[發明專利]一種動態監測陶瓷材料超精密加工韌脆去除的裝置

有效

• 申請號: 201910396056.6
• 申請日: 2019-05-14
• 公開（公告）號: CN110039665B
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發明（設計）人: 李甲;方棋洪;田圓圓;易明
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B28D1/16
• 分類號: B28D1/16;B28D7/00;B28D7/02
• 代理公司: 深圳市興科達知識產權代理有限公司 44260
• 代理人: 徐民奎

1.一種動態監測陶瓷材料超精密加工韌脆去除的裝置的使用方法，該裝置包括超精密加工系統、冷卻系統、數據采集系統、邏輯判斷系統以及加工速度和深度控制系統；

所述超精密加工系統包括車床，刀具和陶瓷工件，用于陶瓷材料的超精密加工；

所述冷卻系統由冷卻液、冷卻液噴霧機和冷卻液回收槽組成，用于促進加工熱的消散；

所述數據采集系統由微納米成像儀與數據反饋電腦組成，用于收集陶瓷材料超精密加工表面積數據，并記錄數據；

所述邏輯判斷系統利用反饋數據判斷陶瓷材料加工過程處于脆性去除還是韌性去除方式，并將判斷結果實時傳輸給加工速度和深度控制系統；

所述加工速度和深度控制系統由速度控制器與深度控制器組成，用于及時對加工速度和深度做出相應調整，實現陶瓷材料韌性去除，其特征在于，所述使用方法具體步驟如下：

步驟1：將調試工件安裝在超精密機床主軸的真空吸盤上，在主軸上裝夾冷卻液噴霧機、微納米成像儀和刀具，且完成對刀，通過電腦連接數據采集系統、邏輯判斷系統和加工速度和深度控制系統；

步驟2：調節和控制超精密加工實驗室的溫度、濕度和空氣潔凈度；

步驟3：啟動邏輯判斷系統，利用加工速度和深度控制系統對刀具水平方向和垂直方向的運動信息進行調控，得到微納米成像儀輸出的調試工件的表面面積信息，實現微納米成像儀的調試；

步驟4：關閉所述裝置，將超精密機床主軸的真空吸盤上的調試工件更換為陶瓷工件，并完成對刀；

步驟5：開啟數據采集系統、邏輯判斷系統，冷卻系統，加工速度和深度控制系統，設置加工參數：h=2nm，v=20m/s，其中，h為加工深度，v為刀具速度，全程采用微納米成像儀和電腦進行實時工件表面面積監測并自動進行反饋調節加工速度和深度，所述裝置通過自動反饋保持陶瓷材料超精密加工為韌性去除；

步驟6：關停所述裝置，取下陶瓷工件并用無水乙醇清洗,干燥后進行保存，得到韌性去除的超精密陶瓷工件。

2.根據權利要求1所述的一種動態監測陶瓷材料超精密加工韌脆去除的裝置的使用方法，其特征在于，微納米成像儀、刀具、冷卻液噴霧機裝夾在同一主軸上，保證三者同步運動，便于實時監測加工表面面積和實時冷卻。

3.根據權利要求1所述的一種動態監測陶瓷材料超精密加工韌脆去除的裝置的使用方法，其特征在于，在于所述超精密加工實驗室的溫度控制在25±0.1℃，濕度控制在35±0.1%RH，潔凈度不低于1000級。

4.根據權利要求1所述的一種動態監測陶瓷材料超精密加工韌脆去除的裝置的使用方法，其特征在于，所述刀具為金剛石刀具。

5.根據權利要求1所述的一種動態監測陶瓷材料超精密加工韌脆去除的裝置的使用方法，其特征在于，所示步驟5中，當陶瓷材料的去除機制為脆性去除時加工速度和深度控制系統自動調控加工速度和深度，使去除機制轉變為韌性去除，以此進行動態監測和循環反饋調節，保證超精密加工陶瓷材料的全過程均為韌性去除。

6.根據權利要求5所述的一種動態監測陶瓷材料超精密加工韌脆去除的裝置的使用方法，其特征在于，加工表面面積下降表明加工位于韌性去除方式，面積增加表明處于脆性去除方式。