一種金剛石尖刀對刀方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種金剛石尖刀對刀方法，所述的方法通過LVDT與試切法相結合，避免了傳統(tǒng)的試切對刀方法過切或刀具高于主軸中心對刀具的損壞。通過加工程序設定數值ψ1、ψ2的兩個圓，測量其直徑數值分別為Ф1、Ф2，根據幾何關系幾何關系建立方程組，求解方程組，即可獲得刀具在Y方向的調整數值。再在工件端面加工程序設定直徑為ψ3的圓，通過測量顯微鏡測量圓直徑準確數值，設分別為Ф3，則刀具在X軸上調整數值為：（ψ3-Ф3）/2或（Ф3-ψ3）/2。實現了對金剛石尖刀的準確對刀。
【專利說明】一種金剛石尖刀對刀方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于超精密金剛石車削加工領域，具體涉及一種金剛石尖刀對刀方法。
【背景技術】
[0002]在現代科研生產中，各種微細結構的加工往往需要使用金剛石尖刀。在超精密車床上，刀具在高度(Y)和水平(Z)方向上的調整誤差會影響工件的面形精度。在高度(Y)方向，刀尖位置與車床主軸中心不在同一水平面時，會造成車削不完全，在工件端面分別殘留下小圓柱或圓錐；在水平(Z)方向，刀尖位置誤差會影響加工工件輪廓形狀。一般情況下，在車床上刀具對刀采用兩種方法:(I)試切法，(2)采用高分辨率的線性可調差動傳感器(Liner Variable Differential Transformer, LVDT)作為刀具位置檢測儀。但是，金剛石尖刀由于刃磨的十分尖銳，其刀具強度相對較低，在切削加工時，刀具在高度方向高于中心或刀具在水平方向切過主軸中心都可能會造成金剛石尖刀損壞；若采用LVDT對刀，刀具位置誤差很難調整到50 μ m內，從而會造成微細結構尺寸誤差。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種獲得金剛石尖刀位置的對刀方法。
[0004]本發(fā)明的金剛石尖刀對刀方法，依次包括如下步驟:
a.在車床上安裝金剛石刀具，通過線性可調差動傳感器確定刀具位置，在Y方向，將刀具刀尖安裝在略低于主軸中心位置；
b.將試切加工樣件裝夾在車床主軸；
c.通過金剛石尖刀在工件端面加工直徑不同的兩個圓，設程序中設定所加工圓直徑數值分別為Ψρ Ψ2，且Ψ) Ψ2 ;
d.通過測量顯微鏡測量圓環(huán)直徑準確數值，設分別為ΦρΦ2，且ΦΡΦ2 ;
e.則解方程組:
g.yf+I2 = ^1Cl)
(2>02 +(6+?-%)2 = φι(2)
得出?的數值，則可確定刀具低于主軸中心距離為I ；
f.將刀具在?軸上向上調整距離為1，通過位置傳感器，檢測刀具在y方向調整的距
離；
g.重復步驟b~f數次，直到y(tǒng)方向位置調整精確為準；
h.再在工件端面加工程序設定直徑為ψ3的圓；
1.通過測量顯微鏡測量圓直徑準確數值，設分別為Φ3;
j.比較￥3和Φ3大小，如果Ψ3>Φ3，說明在X方向，刀具零點位置相對與在車床主軸零點而言在X軸負方向，則將刀具零點向X軸正方向移動(ψ3-Φ3)/2 ;反之，刀具零點位置相對與在車床主軸零點而言在X軸正方向，則將刀具零點向X軸負方向移動(Φ3_ Ψ3) /2 ;k.重復步驟h~j數次，直到X方向位置調整精確為準。
[0005]所述的步驟c所述加工直徑不同的兩圓時,刀具不能切過主軸中心。
[0006]所述的步驟h所述加工直徑不同的圓時,刀具不切過主軸中心。
[0007]所述的步驟b中的試切加工樣件材料為鋁或銅。
[0008]所述的步驟g在y方向位置調整精度小于10 μ m。
[0009]所述的步驟k在X方向位置調整精度小于10 μ m。
[0010]本發(fā)明的金剛石尖刀對刀方法，其優(yōu)點是:通過LVDT與試切法相結合，確保了在試切加工時刀具在I方向低于主軸中心；且試切加工時，在X方向不過切，通過測量及相關幾何關系計算出刀具在X、y方向的調整數值。與傳統(tǒng)的試切法相比，不會因為刀具高于主軸中心或過切而對刀具造成損壞；與LVDT對刀法相比，可精確獲得刀具位置。本發(fā)明原理簡單、易懂，實施方便，易操作。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本發(fā)明的刀具中心切過主軸中心時對刀原理圖；
圖2為本發(fā)明的刀具中心沒切過主軸中心時對刀原理圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0013]實施例1
圖1為本發(fā)明的刀具中心切過主軸中心時對刀原理圖；
圖2為本發(fā)明的刀具中心沒切過主軸中心時對刀原理圖。
[0014]從圖1、2中可以看出，在金剛石車床上，通過LVDT對刀儀將金剛石尖刀裝在刀架上，使刀具中心低于主軸中心，則存在兩種情況，(O刀具中心過主軸中心，即刀具中心在X軸負方向；(2)刀具中心沒過主軸中心，即刀具中心在X軸正方向。對工件進行試切加工，分別加工出兩圓，加工過程中確保刀具不切過主軸中心，即刀具始終位于X軸正方向。通過顯微鏡測量圓環(huán)直徑準確數值，設分別為Φ:、Φ2，且Φ,Φρ則可建立方程:
g.yf+t2 = ^(O
(2yf+(t +^1-ψ.2)2 = Φ?(2)
得出I的數值，則可確定刀具低于主軸中心距離為I。將刀具在I軸上向上調整距離為y，通過位置傳感器，檢測刀具在y方向調整的距離，并作調整。再在工件端面加工程序設定直徑為Ψ3的圓。通過測量顯微鏡測量圓直徑準確數值，設分別為Φ3。比較…和中3大小，如果Ψ3>Φ3，說明在X方向，刀具零點位置(刀尖位置)相對與在車床主軸零點而言在X軸負方向，則將刀具零點向X軸正方向移動(ψ3_Φ3)/2 ;反之，刀具零點位置(刀尖位置)相對與在車床主軸零點而言在X軸正方向，則將刀具零點向X軸負方向移動(Φ3_ Ψ3) /2。
[0015]本發(fā)明的金剛石尖刀對刀方法，依次包括如下步驟:
步驟1.在車床上安裝金剛石尖刀，刀具幾何參數:主偏角Kr=93°，副主偏角Kr’=5 °.通過LVDT初步確定刀具位置，在Y方向，將刀具刀尖安裝在略低于主軸中心位置；
步驟2.將試切加工硬鋁樣件裝夾在車床主軸；步驟3.通過金剛石尖刀在工件端面加工直徑不同的兩個圓，設程序中設定所加工圓直徑數值分別為F1=L 7369、Ψ2=1.4077 ；
步驟4.通過測量顯微鏡測量圓環(huán)直徑準確數值，設分別為Φ1=1.2718、Φ2=0.9694; 步驟5.則解方程組:
(2y)2 + t2 = Φ22(I)
(2y)2 +(t + ψ1-ψ2 )2 = Φ21(2)
得出y=0.2189的數值，則可確定刀具低于主軸中心距離為0.2189 ；
步驟6.將刀具在y軸上向上調整距離為0.2189，通過位置傳感器，檢測刀具在y方向調整的距離；
步驟7.重復步驟2~6數次，直到y(tǒng)方向位置達到設定精度為8 μ m ;
步驟8.再在工件端面加工程序設定直徑為Ψ3=1.8146的圓；
步驟9.通過測量顯微鏡測量圓直徑準確數值，設分別為Φ3=1.2718;
步驟10.比較￥3和Φ3大小，Ψ3>Φ3，說明在X方向，刀具零點位置(刀尖位置)相對與在車床主軸零點而言在X軸負方向，則將刀具零點向X軸正方向移動(Ψ3_Φ3)/2=0.2714 ；步驟11.重復步驟8~10數次，直到X方向位置達到設定精度為6 μ m。
【權利要求】
1.一種金剛石尖刀對刀方法，其特征在于，所述方法依次包括如下步驟: a.在車床上安裝金剛石刀具，通過線性可調差動傳感器確定刀具位置，在Y方向，將刀具刀尖安裝在略低于主軸中心位置； b.將試切加工樣件裝夾在車床主軸； c.通過金剛石尖刀在工件端面加工直徑不同的兩個圓，設程序中設定所加工圓直徑數值分別為Ψρ Ψ2，且Ψ) Ψ2 ; d.通過測量顯微鏡測量圓環(huán)直徑準確數值，設分別為ΦρΦ2，且ΦΡΦ2 ; e.則解方程組:
2.根據權利要求1所述的一種金剛石尖刀對刀方法，其特征在于:所述的步驟c所述加工直徑不同的兩圓時，刀具不能切過主軸中心。
3.根據權利要求1所述的一種金剛石尖刀對刀方法，其特征在于:所述的步驟h所述加工直徑不同的圓時，刀具不切過主軸中心。
4.根據權利要求1所述的一種金剛石尖刀對刀方法，其特征在于:所述的步驟b中的試切加工樣件材料為鋁或銅。
5.根據權利要求1所述的一種金剛石尖刀對刀方法，其特征在于:所述的步驟g在y方向位置調整精度小于10 μ m。
6.根據權利要求1所述的一種金剛石尖刀對刀方法，其特征在于:所述的步驟k在X方向位置調整精度小于10 μ m。
【文檔編號】B23Q15/22GK103921167SQ201410115479
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年3月26日 優(yōu)先權日:2014年3月26日
【發(fā)明者】謝軍, 童維超, 李國 , 黃燕華, 張海軍, 宋成偉, 張昭瑞, 李朝陽, 王紅蓮, 魏勝, 袁光輝, 陶洋, 朱磊, 劉峰 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心