

9.根据权利要求8所述的具备车削刀具磨损实时监测功能的超精密机床，其特征在于，所述水平直线轴Z的Z轴溜板上还设有旋转轴B，所述车削刀具的刀架通过旋转轴B安装在水平直线轴Z的Z轴溜板上。

10.根据权利要求9所述的具备车削刀具磨损实时监测功能的超精密机床，其特征在于，所述水平直线轴X的X轴溜板上还设有竖直直线轴Y，所述工件主轴C通过竖直直线轴Y安装在水平直线轴X上。