[发明专利]一种精密扫描式切削系统及切削样本加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于切削加工的系统及切削样品加工方法，更具体地说，涉及一种以扫描方式工作、可自动将样本加工、产生所需尺寸的样本薄片和样本截面的切削系统及切削样本加工方法，尤其适用树脂类样本。

背景技术

在切削加工中，经常需要将工件加工成平面。在众多加工机械中，刨床就常被使用于这一类工作。刨床的主要工作原理是由刀具或工件作往复直线的运动，由工件和刀具作垂直于主运动的间歇进给运动。常用的刨床有：牛头刨床、龙门刨床和单臂刨床。牛头刨床的刨刀装在滑枕的刀架上作纵向往复运动，多用于切削各种平面和沟槽；龙门刨床的工作台带着工件通过龙门框架作直线往复运动，多用于加工大平面(尤其是长而窄的平面)，也用来加工沟槽或同时加工数个中小零件的平面；单臂刨床具有单立柱和悬臂，工作台沿床身导轨作纵向往复运动，多用于加工宽度较大而又不需要在整个宽度上加工的工件。上述刨床多用于金属或木料工件加工，刀具材料多为钢、合金等，加工精度有限，并不适合对树脂、塑胶等刚度不大的样本进行精密加工。

此外，加工过程产生的切屑，并不是刨床这类切削机械要得到的产品，通常切削加工只为得到需要的工件平面或沟槽。粗加工中，对产生的废弃切屑也不作处理。然而，切屑对精密加工的影响很大，既会影响加工平面的精度，也会损伤刀具，缩短其使用寿命。

对于进给量低于1靘的精密加工，加工系统的运动控制精度要求很高。近来，数控精密移动平台已发展到非常高的水平，进给分辨率可达到亚微米甚至纳米级，并有极高的定位精度。利用这项技术，不仅可使切削样本的工作精度达到更高的水平，还可以扩展其工作方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种精密扫描式切削系统及切削样本加工方法，它能以扫描方式逐行加工整个样本，产生所需尺寸的薄片并获得所需样本平面，被加工的样本大小不受刀具宽度限制；同时本发明切削系统带有循环吸屑装置，不仅能及时吸走加工过程中废弃的切屑，还可防止切下的薄片部分卷起，便于拾取。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种精密扫描式切削系统，所述切削系统包括刀具、样本槽、精密组合移动平台、精密组合移动平台控制器、控制计算机以及循环吸屑装置；所述刀具安装于样本槽的上方；所述样本槽固定在所述精密组合移动平台上，随平台一起运动；所述精密组合移动平台由控制器驱动，所述控制器与所述控制计算机通讯连接；所述循环吸屑装置安装于刀具和样本槽之间。

所述精密组合移动平台由三个正交方向的移动平台构成，分别是X移动平台、Y移动平台和Z移动平台；所述样本槽固定在Y移动平台上，Y移动平台安装在Z移动平台之上，Z移动平台之下是X移动平台，Y移动平台和Z移动平台能够整体随X移动平台左右移动，Y移动平台由Z移动平台带动同步升降，样本槽跟随Y移动平台同步运动。

所述循环吸屑装置包括一个旋转马达和一个过滤器，所述旋转马达一端通过软管连接所述过滤器，所述旋转马达的另一端连接吸水管，所述吸水管的另一端与所述刀具相连，所述过滤器的另一端连接出水管，所述出水管的另一端与所述样本槽底部相连。

所述刀具包括刀片、刀座和一片封盖；所述刀片为金刚石材质的直线型刀片；所述刀座为三角形的，其一条斜边上设置有一条凹槽；所述封盖覆盖在所述刀座的凹槽上，形成一个密封的小孔，所述循环吸屑装置的吸水管插在小孔中。

所述刀具通过螺钉或通过调节装置固定于刀具固定支架上；所述刀具的安装方向为刀具的刀刃方向与所述精密组合移动平台的三个移动方向中的一个方向平行，或刀刃方向与所述精密组合移动平台的三个移动方向中的一个方向存在偏角。

本发明同时公开了一种利用所述的精密扫描式切削系统进行切削样本加工的加工方法，所述加工方法包括下列步骤：

1)、固定样本；

2)、确定三个互相正交的方向X、Y和Z，其中Y方向与加工刀具的刀刃方向平行，X方向是切割方向，Z方向是加工出的薄片的厚度方向；

3)、沿X方向，移动样本，由固定的刀具切下当前位置的第一条样本薄片；

4)、沿Z方向，将样本移动一个预先设定的厚度大小的距离，使刀刃对准第二条要切的样本薄片，重复第三步即可得到第二条样本薄片

5)、沿Y方向，移动样本，使刀刃对准样本在Y方向的一个新的位置；

6)、重复3、4、5步骤，在新的Y坐标位置上获得想要的样本薄片数。