[發明專利]一種基于在位膜厚測量的大面積微結構切削中途換刀方法

有效

• 申請號: 201810163877.0
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108381258B
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 周天豐;阮本帥;唐龍龍;周佳;梁志強;焦黎;劉志兵;謝麗靜;顏培;王西彬
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B23Q3/16
• 分類號: B23Q3/16
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王海燕

本發明公開一種基于在位膜厚測量的大面積微結構切削中途換刀方法，包括如下步驟；步驟110：準備工作；步驟120：工件初加工；步驟130：涂覆透明薄膜；步驟140：檢測薄膜厚度；步驟150：中途換刀；步驟160：加工完成。本發明提供的基于在位膜厚測量的大面積微結構切削中途換刀方法，實現了超大面積、高質量、高均一性微結構的切削加工。

技術領域

本發明涉及超精密切削技術領域，特別是涉及一種基于在位膜厚測量的大面積微結構切削中途換刀方法。

背景技術

超精密切削過程中由于刀具的磨損，難以完成大面積、高質量、高均一性微結構的切削加工。現有技術主要通過減小切削厚度、對材料進行表面改性、采用鍍層刀具、噴切削液、固體顆粒潤滑等方法減小刀具磨損實現大面積、高質量、高均一性微結構的超精密切削加工。

在現有的解決方案中，減小切削厚度可以適當減小刀具磨損，但加工效率很低，不符合高效率、高經濟性的要求，盡管可以滿足一定面積高質量微結構的切削加工，但無法實現超大面積的切削加工。

采用材料改性的方法可以將被加工材料的表層轉變為較軟的易加工材料，但該變性層的厚度難以保證均勻統一，且切削過程中很難保證切削的深度與變形層的厚度保持一致，因此當切削深度大于變性層厚度時，刀尖相當于直接加工硬材料，刀具磨損嚴重；當切削深度小于變性層厚度時，刀具磨損可有效避免，但工件表面殘留變性層導致工件硬度、強度等性能下降，不能滿足使用要求。

采用涂層刀具增大了刀具的表面硬度，減小刀具與被加工材料的摩擦系數，可實現減小刀具磨損的目的，因此能滿足一定大面積微結構的切削加工，但當切削距離增大到某一值時，涂層刀具的磨損仍然無法忽略，且涂層容易脫落，因此無法實現超大面積高質量微結構的切削加工。

采用噴切削液和固體顆粒潤滑的方法都可以減小刀具與被加工材料之間的磨損，但是噴切削液和固體顆粒潤滑都會給環境帶來一定程度的污染，不符合綠色環保的要求。同時，固體潤滑顆粒極易粘附在微結構表面，降低微結構的精度。

現有的技術都可以一定程度降低刀具的磨損，但是無法阻止刀具的磨損，因此都不能實現超大面積、高質量、高均一性微結構的切削加工。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于在位膜厚測量的大面積微結構切削中途換刀方法，以解決上述現有技術存在的問題，實現超大面積、高質量、高均一性微結構的切削加工。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種基于在位膜厚測量的大面積微結構切削中途換刀方法，包括如下步驟；

步驟110：真空吸盤自切；將機床主軸上的真空吸盤通過車/銑削加工平整；

步驟120：工件平整加工；將工件吸附在所述真空吸盤上，并對工件進行端面平整加工，此時微結構待加工工件平面與真空吸盤完全平行；

步驟130：薄膜涂覆；將透明薄膜涂敷在工件被加工表面，并用刀具將其車/銑削平整，此時機床記錄下Z₀點；

步驟140：膜厚檢測；利用在線測量設備測出所涂覆的薄膜厚度T₀，當加工的微結構深度為D時，只需將刀具在確定的基準點Z₀基礎上進給T₀+D即可開始加工；

步驟150：中途換刀；當進行切削的刀具磨損時，重復步驟130，重新將剩余的薄膜再一次進行平面車/銑削加工，此時機床記錄下Z₁點；重復步驟140，測量薄膜厚度T₁，進給T₁+D繼續進行微結構的切削加工；

步驟160：加工完成；依次重復上述步驟直到整個微結構加工完成；