[實用新型]一種切削裝置

有效

• 申請號: 201320463407.9
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN203437758U
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 程曉民;俞友賓
• 申請（專利權）人: 寧波工程學院
• 主分類號: B23D79/00
• 分類號: B23D79/00;B23Q5/02;B23Q11/10
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 姚娟英;陳洪娜

技術領域

本實用新型涉及一種切削裝置，特別是一種使用微粒刀進行加工的切削裝置。

背景技術

隨著社會的發展，工業產品的微型化成為高品質的重要特征，而實現產品微型化轉變的關鍵在于微型零件加工技術水平的提高。

微切削是一種快速且低成本的微小零件機械加工方式，而且不受加工材料的限制，零件的加工質量(如精度、表面粗糙度等)與其加工機床的性能(如加工精度、動態特性等)密切相關。機床的性能主要與主軸、工作臺和控制系統有關，微切削所用刀具的直徑非常小，為了提高加工效率，微切削機床主軸的轉速非常快。

為滿足扭矩要求，傳統的微切削裝置通常采用電主軸和混合角接觸軸承，這種軸承由于摩擦生熱造成熱膨脹，最高轉速一般不超過6萬rPmin。當轉速更高時，應采用空氣軸承，但空氣軸承提供的扭矩較小，目前，空氣軸承主軸的最高轉速可達20萬rPmin。為了獲得較高的切削速度，主軸的錐度與高速切削刀柄的錐度一致。微切削精密機床的工作臺一般是由直線電機驅動的，與普通驅動如滾珠絲杠相比，直線電機驅動系統沒有摩擦和電磁耦合產生的累積誤差，也沒有由于磨損造成的精度損失，不存在間隙，而且能提供較大的加速度，直線電機驅動系統的精度可達±1μm。微切削精密機床的剛度好、振動小，而且大都帶有各種傳感器和執行器，對周圍環境的控制要求較嚴格，使得加工微小零件的成本較高。

綜上所述，目前用于微加工的切削裝置不是結構過于復雜，就是生產制造成本過高，而且操作時對環境要求較高，使得裝配和調節都不太方便，無法滿足大規模生產的要求。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是針對上述現有技術現狀而提供一種整體結構簡單、制造成本低且容易實現操作的切削裝置。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種切削裝置，其特征在于：該切削裝置包括有微粒刀、切削工作臺、位于該工作臺上方的微射流噴頭和為所述微射流噴頭提供噴射液體的液壓裝置；其中，所述切削工作臺與所述微射流噴頭之間做相對直線移動；所述微粒刀包括有刀本體和刀頭，所述刀頭外凸地設置于所述刀本體的外表面上，所述刀頭的幾何尺寸為10nm～1mm，所述刀本體內設置有能使該刀本體上的刀頭始終朝下偏轉的配重塊；所述微射流噴頭開設有可與所述液壓裝置的出液管路相連通的噴射腔，所述噴射腔的底部設置有噴射口，該噴射口形成環形流，所述微粒刀被所述環形流所捕獲，并且，所述微粒刀的外徑與所述環形流的內徑相適配。

作為優選，所述切削工作臺可以設置為做直線移動，所述微射流噴頭設置為固定不動。

作為另一優選，所述切削工作臺可以設置為固定不動，所述微射流噴頭則設置為做直線移動。

作為再一優選，所述切削工作臺和微射流噴頭還可以設置為同時沿相反的方向做直線移動。

為了能夠形成穩定的環形流，并同時方便加工和安裝，作為優選，所述的微射流噴頭包括有噴座和噴嘴，所述噴座開設有沿軸向貫穿的通孔，所述噴嘴連接于所述噴座的底部，所述噴嘴在對應所述通孔的位置開設有多個沿周向呈環形分布的噴射小孔，該多個噴射小孔形成了所述的噴射口。

作為另一種優選方案，本申請的切削裝置還可以采用如下結構實現，其特征在于：該切削裝置包括有微粒刀、切削工作臺、位于該工作臺上方的微射流噴頭和為所述微射流噴頭提供噴射液體的液壓裝置，其中，所述切削工作臺與所述微射流噴頭之間做相對直線移動；所述微粒刀包括有刀本體和刀頭，所述刀頭外凸地設置于所述刀本體的外表面上，所述刀頭的幾何尺寸為10nm～1mm；所述微射流噴頭開設有可與所述液壓裝置的出液管路相連通的噴射腔，所述噴射腔的底部設置有噴射口，該噴射口形成環形流，所述環形流的內徑與所述微粒刀的外徑相適配；并且，所述微粒刀的重心線偏離于所述環形流的中心線設置，所述微粒刀和微射流噴頭之間滿足如下初始條件：

其中，上式中k為作用系數；r為所述微粒刀的重心到微射流在該微粒刀作用點之間的距離；ρ為微射流液體的密度；v₀為微射流在所述微射流噴頭的噴射口處的速度；g為重力加速度；h為所述微射流噴頭的底部到微射流與所述微粒刀接觸點的高度；f為靜摩擦系數；m為所述微粒刀的質量；θ為微射流對微粒刀垂直分力的作用點到圓心的連線與微粒刀的垂直方向外徑之間的夾角。于是，在微粒刀做旋轉運動的情況下，可以同時讓工作臺相對于微射流噴頭做直線運動，從而通過微粒刀旋轉實現切削加工。

作為優選，所述切削工作臺可以做直線移動，所述微射流噴頭固定不動。

作為另一優選，所述切削工作臺可以固定不動，所述微射流噴頭做直線移動。