專利名稱：：一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置。
背景技術(shù)：
：超精密切削加工技術(shù)是20世紀60年代專門針對現(xiàn)代化技術(shù)需要而發(fā)展起來的制造技術(shù)，是一種向傳統(tǒng)加工方法的高精度極限挑戰(zhàn)的機械加工新工藝。作為高科技領(lǐng)域的基礎(chǔ)技術(shù)，它集成了電子、傳感、光學(xué)、控制和測量等領(lǐng)域的前沿技術(shù)。隨著超精密切削加工技術(shù)的應(yīng)用與推廣，在幾十年的時間里，機械加工精度提高了1~3個數(shù)量級，并正向更高精度的納米級精度發(fā)展，日本、美國、英國、德國和俄羅斯等工業(yè)發(fā)達國家都將超精密加工和納米加工技術(shù)列入了21世紀優(yōu)先發(fā)展的工業(yè)計劃，使之不僅成為學(xué)術(shù)研究的熱點，而且成為代表一個國家制造業(yè)水平的標志和新的經(jīng)濟增長點。超精密加工的技術(shù)指標主要有表面加工質(zhì)量和形狀精度，如X射線望遠鏡中的掠射鏡面鋁基襯底要求達到0.2pm的軸向形狀精度，2|am/1.5m的徑向圓弧精度，5nm的表面粗糙度RMS;同步輻射X線光刻技術(shù)中的高導(dǎo)無氧銅橢圓柱面，在幾百mm軸向長度范圍內(nèi)，需達到0.13|am的形狀精度和0.043pm的表面RMS;又如計算機硬盤存儲器鋁盤片，其表面超精密切削加工的質(zhì)量決定了存儲容量和磁頭讀盤速率；CCD、數(shù)碼相機、激光打印機和復(fù)印機等裝有光學(xué)系統(tǒng)的儀器設(shè)備，其曲面和平面透鏡、反射鏡及其他光學(xué)零件表面的加工精度會影響光線透射率和成像誤差。激光核聚變裝置中的各類反射鏡、透射鏡以及聚焦透鏡等光學(xué)零件表面的超精密切削加工精度直接影響到各路高能激光的散射和透射程度，尤其是KDP晶體倍頻轉(zhuǎn)換器等零件，面形精度小于V6、表面粗糙度RMS小于5nm時，透射率才能達到使用要求。對于超精密切削加工來說，要獲得零件形狀尺寸的高精度和加工表面的超光滑，除了必須擁有超精密的機床、高精度和高分辨率的檢測儀器和超穩(wěn)定的5加工環(huán)境條件以外，還必須具備進行切削加工的高精度金剛石刀具，尤其是高精度的圓弧刃金剛石刀具。圓弧刃金剛石刀具有三個主要參數(shù)，刃口鈍圓半徑(也稱為鋒利度)、刀尖圓弧半徑變化值A(chǔ)R(也稱為刀尖圓弧圓度)和前刀面粗糙度值Ra。刃口鈍圓半徑值決定了車削過程中的最小切削厚度，反映了刀具的切削能力。它在很大程度上制約了被加工表面的粗糙度值。而刀尖圓弧半徑值的變化會對被加工表面的波紋度值產(chǎn)生極大的影響。特別是當采用雙軸數(shù)控超精密車床進行加工時，圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧上的各點都將參與切削。當以恒定的速度進給時，刀尖圓弧圓度將會影響被加工工件的表面形狀精度。圓弧刃金剛石刀具在研磨時，必須精密檢測刃口鈍圓半徑、刀尖圓弧圓度和前后刀面表面粗糙度Ra等刀尖參數(shù)。在這些參數(shù)當中，重要的參數(shù)是刃口鈍圓半徑和圓弧圓度，它們是保證被加工表面質(zhì)量和面形精度的重要指標。其中金剛石切削刃鈍圓半徑的測量方法已經(jīng)有多種，包括掃描電子顯微鏡方法(SEM)、原子力顯微鏡(AFM)方法等，而刀尖圓弧的圓度是評定圓弧刃刀具研磨質(zhì)量的另一重要指標。目前刀尖圓弧圓度的測量還沒有統(tǒng)一的方法，圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧半徑很小(一般為15mm左右)，角度范圍很窄(一般都在120°范圍之內(nèi))，而且圓度誤差很小(研磨質(zhì)量較好的圓弧刃金剛石刀具一般能保證在120°范圍內(nèi)圓度誤差小于O.lpm，60。圓弧范圍內(nèi)圓度誤差小于0.05|im)。目前比較常見的刀尖圓弧圓度的測量方法有目測法、體視顯微測量法、SEM測量法和圓度儀測量法等。這四種方法的基本原理、測量特點、測量精度和缺點如表1所示。表l已有測量刀尖圓弧圓度方法的特點方式基本原理分辨率測量域測量方式缺陷目測法觀測后刀面的反光情況個人經(jīng)驗全域非接觸低精度無標準體視顯微觀IJ量法光學(xué)成像幾十nm分段或全域非接觸低精度6<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>其中目測法通過衍射條紋觀察圓弧的制造精度，為定性測量方法。即從后刀面的白光衍射條紋可以看出刀尖圓弧圓度的優(yōu)劣。如果刀尖圓弧圓度很好，則衍射條紋中只有一條亮帶；如果刀尖圓弧圓度不好就有兩個或者兩個以上的亮帶。這種方法中照明光源對測量結(jié)果的影響大，而且沒有依據(jù)的準則，只能依靠經(jīng)驗判別。體視顯微測量法這種方法屬于正投影測量法，使用體視顯微鏡對刀具進行測量，并使用圓曲線對刀尖圓弧進行擬合。此方法精度較差，測量結(jié)果不但有光學(xué)誤差，還有測量誤差和擬合誤差。SEM測量法它和體視顯微測量法有些類似，只是使用的顯微鏡由光學(xué)提高到了SEM，這樣得到的圖像不會受光學(xué)誤差的影響。SEM可以達到很高的放大倍數(shù)，對觀測表面的形貌是一種不錯的方法。這種測量方法的缺陷和體視顯微測量的缺陷類似，測量得到的只是圖像，沒有給定測量點的坐標值，要計算圓度誤差還需要對圓周上的點作特征提取，很難精確計算。圓度儀測量法這是一種傳統(tǒng)的測量方法，刀尖圓弧使用圓度儀進行測量，屬于接觸測量形式。測量過程中圓度儀的紅寶石或者藍寶石測頭和刀具后刀面相接觸，會對刀具后刀面產(chǎn)生一定的損傷。這個輕微的損傷對超精密加工來說是非常致命的，使用其進行車削加工后的表面完整性會顯著降低。并且現(xiàn)有的圓度儀對小圓弧的測量精度不是很高，很難達到要求的納米級測量精度。從以上分析可以看出，已有對圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的測量方法都不能滿足高精度的刀尖圓弧圓度的測量要求。因此，亟需找出一種新的方法來精密檢測圓弧刃金剛石刀具的刀尖圓弧圓度。掃描探針顯微鏡(SPM)的出現(xiàn)，為人類在微納米尺度上提供了最有力的觀察和改造世界的工具，其家族中的原子力顯微鏡(AFM)更是以檢測精度高、可分辨包括絕緣體在內(nèi)的各種材料的表面形貌、工作時與材料表面準接觸等特點，得到了廣泛的應(yīng)用。然而由于AFM自身掃描范圍很小，不能直接對刀具的后刀面形貌進行整體測量，因此無法直接獲得刀具刀尖圓弧的圓度。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了解決目前用于圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度檢測的方法和裝置存在檢測精度低、不能滿足高精度的刀尖圓弧圓度測量要求的問題，提供了一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置。本發(fā)明由原子力顯微鏡系統(tǒng)、單片機控制器、測量控制計算機、二維精密位移工作臺和回轉(zhuǎn)軸系組成，回轉(zhuǎn)軸系置于二維精密位移工作臺上；原子力顯微鏡系統(tǒng)的檢測結(jié)果輸出端連接單片機控制器的檢測結(jié)果輸入端，單片機控制器通過RS232接口與測量控制計算機的RS232接口相連，單片機控制器控制信號輸出端連接回轉(zhuǎn)軸系的控制信號輸入端，回轉(zhuǎn)軸系的角度位置信號輸出端連接單片機控制器的角度位置信號輸入端；原子力顯微鏡系統(tǒng)的位移控制信號輸出端連接二維精密位移工作臺的位移控制信號輸入端；原子力顯微鏡系統(tǒng)由掃描探頭、控制器、控制計算機和信號接口單元組成；信號接口單元的信號采集輸入端連接控制器的第一檢測結(jié)果輸出端，控制器的第二檢測結(jié)果輸出端連接控制計算機的監(jiān)控信號輸入端，控制計算機的監(jiān)控信號輸出端連接控制器的監(jiān)控信號輸入端，控制器的監(jiān)控信號輸出端連接掃描探頭的監(jiān)控信號輸入端，掃描探頭的檢測信號輸出端連接控制器的檢測信號輸入端；控制器的信號輸出端是原子力顯微鏡系統(tǒng)的位移控制信號輸出端，信號接口單元的信號輸出端是原子力顯微鏡系統(tǒng)的檢測結(jié)果輸出端；回轉(zhuǎn)軸系由氣浮軸系、調(diào)心裝置和夾具組成；氣浮軸系由空氣靜壓軸承、圓光柵、柔性聯(lián)軸節(jié)和力矩電機組成；空氣靜壓軸承的主軸的一端與調(diào)心裝置的底面固定連接，氣浮軸系和調(diào)心裝置的中心軸線重合，夾具固定在調(diào)心裝置的頂面；空氣靜壓軸承的主軸的另一端通過柔性聯(lián)軸節(jié)連接力矩電機的輸出軸，圓光柵固定在空氣靜壓軸承上，所述圓光柵用于檢測回轉(zhuǎn)軸系運行時空氣8靜壓軸承所處的角度位置信號，圓光柵的信號輸出端是回轉(zhuǎn)軸系的角度位置信號輸出端；力矩電機的控制信號輸入端是回轉(zhuǎn)軸系的控制信號輸入端。本發(fā)明中空氣靜壓軸承的徑向和軸向回轉(zhuǎn)精度都小于0.05pm。本發(fā)明中的圓光柵的角度分辨率小于0.04。。本發(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明通過原子力顯微鏡AFM系統(tǒng)與一套精密回轉(zhuǎn)軸系配合來檢測圓弧刃金剛石刀具刀尖的圓弧圓度，有效的提高了刀尖圓弧圓度的檢測精度，可以快捷、精確的測量出圓弧刃金剛石刀具刀尖的圓弧圓度。本發(fā)明中空氣靜壓軸承的徑向和軸向回轉(zhuǎn)精度都小于0.05pm，圓光柵對軸系運行狀態(tài)的角度分辨率小于0.04°，回轉(zhuǎn)軸系的轉(zhuǎn)動角度范圍與刀具圓弧范圍一致，金剛石刀具隨回轉(zhuǎn)軸系平穩(wěn)轉(zhuǎn)動的過程中，刀具圓弧輪廓上不同位置的高度狀態(tài)就被掃描探頭檢測出來，能夠?qū)崿F(xiàn)金剛石刀具刀尖圓弧圓度的納米級精密檢測。回轉(zhuǎn)軸系在刀具圓弧范圍內(nèi)旋轉(zhuǎn)一次，就可以測量一條刀具圓弧輪廓曲線，通過二維精密位移工作臺改變回轉(zhuǎn)軸系與AFM掃描探頭的相對位置可以測量多條不同位置的刀具圓弧輪廓曲線，由此實現(xiàn)了對刀尖圓弧圓度的高精度檢測。圖l是本發(fā)明測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2本發(fā)明的原理框圖，圖3是本發(fā)明中回轉(zhuǎn)軸系的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是本發(fā)明中調(diào)心裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是單片機控制器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式具體實施方式一下面結(jié)合圖l-圖3來說明本實施方式，本實施方式由原子力顯微鏡系統(tǒng)1、單片機控制器2、測量控制計算機3、二維精密位移工作臺4和回轉(zhuǎn)軸系5組成，回轉(zhuǎn)軸系5置于二維精密位移工作臺4上；原子力顯微鏡系統(tǒng)1的檢測結(jié)果輸出端連接單片機控制器2的檢測結(jié)果輸入端，單片機控制器2通過RS232接口與測量控制計算機3的RS232接口相連，單片機控制器2控制信號輸出端連接回轉(zhuǎn)軸系5的控制信號輸入端，回轉(zhuǎn)軸系5的角度位置信號輸出端連接單片機控制器2的角度位置信號輸入端；原子力顯微鏡系統(tǒng)1的位移控制信號輸出端連接二維精密位移工作臺4的位移控制信號輸入端；原子力顯微鏡系統(tǒng)1由掃描探頭1-1、控制器1-2、控制計算機1-3和信號接口單元1-4組成；信號接口單元1-4的信號采集輸入端連接控制器1-2的第一檢測結(jié)果輸出端，控制器1-2的第二檢測結(jié)果輸出端連接控制計算機1-3的監(jiān)控信號輸入端，控制計算機1-3的監(jiān)控信號輸出端連接控制器1-2的監(jiān)控信號輸入端，控制器1-2的監(jiān)控信號輸出端連接掃描探頭1-1的監(jiān)控信號輸入端，掃描探頭1-1的檢測信號輸出端連接控制器1-2的檢測信號輸入端;控制器1-2的信號輸出端是原子力顯微鏡系統(tǒng)1的位移控制信號輸出端，信號接口單元1-4的信號輸出端是原子力顯微鏡系統(tǒng)1的檢測結(jié)果輸出端；回轉(zhuǎn)軸系5由氣浮軸系5-1、調(diào)心裝置5-2和夾具5-3組成；氣浮軸系5-1由空氣靜壓軸承5-11、圓光柵5-12、柔性聯(lián)軸節(jié)5-13和力矩電機5-14組成；空氣靜壓軸承5-11的主軸的一端與調(diào)心裝置5-2的底面固定連接，氣浮軸系5-1和調(diào)心裝置5-2的中心軸線重合，夾具5-3固定在調(diào)心裝置5-2的頂面；空氣靜壓軸承5-11的主軸的另一端通過柔性聯(lián)軸節(jié)5-13連接力矩電機5-14的輸出軸，圓光柵5-12固定在空氣靜壓軸承5-11上，所述圓光柵5-12用于檢測回轉(zhuǎn)軸系5運行時空氣靜壓軸承5-11所處的角度位置信號，圓光柵5-12的信號輸出端是回轉(zhuǎn)軸系5的角度位置信號輸出端；力矩電機5-14的控制信號輸入端是回轉(zhuǎn)軸系5的控制信號輸入端。本實施方式中空氣靜壓軸承5-11的徑向和軸向回轉(zhuǎn)精度都小于0.05nm。本實施方式中的圓光柵5-12的角度分辨率小于0.04°。本實施方式用于檢測刀具刀尖的圓弧圓度時，將整個裝置放置于隔振平臺上，以保證工作狀態(tài)的穩(wěn)定。本實施方式中，通過柔性聯(lián)軸節(jié)5-13實現(xiàn)力矩電機5-14與空氣靜壓軸承5-11之間的轉(zhuǎn)動連接，能夠保證整個回轉(zhuǎn)軸系的低速平穩(wěn)運行。本發(fā)明的工作過程一、將待測的金剛石刀具安裝在夾具5-3上；二、控制計算機1-3將控制信號傳遞給控制器1-2，控制器1-2發(fā)出指令調(diào)節(jié)二維精密位移工作臺4與掃描探頭1-1的相對空間位置，使得刀具刀尖圓弧在掃描探頭1-1的針尖接觸的范圍內(nèi)；在控制計算機1-3的監(jiān)控下檢測刀具圓弧輪廓范圍內(nèi)若干位置的高度，一般取輪廓范圍內(nèi)均勻分布的5個位置，采用調(diào)心裝置5-2調(diào)節(jié)待測的金剛石刀具與掃描探頭1-1之間的相對位置關(guān)系，直至所述刀具圓弧輪廓不同位置的高度變化在AFM掃描探頭1-1的測量量程范圍內(nèi)；三、由測量控制計算機3通過RS232接口向單片機控制器2發(fā)送指令，單片機控制器2輸出控制指令，啟動氣浮軸系5-l低速平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，典型轉(zhuǎn)速為l-10rpm，金剛石刀具隨氣浮軸系5-1平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動角度范圍與刀具圓弧圓度范圍一致，刀具圓弧輪廓上不同位置的高度狀態(tài)被掃描探頭1-1檢測出來；AFM掃描探頭1-1與刀具刀尖圓弧表面為接觸測量工作模式，由控制計算機1-3將掃描探頭1-1的掃描范圍設(shè)為0tai，不掃描，AFM掃描探頭1-1測得的模擬信號經(jīng)由控制器1-2輸出到信號接口單元1-4;同時測得的模擬信號實時狀態(tài)也經(jīng)控制器1-2輸出到控制計算機1-3中，供監(jiān)視測量狀態(tài)；測量控制計算機3通過RS232接口向單片機控制器2發(fā)送指令啟動氣浮軸系5-1旋轉(zhuǎn)的同時，氣浮軸系5-1中圓光柵5-12將檢測到的角度位置信號輸出給單片機控制器2，單片機控制器2按照圓光柵5-12輸出的角度位置信號觸發(fā)采集信號接口單元1-4內(nèi)的模擬電壓信號，并將結(jié)果記錄于單片機控制器2的內(nèi)存中，測量結(jié)果經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后，通過RS232接口上傳到測量控制計算機3中進行數(shù)據(jù)分析、處理和圓度的評價。本發(fā)明不但能解決圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的精密測量問題，其測量數(shù)據(jù)還能夠反映刃磨機床的動態(tài)特性，可用來評價刀具的刃磨質(zhì)量，并能為數(shù)控單點金剛石車削中的刀具補償提供數(shù)據(jù)支持。具體實施方式二下面結(jié)合圖4來說明本實施方式，本實施方式與實施方式一的不同之處在于所述調(diào)心裝置5-2由底圓盤5-21、四個調(diào)位頂絲5-22、四個頂絲座5-23和夾具固定座5-24組成，ii底圓盤5-21上中心處設(shè)置有夾具固定座5-24，四個頂絲座5-23固定在底圓盤5-21上，所述四個頂絲座5-23以夾具固定座5-24為中心在底圓盤5-21上均勻分布，每個調(diào)位頂絲5-22的一端穿過一個頂絲座5-23與夾具固定座5-24的側(cè)壁接觸，相對的兩個調(diào)位頂絲5-22的中心軸線重合，所述調(diào)位頂絲5-22與頂絲座5-23螺紋連接。在工作時，夾具5-3固定在夾具固定座5-24上。所述調(diào)心裝置5-2用于調(diào)節(jié)固定在夾具固定座5-24上的待測刀具的刀尖圓弧中心與回轉(zhuǎn)軸系5的回轉(zhuǎn)中心重合。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一相同。為實現(xiàn)高效、快捷地對刀具圓弧圓度的測量，調(diào)心裝置5-2的結(jié)構(gòu)尤為重要。本發(fā)明的調(diào)心裝置5-2由軸線相互垂直的調(diào)位頂絲5-22實現(xiàn)夾具5-3的兩個獨立方向的調(diào)心工作，在AFM系統(tǒng)的監(jiān)控下能夠確保刀具的刀尖圓弧中心與氣浮軸系5-1回轉(zhuǎn)中心偏差小于2pm。具體實施方式三本實施方式與實施方式一或二的不同之處在于所述空氣靜壓軸承5-11的外表面按雙排均勻分布六個節(jié)流孔5-111。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一或二相同。具體實施方式四本實施方式與實施方式三的不同之處在于所述六個節(jié)流孔5-111的直徑均為0.15mm。其它組成及連接關(guān)系與實施方式三相同。具體實施方式五下面結(jié)合圖5來說明本實施方式，本實施方式與實施方式一、二、三或四的不同之處在于所述的單片機控制器2由單片機系統(tǒng)2-l、A/D轉(zhuǎn)換電路2-2、RS232接口電路2-3、RAM電路2-4和D/A轉(zhuǎn)換電路2-5組成，A/D轉(zhuǎn)換電路2-2的信號輸出端連接單片機系統(tǒng)2-l的信號輸入端，單片機系統(tǒng)2-1的存儲數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接RAM電路2-4的信號輸出輸入端，單片機系統(tǒng)2-l的串行接口連接RS232接口電路2-3的串行接口，單片機系統(tǒng)2-1的驅(qū)動信號輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路2-5的數(shù)字信號輸入端，RS232接口電路2-3的接口連接測量控制計算機3的RS232接口，D/A轉(zhuǎn)換電路2-5的模擬信號輸出端是單片機控制器2的控制信號輸出端，單片機系統(tǒng)2-l的反饋信號輸入端是單片機控制器2的角度位置信號輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路2-2的模擬信號輸入端是—單片機控制器2的檢測結(jié)果輸入端。其它組成及連接關(guān)系與實施方式一、二、三或四相同。本實施方式中的A/D轉(zhuǎn)換電路2-2的輸入模擬電壓范圍是土10V之間。本實施方式中的D/A轉(zhuǎn)換電路2-5輸出的模擬電壓范圍是士10V之間。單片機控制器2通過A/D轉(zhuǎn)換電路2-2采集AFM信號接口單元1-4輸出的在土10V之間的模擬電壓信號，將結(jié)果儲存在RAM電路2-4中，通過RS232接口電路2-3與測量控制計算機3通訊。單片機控制器2通過D/A轉(zhuǎn)換電路2-5輸出在士10V之間的模擬電壓控制信號控制力矩電機5-14的轉(zhuǎn)速。本實施方式中，單片機控制器2中單片機系統(tǒng)2-1采用單片機芯片51系列89LV51、A/D轉(zhuǎn)換電路2-2采用A/D轉(zhuǎn)換芯片AD574、RS232接口電路2-3采用MAX232、RAM電路2-4采用RAM62256、D/A轉(zhuǎn)換電路2-5采用TLV5618。權(quán)利要求1、一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于它由原子力顯微鏡系統(tǒng)(1)、單片機控制器(2)、測量控制計算機(3)、二維精密位移工作臺(4)和回轉(zhuǎn)軸系(5)組成，回轉(zhuǎn)軸系(5)置于二維精密位移工作臺(4)上；原子力顯微鏡系統(tǒng)(1)的檢測結(jié)果輸出端連接單片機控制器(2)的檢測結(jié)果輸入端，單片機控制器(2)通過RS232接口與測量控制計算機(3)的RS232接口相連，單片機控制器(2)控制信號輸出端連接回轉(zhuǎn)軸系(5)的控制信號輸入端，回轉(zhuǎn)軸系(5)的角度位置信號輸出端連接單片機控制器(2)的角度位置信號輸入端；原子力顯微鏡系統(tǒng)(1)的位移控制信號輸出端連接二維精密位移工作臺(4)的位移控制信號輸入端；原子力顯微鏡系統(tǒng)(1)由掃描探頭(1-1)、控制器(1-2)、控制計算機(1-3)和信號接口單元(1-4)組成；信號接口單元(1-4)的信號采集輸入端連接控制器(1-2)的第一檢測結(jié)果輸出端，控制器(1-2)的第二檢測結(jié)果輸出端連接控制計算機(1-3)的監(jiān)控信號輸入端，控制計算機(1-3)的監(jiān)控信號輸出端連接控制器(1-2)的監(jiān)控信號輸入端，控制器(1-2)的監(jiān)控信號輸出端連接掃描探頭(1-1)的監(jiān)控信號輸入端，掃描探頭(1-1)的檢測信號輸出端連接控制器(1-2)的檢測信號輸入端；控制器(1-2)的信號輸出端是原子力顯微鏡系統(tǒng)(1)的位移控制信號輸出端，信號接口單元(1-4)的信號輸出端是原子力顯微鏡系統(tǒng)(1)的檢測結(jié)果輸出端；回轉(zhuǎn)軸系(5)由氣浮軸系(5-1)、調(diào)心裝置(5-2)和夾具(5-3)組成；氣浮軸系(5-1)由空氣靜壓軸承(5-11)、圓光柵(5-12)、柔性聯(lián)軸節(jié)(5-13)和力矩電機(5-14)組成；空氣靜壓軸承(5-11)的主軸的一端與調(diào)心裝置(5-2)的底面固定連接，氣浮軸系(5-1)和調(diào)心裝置(5-2)的中心軸線重合，夾具(5-3)固定在調(diào)心裝置(5-2)的頂面；空氣靜壓軸承(5-11)的主軸的另一端通過柔性聯(lián)軸節(jié)(5-13)連接力矩電機(5-14)的輸出軸，圓光柵(5-12)固定在空氣靜壓軸承(5-11)上，所述圓光柵(5-12)用于檢測回轉(zhuǎn)軸系(5)運行時空氣靜壓軸承(5-11)所處的角度位置信號，圓光柵(5-12)的信號輸出端是回轉(zhuǎn)軸系(5)的角度位置信號輸出端；力矩電機(5-14)的控制信號輸入端是回轉(zhuǎn)軸系(5)的控制信號輸入端。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于所述空氣靜壓軸承(5-11)的徑向和軸向回轉(zhuǎn)精度都小于0.05jLim。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于所述圓光柵(5-12)的角度分辨率小于0.04。。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于所述調(diào)心裝置(5-2)由底圓盤(5-21)、四個調(diào)位頂絲(5-22)、四個頂絲座(5-23)和夾具固定座(5-24)組成，底圓盤(5-21)上中心處設(shè)置有夾具固定座(5-24)，四個頂絲座(5-23)固定在底圓盤(5-21)上，所述四個頂絲座(5-23)以夾具固定座(5-24)為中心在底圓盤(5-21)上均勻分布，每個調(diào)位頂絲(5-22)的一端穿過一個頂絲座(5-23)與夾具固定座(5-24)的側(cè)壁接觸，相對的兩個調(diào)位頂絲(5-22)的中心軸線重合，所述調(diào)位頂絲(5-22)與頂絲座(5-23)螺紋連接。5、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3或4所述的一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于所述空氣靜壓軸承(5-11)的外表面按雙排均勻分布六個節(jié)流孔(5-111)。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于所述六個節(jié)流孔(5-111)的直徑均為0.15mm。7、根據(jù)權(quán)利要求l、2、3、4或6所述的一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于所述的單片機控制器(2)由單片機系統(tǒng)(2-l)、A/D轉(zhuǎn)換電路(2-2)、RS232接口電路(2-3)、RAM電路(2-4)和D/A轉(zhuǎn)換電路(2-5)組成，A/D轉(zhuǎn)換電路(2-2)的信號輸出端連接單片機系統(tǒng)(2-1)的信號輸入端，單片機系統(tǒng)(2-1)的存儲數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接RAM電路(2-4)的信號輸出輸入端，單片機系統(tǒng)(2-1)的串行接口連接RS232接口電路(2-3)的串行接口，單片機系統(tǒng)(2-1)的驅(qū)動信號輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路(2-5)的數(shù)字信號輸入端，RS232接口電路(2-3)的接口連接測量控制計算機(3)的RS232接口，D/A轉(zhuǎn)換電路(2-5)的模擬信號輸出端是單片機控制器(2)的控制信號輸出端，單片機系統(tǒng)(2-1)的反饋信號輸入端是單片機控制器(2)的角度位置信號輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路(2-2)的模擬信號輸入端是單片機控制器(2)的檢測結(jié)果輸入端。8、根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，其特征在于所述的單片機控制器(2)由單片機系統(tǒng)2-l、A/D轉(zhuǎn)換電路(2-2)、RS232接口電路(2-3)、RAM電路(2-4)和D/A轉(zhuǎn)換電路(2-5)組成，A/D轉(zhuǎn)換電路(2-2)的信號輸出端連接單片機系統(tǒng)(2-1)的信號輸入端，單片機系統(tǒng)(2-1)的存儲數(shù)據(jù)信號輸入輸出端連接RAM電路(2-4)的信號輸出輸入端，單片機系統(tǒng)(2-1)的串行接口連接RS232接口電路(2-3)的串行接口，單片機系統(tǒng)(2-1)的驅(qū)動信號輸出端連接D/A轉(zhuǎn)換電路(2-5)的數(shù)字信號輸入端，RS232接口電路(2-3)的接口連接測量控制計算機(3)的RS232接口，D/A轉(zhuǎn)換電路(2-5)的模擬信號輸出端是單片機控制器(2)的控制信號輸出端，單片機系統(tǒng)(2-1)的反饋信號輸入端是單片機控制器(2)的角度位置信號輸入端，A/D轉(zhuǎn)換電路(2-2)的模擬信號輸入端是單片機控制器(2)的檢測結(jié)果輸入端。全文摘要一種圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測裝置，屬于金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
。它解決了目前用于圓弧刃金剛石刀具刀尖圓弧圓度檢測的裝置存在檢測精度低、不能滿足高精度的刀尖圓弧圓度的測量要求的問題。它由原子力顯微鏡系統(tǒng)、單片機控制器、測量控制計算機、二維精密位移工作臺和回轉(zhuǎn)軸系組成，回轉(zhuǎn)軸系置于二維精密位移工作臺上，測量控制計算機用于顯示檢測數(shù)據(jù)并輸出控制信號給單片機控制器控制回轉(zhuǎn)軸系的轉(zhuǎn)動，回轉(zhuǎn)軸系與原子力顯微鏡系統(tǒng)的掃描控頭的相對位置通過二維精密位移工作臺進行調(diào)節(jié)，掃描探頭檢測到的信號由原子力顯微鏡系統(tǒng)中的控制器傳遞給控制計算機進行監(jiān)控。本發(fā)明用于金剛石刀具刀尖圓弧圓度的檢測。文檔編號G01B21/20GK101660905SQ20091007287公開日2010年3月3日申請日期2009年9月14日優(yōu)先權(quán)日2009年9月14日發(fā)明者濤孫,宗文俊,李增強,趙學(xué)森申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)