[發(fā)明專利]一種用于磨削單晶金剛石微刀刃的微型設備及方法

在審

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• 申請日: 2018-03-05
• 公開（公告）號: CN108527017A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 張金峰;鐘鑫;封超;許芝令;張士鶴;王保義;王帥;鐘佩斯;田和強
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B24B3/00
• 分類號: B24B3/00;B24B41/06;B24B47/20;B24B41/00;B24B47/04;B24B41/02;B24B49/12;B24B55/00
• 代理公司: 青島智地領創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 韓玉昆

本發(fā)明公開了一種用于磨削單晶金剛石微刀刃的微型設備，包括工件進給裝置和軸套軸傳動進給裝置，所述工件進給裝置包括夾具以及帶動所述夾具沿橫向、縱向運動的驅(qū)動裝置，待加工單晶金剛石夾持在所述夾具上；所述軸套軸傳動進給裝置包括箱體、微型砂輪以及設置在箱體內(nèi)的行星齒輪傳動系統(tǒng)。本發(fā)明還公開了一種利用如上所述的用于磨削單晶金剛石微刀刃的微型設備磨削單晶金剛石微刀刃的方法，該方法通過激光定位裝置確定晶面的易磨方向，并將檢測到的信息實時傳輸至控制系統(tǒng)，由所述控制系統(tǒng)控制工件進給裝置和軸套軸傳動進給裝置的動作，實現(xiàn)對微刀刃的磨削。利用本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)對單晶金剛石刀具微刀刃的微納米級別的超精密磨削。

技術領域

本發(fā)明屬于超精密磨削加工領域，尤其涉及一種用于磨削單晶金剛石微刀刃的微型設備及方法。

背景技術

在超精密加工中，保證加工表面質(zhì)量的主要因素除了高精度的機床、超穩(wěn)定的工作環(huán)境外，高質(zhì)量的刀具也是很重要的一個方面。單晶金剛石因具有硬度高、耐磨好、強度高、與有色金屬摩擦系數(shù)低以及優(yōu)良的抗腐蝕性和穩(wěn)定的化學性質(zhì)，而被認為是最理想的超精密磨削刀具。

金剛石磨削技術在超精密加工方便發(fā)揮著很大的作用，而金剛石刀具刃磨的質(zhì)量將是實現(xiàn)納米級加工的關鍵影響因素，就現(xiàn)有技術而言，很難對單晶金剛石刀具微刀刃進行精度較高的加工，因為傳統(tǒng)加工工業(yè)中所使用的大型夾具以及機床，達不到微納米零件所需要的數(shù)量級。

由此可見，現(xiàn)有技術有待于進一步的改進和提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為避免上述現(xiàn)有技術存在的不足之處，提供了一種用于磨削單晶金剛石微刀刃的微型設備及方法，以實現(xiàn)對單晶金剛石刀具微刀刃的微納米級別的超精密磨削。

本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種用于磨削單晶金剛石微刀刃的微型設備，包括工件進給裝置和軸套軸傳動進給裝置，所述工件進給裝置包括夾具以及帶動所述夾具沿橫向、縱向運動的驅(qū)動裝置，待加工單晶金剛石夾持在所述夾具上；所述軸套軸傳動進給裝置包括箱體、微型砂輪以及設置在箱體內(nèi)的行星齒輪傳動系統(tǒng)，所述行星齒輪傳動系統(tǒng)包括主軸、太陽輪軸、行星輪軸、刀具軸、中部太陽輪、行星輪、固定內(nèi)齒輪、主軸末端太陽輪、刀具軸齒輪和聯(lián)軸器；所述微型砂輪設置在刀具軸的末端并隨刀具軸同步轉(zhuǎn)動，太陽輪軸套置在主軸上，中部太陽輪套置在太陽輪軸上，行星輪套置在行星輪軸上，太陽輪軸與行星輪軸相連；所述軸套軸傳動進給裝置還包括用于帶動主軸旋轉(zhuǎn)的傳動機構，主軸旋轉(zhuǎn)時帶動太陽輪軸旋轉(zhuǎn)，太陽輪軸旋轉(zhuǎn)時同步帶動行星輪軸旋轉(zhuǎn)，行星輪的內(nèi)側(cè)與中部太陽輪相互嚙合，中部太陽輪沿太陽輪軸的軸線旋轉(zhuǎn)，行星輪繞太陽輪軸的軸線公轉(zhuǎn)并繞行星輪軸的軸線自轉(zhuǎn)，行星輪的外側(cè)與固定內(nèi)齒輪相互嚙合；刀具軸通過聯(lián)軸器與行星輪軸相連，刀具軸齒輪套置在刀具軸上，主軸末端太陽輪設置在主軸的末端，刀具軸齒輪與主軸末端太陽輪相互嚙合；當聯(lián)軸器連接時，刀具軸由行星輪軸帶動旋轉(zhuǎn)，微型砂輪對待加工單晶金剛石刀具的微刀刃進行圓周刃磨；當聯(lián)軸器斷開時，主軸旋轉(zhuǎn)帶動主軸末端太陽輪旋轉(zhuǎn)，主軸末端太陽輪通過刀具軸齒輪的嚙合傳動帶動刀具軸轉(zhuǎn)動，微型砂輪對待加工單晶金剛石刀具的微刀刃進行定點懸停刃磨。

所述微型設備還包括激光定位裝置和控制系統(tǒng)，激光定位裝置面向待加工單晶金剛石設置，激光定位裝置用于檢測待加工單晶金剛石的晶面的空間位置，并將檢測到的位置信息實時傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)控制所述工件進給裝置和軸套軸傳動進給裝置的動作。

所述傳動機構包括伺服電機、輸入軸、過渡傳動軸、輸入軸傳動齒輪、過渡軸傳動齒輪、過渡軸滑移齒輪組、主軸前部齒輪和主軸中部齒輪，所述輸入軸由伺服電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，輸入軸傳動齒輪套置在輸入軸上，過渡軸傳動齒輪套置在過渡傳動軸上，輸入軸傳動齒輪與過渡軸傳動齒輪相互嚙合，輸入軸通過輸入軸傳動齒輪、過渡軸傳動齒輪帶動所述過渡傳動軸同步運動；過渡軸滑移齒輪組安裝在過渡傳動軸上，主軸前部齒輪安裝在主軸前部，主軸中部齒輪安裝在主軸中部，主軸前部齒輪與主軸中部齒輪的齒數(shù)不同，當需要改變傳動比時，過渡軸滑移齒輪組分別與主軸前部齒輪或主軸中部齒輪相嚙合并帶動主軸旋轉(zhuǎn)。