[发明专利]一种氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的方法和装置

权利要求书

1.一种氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的方法，其特征在于，在金刚石刀具进行超精密加工时，通过多能场辅助技术增加加工区域环境介质的氧化能力，在加工区域表面形成氧化膜；所述多能场辅助技术是指在所述金刚石刀具周边施加化学能或光能和化学能组合能量来增加加工区域表面的氧化膜的形成速率和厚度；

所述多能场辅助技术对金刚石刀具正在加工的工件区域进行氧化处理；

所述金刚石刀具进行超精密加工时，采用超声振动断续切削的加工方式；

光能和化学能组合能量的实现方式包括如下步骤：

使用波长为λ₁的紫外线照射大气，以使大气中的氧O₂产生臭氧；

使用波长为λ₂的紫外线照射臭氧，生成高活性的单原子氧O；

其中，λ₁240nm，λ₂240nm。

2.根据权利要求1所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的方法，其特征在于，所述在所述金刚石刀具周边施加化学能是指引入强氧化性的切削液双氧水来增加超精密加工过程中环境介质的氧化能力。

3.根据权利要求1所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的方法，其特征在于，所述在所述金刚石刀具周边施加光能和化学能组合能量是指通过增加氧气浓度和压强以及原位的分布式多波段“紫外-超声”辅助切削加工装置来增加超精密加工过程中环境介质的氧化能力。

4.根据权利要求1-3中任一所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的方法，其特征在于，在金刚石刀具进行超精密加工时，还包括采用催化剂、等离子或电离的方式来促进金属表面氧化反应进行。

5.根据权利要求1-3中任一所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的方法，其特征在于，在金刚石刀具进行超精密加工时，还包括通过改变环境条件和工件表面改性来促进氧化反应进行。

6.一种氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的装置，所述装置用于实现权利要求1-5中任意一项所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的方法；包括夹具和金刚石刀具，所述夹具用于对工件进行定位，其特征在于，在所述金刚石刀具与工件之间设置有多能场辅助结构，所述多能场辅助结构增加加工区域环境介质的氧化能力，以增加加工区域表面形成的氧化膜的速率和厚度；所述多能场辅助结构为双氧水辅助结构或紫外-臭氧辅助结构。

7.根据权利要求6所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的装置，其特征在于，所述双氧水辅助结构包括可控液体流速的双氧水滴灌喷射装置和多余双氧水收集装置；所述双氧水滴灌喷射装置设置在所述金刚石刀具与工件之间，用于在加工区域采用滴灌的方式将双氧水注入，所述多余双氧水收集装置用于收集加工区域中多余的双氧水。

8.根据权利要求6所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的装置，其特征在于，所述紫外-臭氧辅助结构包括臭氧发生器和紫外光装置；所述臭氧发生器产生的臭氧通过层流嘴喷射加工区域；所述紫外光装置包括紫外光源和聚焦透镜，所述聚焦透镜将紫外光源发出紫外光聚焦在金刚石刀具的加工位置。

9.根据权利要求8所述的氧化金属表面抑制金刚石刀具化学磨损的装置，其特征在于，所述紫外-臭氧辅助结构还包括废气收集装置和废气解离装置，所述废气收集装置用于收集多余的臭氧，所述废气解离装置用于将收集的多余的臭氧进行解离。