[實用新型]超精密切削機床飛刀盤徑向調刀裝置

有效

• 申請號: 201320773692.4
• 申請日: 2013-11-28
• 公開（公告）號: CN203622666U
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 史國權;肖建國;石廣豐;謝啟明;木銳;苗實;蔡洪彬
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: B28D5/02
• 分類號: B28D5/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 陶尊新

技術領域

本實用新型涉及一種超精密切削機床飛刀盤徑向調刀裝置，屬于精密切削加工技術領域。

背景技術

現有技術將金剛石刀具安裝在超精密機床的飛刀盤上，通過單點飛切加工實現光學晶體元件的超精密切削加工。由于在飛切加工中金剛石刀具由安裝在主軸上的飛刀盤夾持，通常的切削加工技術通過微調刀架實現刀具進給量的高分辨率調整的措施無法應用到超精密飛切加工中。而隨著光學元件的加工種類的增多，對飛切加工的精度要求也在增高。為此，現有技術通過增設豎直移動的Y軸來實現飛切加工時金剛石刀具的進給和工件與金剛石刀具之間的靠近。然而，所述Y軸的性能單一，這種方案使得機床成本提高。

在現有技術中還有一種采用墊塊調節工件位移量的方案，不過，由于所述墊塊尺寸確定，數量有限，使得位移量的調節成為一種定量調節，因此，金剛石刀具相對于工件的位移調節不具有連續性，精度無法保證。

實用新型內容

本實用新型的目的在于獲得一種飛刀盤，該飛刀盤能夠在更換刀具后再次實現動平衡，同時，能夠沿徑向微位移調整刀具，實現刀具進給量的高分辨率連續調整，為此，我們發明了一種超精密切削機床飛刀盤徑向調刀裝置。該方案能夠滿足各種光學晶體元件的超精密飛切加工要求，調刀方便，設備成本低，加工效率高。

本實用新型之超精密切削機床飛刀盤徑向調刀裝置，其特征在于，由盤體1、刀具2、刀鞘3、差動螺旋桿4構成刀盤系統；在以盤體1盤面與刀盤系統旋轉軸線交點為原點O的直角坐標系中，刀盤系統質心M₁(x₁,y₁)、配重塊5質心M₂(x₂,y₂)與原點O位于同一條直線上，且質心M₁(x₁,y₁)、質心M₂(x₂,y₂)位于原點O兩側，如圖1、圖2所示，并滿足矢量關系：m₁×x₁+m₂×x₂=0,m₁×y₁+m₂×y₂=0，式中：m₁為刀盤系統質量，m₂為配重塊5質量；在盤體1盤面上開有軸線與y軸平行的刀鞘滑槽6，如圖1～3所示，刀具2的刀柄插入刀鞘3中，刀鞘3位于刀鞘滑槽6中；差動螺旋桿4與刀鞘滑槽6軸線同軸，差動螺旋桿4前端小徑細牙螺桿7與刀鞘尾端8的小徑細牙螺孔9配合，如圖2、圖4所示，差動螺旋桿4主體部分為大徑粗牙螺桿10，該大徑粗牙螺桿10與盤體1上的大徑粗牙螺孔配合。

本實用新型其技術效果在于，由于刀具2主體材質比重大于盤體1材質比重，前者通常為工具鋼，而后者通常為硬鋁，并且刀頭還要探出盤體1，因此，裝刀以及重新裝刀后刀盤系統動平衡遭到破壞。當在飛刀盤盤體1上安置配重塊5后，能夠實現裝刀后刀盤系統的再平衡。在恢復動平衡的前提下，如何根據加工進給需要精密調刀，是光學晶體元件的超精密切削加工需要解決的核心問題，而差動螺旋桿4的采用則解決了這一問題。例如，差動螺旋桿4的小徑細牙螺桿7螺紋外徑為M6，螺距為0.5mm，大徑粗牙螺桿10螺紋外徑為M8，螺距為0.7mm，當旋轉一周調整刻度為50格時，每格調整位移量為1μm，可見，本實用新型之調刀裝置不僅能夠連續微位移調整，而且調刀精度高。

附圖說明

圖1是本實用新型結構俯視示意圖，該圖同時作為摘要附圖。圖2本實用新型結構立體示意圖，其中刀具2、差動螺旋桿4、刀鞘尾端8、平衡螺釘處在安裝過程中，尚未到達工位。圖3是本實用新型中的刀鞘滑槽及配重塊嵌槽結構立體示意圖，該圖同時表示平衡螺孔在盤體上的分布情況。圖4是本實用新型中的差動螺旋桿結構及形狀示意圖。圖5是本實用新型中的配重塊結構及形狀示意圖。圖6是本實用新型中的平衡螺釘結構及形狀示意圖。圖7是本實用新型中的刀鞘尾端結構及形狀示意圖。圖8是本實用新型中的刀鞘結構及形狀示意圖。

具體實施方式

在本實用新型之超精密切削機床飛刀盤徑向調刀裝置中，由盤體1、刀具2、刀鞘3、差動螺旋桿4構成刀盤系統。在以盤體1盤面與刀盤系統旋轉軸線交點為原點O的直角坐標系中，刀盤系統質心M₁(x₁,y₁)、配重塊5質心M₂(x₂,y₂)與原點O位于同一條直線上，且質心M₁(x₁,y₁)、質心M₂(x₂,y₂)位于原點O兩側，如圖1、圖2所示，并滿足矢量關系：m₁×x₁+m₂×x₂=0,m₁×y₁+m₂×y₂=0，式中：m₁為刀盤系統質量，m₂為配重塊5質量。在盤體1盤面上開有軸線與y軸平行的刀鞘滑槽6，如圖1～3所示，刀具2的刀柄插入刀鞘3中，刀鞘3位于刀鞘滑槽6中。配重塊5位于盤體1盤面上的配重塊嵌槽11內，如圖1～3所示，配重塊嵌槽11軸線與y軸平行，由配重螺釘12將配重塊5固定在盤體1上，如圖1、圖2、圖5所示；當盤體1材質為硬鋁、刀具1主體材質為工具鋼時，配重塊5的材質為比重大于盤體1材質和刀具2主體材質的黃銅，這樣的話能夠用體積較小的配重塊5即可恢復刀盤系統動平衡。在盤體1圓周側壁上相隔等角度設有若干平衡螺孔13，平衡螺釘14與平衡螺孔13配合，如圖2、圖3、圖6所示。采用配重塊5只是粗略恢復刀盤系統動平衡，當刀盤系統高速旋轉時依然會產生振動，這時借助超精密切削機床自帶的觸針式電子拷表檢測動平衡，在檢測過程中，確定在平衡螺孔13內添加或者撤出平衡螺釘14，或者旋進、旋出平衡螺釘14，由此在線微調動平衡，當超精密切削機床顯示屏上顯示的刀盤系統旋轉一周的動平衡曲線變動范圍在3nm以內時，刀盤系統與配重塊的整體質心與刀盤系統旋轉軸線，或者超精密切削機床主軸的旋轉軸線近似重合，此時的平衡狀態符合加工要求。差動螺旋桿4與刀鞘滑槽6軸線同軸，差動螺旋桿4前端小徑細牙螺桿7與刀鞘尾端8的小徑細牙螺孔9配合，差動螺旋桿4主體部分為大徑粗牙螺桿10，該大徑粗牙螺桿10與盤體1上的大徑粗牙螺孔配合。由尾端螺釘15將刀鞘尾端8固定在刀鞘3的尾端，如圖1、圖7所示；沿刀柄走向三個刀具螺釘16一字排列，由刀具螺釘16將刀具2固定在刀鞘3中。刀鞘螺釘17通過墊片18、彈簧19將刀鞘3固定在刀鞘滑槽6中，如圖1、圖2、圖8所示，刀鞘3上的刀鞘螺孔20為條形孔，且內有臺階，刀鞘螺釘17穿過刀鞘螺孔20，彈簧19壓在刀鞘螺孔20內的臺階上，當刀鞘螺釘17被旋動到位后，刀鞘3被相對固定，轉動差動螺旋桿4依然能夠推動刀鞘3前行，實現刀具2的微量進給。刀鞘螺釘17、墊片18、彈簧19、刀鞘螺孔20共有四組，相對刀鞘滑槽6軸線對稱分布。