專利名稱：一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自動研磨裝置，尤其涉及圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置。
背景技術：
近年來，隨著超精密加工技術的發(fā)展，具有軟脆性質的光學功能晶體材料非球面及自由曲面加工需求逐漸增加。軟脆功能晶體材料具有優(yōu)異的光、電等物理特性，在光學、 能源等領域具有重要的應用前景，但其各向異性、軟脆、易潮解等特點使其成為極難加工材料，而高精度、高表面完整性、高復雜形狀的加工要求使現(xiàn)有的超精密加工技術面臨新的挑戰(zhàn)。目前，使用圓弧刃單晶金剛石車刀進行超精密車削的方法被認為是實現(xiàn)軟脆材料復雜形狀加工的最佳方法。和直線刃車刀相比，圓弧刃車刀切削過程中對刀容易，更易形成對切屑、切削力的穩(wěn)定控制，提高復雜曲面的形狀精度。因此圓弧刃金剛石車刀的市場需求不斷加大。加工過程中，切削刃的刃型精度表示車刀切削刃形狀精度，其越小代表車刀切削刃的形狀和所設計刃型的符合程度越好，在復雜曲面切削過程中，在曲率不斷發(fā)生變化時對于切屑、切削力的控制就會越精確，形成的復雜曲面尤其是自由曲面的形狀精度就會越好。而刀具后角一方面可以表示車刀切削刃形成的鋒利程度，另一方面可以控制車刀對加工面型的干涉，避免損傷加工工件的表面。因此對于復雜曲面超精密加工及微納特征結構的加工來說，車刀的刃型精度和后角直接影響著加工表面的質量和形狀精度。但是，目前在世界范圍內單晶金剛石車刀的研磨大部分仍然是由熟練技工的手工操作來完成，受人為主觀因素影響較大。加工過程中，切削刃的刃型精度和刀具后角的確認主要是靠投影儀和顯微鏡以及非接觸形狀測定裝置等的離線測量來進行，由于人為主觀因素以及反復裝夾造成的誤差等的影響，因此很難保證被加工的金剛石車刀有穩(wěn)定的刃型精度和刀具角度，生產效率也很低。從而造成了目前的單晶金剛石車刀在精度和供貨周期上都遠遠不能滿足市場的需求，目前的單晶金剛石車刀的刃型研磨的精度和效率都很難滿足市場的需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服已有技術的缺點，提供一種可以實現(xiàn)圓弧刃金剛石車刀高效高精度的刃型制造的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置。本發(fā)明的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，它包括基座，在所述的基座臺面上依次相對安裝有驅動裝置、研磨盤和照相裝置，所述的驅動裝置包括安裝在所述的基座的臺面上的橫向進給裝置、與所述的橫向進給裝置橫向運動輸出端垂直相連的縱向進給工作臺，在所述的縱向進給工作臺上安裝有縱向進給裝置，擺動裝置與縱向進給裝置的縱向運動輸出端相連，它還包括后角可調夾具，所述的后角可調夾具包括與所述的擺動裝置的擺動輸出端固定相連的懸臂部分，角度調節(jié)部分一側的中心和所述的懸臂部分的前端中心通過軸相聯(lián)并且能夠繞軸旋轉一定的旋轉角度，所述的旋轉角度能夠通過讀數(shù)裝置顯示，所述的懸臂部分的前端開有至少兩段圓弧槽，所述的角度調節(jié)部分與懸臂部分的前端能夠通過穿過圓弧槽的緊固螺栓固定相連，其上開有凹槽的車刀夾持部分與角度調節(jié)部分的一側相連，安裝在刀柄上的金剛石車刀插入連接在所述的凹槽中，沿豎直方向設置的電機的輸出軸與所述的研磨盤相連，所述的照相裝置包括CCD相機，所述的CCD相機的鏡頭中心軸線能夠通過調節(jié)裝置的調節(jié)與擺動工作臺的擺動中心、金剛石車刀前端切削刃圓弧中心位于同一水平線上，所述的CCD相機能夠通過調節(jié)裝置的調節(jié)與所述的金剛石車刀保持預定的距離，所述的CCD相機與計算機相連。本發(fā)明有益技術效果在于本發(fā)明排除了現(xiàn)有圓弧刃金剛石車刀制造過程中的人為因素影響，實現(xiàn)了在圓弧刃金剛石車刀研磨時能夠對車刀后角進行精確調整，可根據(jù)不同需求制造出不同后角的圓弧刃金剛石車刀。同時結合刀刃型檢測技術可以實現(xiàn)在機檢測，一方面避免了原有圓弧刃金剛石車刀刃型檢測需要多次離線測量造成多次裝夾形成的二次裝夾誤差，另一方面可以將檢測到的刃型信息反饋到控制單元，驅動橫向進給工作臺、 縱向進給工作臺、擺動工作臺聯(lián)動，帶動金剛石車刀進行有針對性研磨。這樣不僅可以提高金剛石車刀的刃型制造精度，也可以提高高精度金剛石車刀的制造效率，間接降低生產成本。本發(fā)明方法解決現(xiàn)有金剛石車刀制造中存在的后角無法精確調整、研磨過程中需要多次離線測量造成二次裝夾誤差致使金剛石車刀的加工精度和加工效率低下等問題。


圖1是本發(fā)明的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置的結構示意圖；圖2是圖1所示的后角可調式夾具部分背面結構示意圖；圖3是圖1所示的后角可調式夾具部分正面結構示意圖；圖4是圖1所示的研磨盤結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作以詳細描述。本發(fā)明是依據(jù)金剛石車刀形狀創(chuàng)成機理以及金剛石的材料特性而發(fā)明的一種新型金剛石車刀制造裝置。所示該裝置由基座1、橫向進給裝置包括橫向進給工作臺3和驅動電機2、縱向進給進給裝置包括縱向進給工作臺7和驅動電機6、擺動裝置包括擺動工作臺8 和與所述的擺動工作臺8相連的驅動電機5、后角可調夾具10、研磨盤(或者端面砂輪)11、 CCD(電荷耦合元件)相機13以及計算機等組成。所述的橫向進給裝置和縱向結構裝置可以采用絲杠螺母滑臺等結構也可以采用氣缸推桿滑臺結構。如圖1所示本發(fā)明的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，它包括基座，在所述的基座臺面上相對依次安裝有驅動裝置、研磨盤和照相裝置，所述的驅動裝置包括安裝在所述的基座的臺面上的橫向進給裝置、與所述的橫向進給裝置橫向運動輸出端垂直相連的縱向進給工作臺7，在所述的縱向進給工作臺上安裝有縱向進給裝置，擺動裝置與縱向進給裝置的縱向運動輸出端相連。使用時橫向進給工作臺3被固定在基座臺面上，由電機2驅動可實現(xiàn)橫向的進給；立柱4被安裝在橫向工作臺3上，可以隨著橫向工作臺實現(xiàn)前后運動。縱向進給工作臺7通過螺栓被固定在立柱4上，可以和立柱一起隨著橫向進給工作臺做橫向進給運動，同時通過電機6的驅動也可以實現(xiàn)縱向進給運動。擺動工作臺 8通過螺栓被安裝在縱向給工作臺上，通過電機5驅動進行擺動的同時，可以隨縱向進給工作臺7作縱向移動，同時也可以隨著橫向進給工作臺3作橫向移動。后角可調夾具9安裝在擺動裝置的運動輸出端即擺動工作臺8上，可以隨著擺動工作臺8—起做橫向、縱向進給以及圍繞旋轉臺中心的擺動運動。如圖2和圖3所示，所述的后角可調夾具9包括與所述的擺動裝置的擺動輸出端固定相連的懸臂部分18，角度調節(jié)部分23 —側的中心和所述的懸臂部分18的前端中心通過軸22相聯(lián)并且能夠繞軸22旋轉一定的旋轉角度，所述的旋轉角度能夠通過讀數(shù)裝置顯示，所述的懸臂部分18的前端開有至少兩段圓弧槽31，所述的角度調節(jié)部分23與懸臂部分18的前端能夠通過穿過圓弧槽31的緊固螺栓21固定相連，其上開有凹槽的車刀夾持部分25與角度調節(jié)部分23的一側相連，安裝在刀柄上的金剛石車刀10插入連接在所述的凹槽中。所述的讀數(shù)裝置可以包括安裝在懸臂部分一側的指針19 和設置在角度調整部分上的角度刻度盤20，所述的指針19與所述的角度刻度盤20相對設置。在本部分結構中所述的懸臂部分18通過螺紋孔四安裝在擺動工作臺8上，保證后角可調式夾具9可以和擺動工作臺8 一起旋轉，同時懸臂18前端設計有兩段(多段也可)的圓弧槽31。所述的角度調節(jié)部分23的中心和懸臂18前端中心通過軸22相聯(lián)，可繞軸22旋轉一定的角度，旋轉的角度可通過安裝在懸臂另一側的指針19及角度調整部分另一側的角度刻度盤20讀出。完成一定角度調整后通過穿過圓弧槽31的緊固螺栓21可將角度調節(jié)部分和懸臂固定為一體。所述的車刀夾持部分25可以和角度調節(jié)部分23設計為一體。 采用凹槽結構，凹槽上端和兩側分別開有螺紋孔M和螺紋孔26，金剛石車刀10安裝在刀柄上插入到凹槽中，通過穿過螺紋孔M的螺栓調整車刀位置使車刀切削刃圓弧中心和旋轉臺中心一致后，旋緊兩側穿過螺紋孔沈的螺釘將金剛石車刀10固定。研磨所用的研磨盤11通過安裝螺栓12安裝在基座臺面上，并且通過螺紋孔12和電機軸直接連接，由電機帶動進行旋轉。如圖4所示的研磨盤11分為三個圓環(huán)區(qū)域I、II、III，沿豎直方向設置的電機的輸出軸與所述的研磨盤相連。研磨時可在I、II、III區(qū)域上涂敷粒度由大至小的金剛石研磨膏，分別實現(xiàn)按照I、II、III區(qū)域的順序實現(xiàn)金剛石車刀粗加工、半精加工、精加工的研磨需求。另也可用端面金剛石砂輪替換研磨盤11。利用磨削方法對金剛石車刀后刀面及刃型進行修整。可提高加工效率。所述的照相裝置包括CXD相機13，所述的CXD相機鏡頭中心軸線能夠通過調節(jié)裝置調節(jié)與擺動工作臺8的擺動中心、金剛石車刀10前端切削刃圓弧中心位于同一水平線上，所述的CCD相機能夠通過調節(jié)裝置調節(jié)與所述的金剛石車刀10保持預定的距離，所述的CCD相機與計算機相連。所述的調節(jié)裝置可以包括與基座相連的高度調整機構17和與所述的高度調整機構相連的前后調整工作臺14，所述的CCD相機與滑軌15相連，所述的滑軌與所述的調整工作臺能夠滑動相連，通過前后調整工作臺14實現(xiàn)和車刀10間距離的調整。調整工作臺14可以在高度調整機構17上下滑動，調整到合適高度后通過緊固螺釘16 固定。優(yōu)選的光源27安裝在光源夾具觀內，所述的光源夾具通過螺栓30安裝在位于金剛石車刀10背面的懸臂部分上，保證CXD相機13攝入圖像比較清晰。本裝置在實際使用時，具體按照以下步驟進行
(1)將不同粒度的金剛石研磨膏均勻涂敷在研磨盤11表面的三個區(qū)域上，粒度由粗到細的順序是區(qū)域I >區(qū)域II >區(qū)域III，并放置1個小時以上。(2)將車刀安裝在本發(fā)明裝置的車刀夾持機構25的凹槽內，調整C⑶相機13的高度，使CCD相機13、擺動工作臺8的擺動中心、車刀10前端切削刃圓弧中心位于同一水平線上。(3)調整工作臺14控制CXD相機和車刀10間的距離，保證通過CXD相機能夠拍攝清晰的車刀10的切削刃圖像，并通過圖像處理模塊獲取切削刃的輪廓度誤差；(4)調整后角可調式夾具9的角度調整調節(jié)機構23使車刀和研磨盤11平面形成車刀的后角角度θ，角度數(shù)值可由角度指針19在角度刻度盤20上的指示讀出。驅動橫向進給工作臺3帶動車刀10進入研磨盤11的區(qū)域I上方；(5)根據(jù)前述圖像測量所得到的車刀切削刃輪廓度誤差結果，驅動擺動工作臺8 帶動車刀10擺動到切削刃上最高的凸起處后停止；(6)驅動縱向進給工作臺7帶動擺動工作臺8及車刀10進給，使車刀10和金剛石車刀和研磨盤11接觸；(7)按照先后順序，驅動電機帶動研磨盤11旋轉，驅動擺動工作臺8帶動車刀10 進行擺動，驅動橫向進給工作臺3帶動擺動工作臺8及車刀10進行橫向進給，橫向移動區(qū)域控制在區(qū)域I內；(8)研磨10分鐘后(此時間可根據(jù)實際加工情況進行具體設定)后，將車刀返回到步驟O)的狀態(tài)進行圖像測量，獲得車刀切削刃的輪廓度誤差。(9)反復進行步驟(4) (8)；直到達到事先設定的車刀粗加工輪廓度誤差，完成金剛石車刀的粗加工；(10)按照以上相同步驟分別在研磨盤11的區(qū)域II和區(qū)域III完成金剛石車刀的半精加工和精加工；(11)精加工步驟完成后，按照縱向給工作臺7、擺動工作臺8、橫向進給工作臺的順序分別返回到初始位置并停止。(12)調整后角可調式夾具9的角度調整調節(jié)機構23，使車刀返回到初始安裝位置；松開車刀夾持機構的緊固螺栓；取下車刀，高精度圓弧刃金剛石車刀完成。
權利要求
1.一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，它包括基座，在所述的基座臺面上依次相對安裝有驅動裝置、研磨盤和照相裝置，所述的驅動裝置包括安裝在所述的基座的臺面上的橫向進給裝置、與所述的橫向進給裝置橫向運動輸出端垂直相連的縱向進給工作臺，在所述的縱向進給工作臺上安裝有縱向進給裝置，擺動裝置與縱向進給裝置的縱向運動輸出端相連，其特征在于它還包括后角可調夾具，所述的后角可調夾具包括與所述的擺動裝置的擺動輸出端固定相連的懸臂部分，角度調節(jié)部分一側的中心和所述的懸臂部分的前端中心通過軸相聯(lián)并且能夠繞軸旋轉一定的旋轉角度，所述的旋轉角度能夠通過讀數(shù)裝置顯示，所述的懸臂部分的前端開有至少兩段圓弧槽，所述的角度調節(jié)部分與懸臂部分的前端能夠通過穿過圓弧槽的緊固螺栓固定相連，其上開有凹槽的車刀夾持部分與角度調節(jié)部分的一側相連，安裝在刀柄上的金剛石車刀插入連接在所述的凹槽中，沿豎直方向設置的電機的輸出軸與所述的研磨盤相連，所述的照相裝置包括CCD相機，所述的CCD相機的鏡頭中心軸線能夠通過調節(jié)裝置的調節(jié)與擺動工作臺的擺動中心、金剛石車刀前端切削刃圓弧中心位于同一水平線上，所述的CCD相機能夠通過調節(jié)裝置的調節(jié)與所述的金剛石車刀保持預定的距離，所述的CCD相機與計算機相連。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，其特征在于光源安裝在光源夾具內，所述的光源夾具安裝在位于金剛石車刀背面的懸臂部分上。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，其特征在于所述的讀數(shù)裝置包括安裝在懸臂部分一側的指針和設置在角度調整部分上的角度刻度盤，所述的指針與所述的角度刻度盤相對設置。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，其特征在于所述的調節(jié)裝置包括與基座相連的高度調整機構和與所述的高度調整機構相連的前后調整工作臺，所述的CCD相機與滑軌相連，所述的滑軌與所述的調整工作臺能夠滑動相連。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，其特征在于所述的研磨盤設置有三個圓環(huán)區(qū)域，研磨時在三個圓環(huán)區(qū)域從外圈至內圈分別涂敷有粒度由大至小的金剛石研磨膏。
全文摘要
本發(fā)明公開了本發(fā)明的一種后角可調式圓弧刃金剛石車刀自動研磨裝置，它包括基座，在基座臺面上依次相對安裝有驅動裝置、研磨盤和照相裝置，驅動裝置包括安裝在橫向進給裝置、與橫向進給裝置相連的縱向進給工作臺，在縱向進給工作臺上安裝有縱向進給裝置，擺動裝置與縱向進給裝置相連，后角可調夾具包括與擺動裝置相連的懸臂部分，角度調節(jié)部分一側的中心和所述的懸臂部分的前端中心通過軸相聯(lián)并且能夠繞軸旋轉一定的旋轉角度，旋轉角度能夠通過讀數(shù)裝置顯示，其上開有凹槽的車刀夾持部分與角度調節(jié)部分的一側相連，安裝在刀柄上的金剛石車刀插入連接在所述的凹槽中。本發(fā)明實現(xiàn)了在圓弧刃金剛石車刀研磨時能夠對車刀后角進行精確調整。
文檔編號B24B3/34GK102248451SQ20111021026
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權日2011年7月26日
發(fā)明者丁立宇, 仇中軍, 房豐洲, 李振濤 申請人:天津大學