[發明專利]一種平面解耦復雜軌跡研拋設備

有效

• 申請號: 201410429301.6
• 申請日: 2014-08-28
• 公開（公告）號: CN104148996A
• 公開（公告）日: 2014-11-19
• 發明（設計）人: 李增強;宗文俊;曹志民
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B24B3/00
• 分類號: B24B3/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種研拋設備,更具體說是一種天然金剛石刀具研磨與拋光加工設備，屬于精密及超精密加工技術領域。

背景技術

精密和超精密加工技術是機械制造業中最重要的部分之一，這是因為精密和超精密加工技術不僅直接影響著尖端技術和國防工業的發展，而且還影響著民用機械產品的精度和表面質量，影響著產品的國際競爭力。近年來各種新技術，例如微電子技術、計算機技術、自動控制技術、激光技術等在精密加工中得到廣泛應用，使得精密和超精密加工技術產生了飛躍式的發展，大大改進了它的技術面貌。各類產品要求的精度不斷提高，促使精密加工技術水平迅速發展，精密和超精密加工的精度也在不斷提高。在20世紀50年代，精密加工能達到的精度水平為3-5???????????????????????????????????????????????，超精密加工能達到的加工精度是1。到20世紀70年代后期，精密加工能達到的精度水平為1，超精密加工能達到的加工精度是0.1；而現在精密加工能達到的精度水平為0.1，超精密加工能達到的加工精度是0.01-0.001。世界各國都非常重視發展精密和超精密加工技術，把它作為發展先進制造技術中的優先發展內容。

隨著超精密加工技術的應用與推廣，在幾十年的時間里，機械加工精度被提高了1-3個數量級，并正向更高的納米級精度發展。由于超精密加工技術在國防領域占據十分重要的地位，美國、口本、英國、德國和俄羅斯等西方工業發達國家都將超精密和納米加工技術列入了21世紀優先發展的工業計劃，使之不僅成為學術研究的熱點，而且一旦突破形成核心技術又上升為國家制造業最高水平的重要標志，并為國民經濟的發展帶來新的增長點。由于超精密加工技術涉及到國防尖端科技和巨大的經濟利益，西方工業發達國家都是獨自開發且相互技術保密，對中國更是技術封鎖。因此，我國也必須自行研究和開發超精密加工的關鍵技術。

對于超精密切削加工工藝來說，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、高分辨率的檢測儀器和超穩定的加工環境條件以外，還須具備進行切削加工的高精度天然金剛石刀具，尤其是高精度的圓弧刃金剛石刀具。因為圓弧刃金剛石刀具的切削刃曲率半徑保持不變，刃上各切削點都可參與切削，這對于加工高精度的球面或非球曲面零件至關重要。根據參閱相關文獻可知，采用切削刃鈍圓半徑為60-70nm的圓弧刃金剛石刀具可使小件KDP晶體的切削加工表面粗糙度Ra降到5nm以下。由此可見，刀具刃磨質量對加工零件的表面粗糙度具有至關重要的影響。

但金剛石晶體以其獨有的高硬度、耐磨損、難焊接等特點，使得金剛石刀具的制備比較困難。就目前我國還沒有成型的圓弧刃金剛石刀具刃磨設備及相關檢測設備的情況下，對圓弧刃金剛石刀具刃磨工藝和刃磨機理的研究只能停留在相對粗淺的水平。隨著民用產品使用性能和國防武器型號精度、可靠性、命中率以及使用壽命等指標的不斷提高，我國基本靠進口國外的圓弧刃金剛石刀具來滿足和支撐軍民產品急需的超精密切削加工技術，進口刀具不但價格昂貴，其刃磨質量也未達到最高水平。切削刃鈍圓半徑小于100nm的高精度圓弧刃金剛石刀具，國外一直禁運。另外，對于金剛石刀具切削刃的修整與重磨，我國也基本上依靠國外的技術，刀具的重復利用率極低。因此，依靠自身的技術力量研究高精度圓弧刃金剛石刀具的刃磨機理與刃磨工藝、相關的刀具設計準則和刀具切削性能優化等，對于提高我國超精密切削加工技術的整體水平和滿足軍、民產品超精密切削加工用高精度圓弧刃金剛石刀具的市場需求具有重要的理論意義和實用價值。

據有關文獻報道，日本大阪大學與美國LLL(Lawrence?Livermore?National?Laboratory)國家實驗室進行合作，在1986年研究了關于有色金屬超精密切削加工的最小切削厚度，他們在超精密切削機床上實現了最小切削厚度為lnm的單點金剛石切削，并通過理論計算指出，要實現最小切削厚度為lnm的連續切削，金剛石刀具的切削刃鈍圓半徑必須保持在3-5nm。上述研究成果一方面把超精密切削加工的技術水平推向了極限，另一方面則充分顯示出了國外在高精度金剛石刀具制備方面已處于絕對領先的地位。概括地說，國外對金剛石刀具刃磨技術的研究和應用都已相當成熟。