一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及超精密切削和光學(xué)精密零件車削加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)自由曲面具有改善光學(xué)性能、實現(xiàn)光學(xué)系統(tǒng)簡單化和結(jié)構(gòu)輕量化等顯著優(yōu)點，使得光學(xué)自由曲面零件在很多國計民生的重要領(lǐng)域都具有極其廣泛的應(yīng)用需求，包括航空、航天、國防等工業(yè)領(lǐng)域以及汽車、數(shù)碼產(chǎn)品、電話通訊等民用消費領(lǐng)域。光學(xué)自由曲面零件能否實現(xiàn)在上述眾多領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其關(guān)鍵在于能否精密高效地創(chuàng)成光學(xué)自由曲面，在現(xiàn)今工藝技術(shù)條件下，利用金剛石刀具伺服裝置加工光學(xué)自由曲面過程中，對曲面工件的表面性能產(chǎn)生影響的主要因素有刀具形狀材料、刀具的刀尖和機床主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合、刀具路徑規(guī)劃和刀具半徑補償?shù)取?br>[0003]關(guān)于刀具的刀尖和機床主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合這個影響因素，國防科技大學(xué)的尹自強團隊在對慢速刀具伺服加工中的刀具的刀尖與機床主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合誤差做了深入的分析后，指出這種不重合導(dǎo)致的在X向水平誤差和Y向高度誤差對工件最終表面加工精度影響很大，必須對刀具兩個方向的位置和高度進行精確調(diào)節(jié)；同時韓國的H.s.Kim團隊對刀具的刀尖與機床主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合誤差在X、Y兩個方向的誤差以正弦波面為例進行了研宄，經(jīng)分析指出:誤差補償方法無法有效實現(xiàn)刀具的刀尖和機床主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合帶來的誤差，最好的辦法就是對刀具中心位置進行調(diào)節(jié)。在工程實踐中，我們也發(fā)現(xiàn)了未進行刀具中心位置調(diào)節(jié)的刀具伺服加工裝置加工出來的光學(xué)自由曲面存在一定的精度偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)，通過螺旋微調(diào)的形式對金剛石刀具進行兩自由度調(diào)整，從而保證金剛石刀具的刀尖和機床主軸的回轉(zhuǎn)中心在同一軸心線上，大幅減小因為刀具的刀尖與機床主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合造成的位置誤差，提升工件的加工精度，改善光學(xué)自由曲面的性能。該刀具調(diào)整機構(gòu)用于超精密切削和光學(xué)精密零件車削加工等技術(shù)領(lǐng)域中，特別適用于金剛石刀具伺服技術(shù)領(lǐng)域，
[0005]本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下:
[0006]一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)，其特點在于，包括基座、前蓋板、后蓋板、內(nèi)六角螺釘、楔形塊、刀架、刀具、固定螺釘、高度調(diào)整螺釘、水平調(diào)整螺釘、鎖緊螺釘；
[0007]上述元部件的位置關(guān)系如下:
[0008]所述的基座呈框型，中間開有楔形通槽，所述的刀架和楔形塊由上至下依次放置在該楔形通槽內(nèi)，所述的前蓋板和后蓋板分別通過所述的內(nèi)六角螺釘固定在所述的基座的前后開口側(cè)，所述的前蓋板中間設(shè)有方形通孔，供所述的刀架前端伸出，該刀架的前端具有半開放小槽，所述的刀具通過固定螺釘固定在所述的刀架的小槽內(nèi)；
[0009]所述的高度調(diào)整螺釘分別通過基座左側(cè)面和右側(cè)面上的螺紋孔與基座連接，且高度調(diào)整螺釘?shù)捻敹朔謩e與所述楔形塊的左側(cè)面與右側(cè)面接觸并相互作用；
[0010]所述的水平調(diào)整螺釘分別通過基座左側(cè)面和右側(cè)面上的螺紋孔與基座連接，且水平調(diào)整螺釘?shù)捻敹朔謩e與所述刀架的左側(cè)面與右側(cè)面接觸并相互作用；
[0011]所述的鎖緊螺釘通過基座上表面的的螺紋孔與基座連接，且其頂端與刀架的上表面接觸并相互作用。
[0012]所述的楔形塊的寬度a2等于所述的基座寬度al，楔形塊的直角邊長度b2小于所述基座內(nèi)楔形通槽的直角邊長度bl，楔形塊的斜邊長度c2小于所述基座內(nèi)楔形通槽的斜邊長度Cl，楔形塊的傾斜角度等于所述基座內(nèi)楔形通槽的傾斜角度，所述的楔形塊的形狀與所述基座內(nèi)楔形通槽的形狀相適配。
[0013]所述的刀架的前端具有半開放小槽，該刀架的后端長度a3等于所述的基座寬度al，所述刀架的后端寬度b3小于所述基座內(nèi)楔形通槽的直角邊長度bl且大于所述前蓋板方形通孔的寬度b5，所述的刀架的前端寬度b4小于所述前蓋板方形通孔的寬度b5，所述的刀架厚度h3與所述楔形塊的小端高度h2之和小于所述基座內(nèi)楔形通槽的小端高度hl，所述的刀架厚度h3與所述楔形塊的大端高度H2之和小于所述基座內(nèi)楔形通槽的大端高度Hl0
[0014]所述的楔形塊的前表面與前蓋板相接觸，該楔形塊的后表面與后蓋板相接觸，所述的刀架的前端通過所述前蓋板的方形通孔，且刀架與前蓋板2接觸并相互作用，該刀架后的端與所述后蓋板相接觸并相互作用，所述的前蓋板與后蓋板形成上下導(dǎo)向。
[0015]所述的基座由不銹鋼制成，所述的前蓋板和后蓋板均由合金制成，所述的刀具由金剛石制成。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于:用于超精密切削和光學(xué)精密零件車削加工等技術(shù)領(lǐng)域中，特別適用于金剛石刀具伺服技術(shù)領(lǐng)域，通過螺旋微調(diào)的形式對金剛石刀具進行兩自由度調(diào)整，從而保證金剛石刀具的刀尖和機床主軸的回轉(zhuǎn)中心在同一軸心線上，大幅減小因為刀具的刀尖和機床主軸的回轉(zhuǎn)中心不重合造成的位置誤差，提升工件的加工精度，改善光學(xué)自由曲面的性能。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)的立體示意圖
[0018]圖2為本發(fā)明一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)的零部件分解示意圖
[0019]圖3為本發(fā)明一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)去掉前蓋板后的立體示意圖
[0020]圖中:1 一基座，2—前蓋板，3—后蓋板，4一內(nèi)六角螺釘，5—楔形塊，6—刀架，7—刀具，8—固定螺釘，9一高度調(diào)整螺釘，10—水平調(diào)整螺釘，11 一鎖緊螺釘；
[0021]al—基座寬度，bl—基座內(nèi)楔形通槽的直角邊長度，Cl一基座內(nèi)楔形通槽的斜邊長度，hi—基座內(nèi)楔形通槽的小端高度，Hl—基座內(nèi)楔形通槽的大端高度，a2—楔形塊的寬度，b2—楔形塊的直角邊長度，c2—楔形塊的斜邊長度，h2—楔形塊的小端高度，H2—楔形塊的大端高度，a3—刀架的后端長度，b3—刀架的后端寬度，h3—刀架厚度，b4—刀架的前端寬度，b5—前蓋板方形通孔的寬度
【具體實施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0023]先請參閱圖1、圖2和圖3，圖1為本發(fā)明一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)的立體示意圖，圖2為本發(fā)明一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)的零部件分解示意圖，圖3為本發(fā)明一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)去掉前蓋板后的立體示意圖。由圖可見，本發(fā)明一種精密兩自由度刀具調(diào)整機構(gòu)，包括基座1、前蓋板2、后蓋板3、內(nèi)六角螺釘4、楔形塊5、刀架6、刀具7、固定螺釘8、高度調(diào)整螺釘9、水平調(diào)整螺釘10、鎖緊螺釘11，上述元部件的位置關(guān)系如下:
[0024]所述的基座I呈框型，中間開有楔形通槽，除底