[实用新型]一种切削装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种切削装置，特别是一种使用微粒刀进行加工的切削装置。

背景技术

随着社会的发展，工业产品的微型化成为高品质的重要特征，而实现产品微型化转变的关键在于微型零件加工技术水平的提高。

微切削是一种快速且低成本的微小零件机械加工方式，而且不受加工材料的限制，零件的加工质量(如精度、表面粗糙度等)与其加工机床的性能(如加工精度、动态特性等)密切相关。机床的性能主要与主轴、工作台和控制系统有关，微切削所用刀具的直径非常小，为了提高加工效率，微切削机床主轴的转速非常快。

为满足扭矩要求，传统的微切削装置通常采用电主轴和混合角接触轴承，这种轴承由于摩擦生热造成热膨胀，最高转速一般不超过6万rPmin。当转速更高时，应采用空气轴承，但空气轴承提供的扭矩较小，目前，空气轴承主轴的最高转速可达20万rPmin。为了获得较高的切削速度，主轴的锥度与高速切削刀柄的锥度一致。微切削精密机床的工作台一般是由直线电机驱动的，与普通驱动如滚珠丝杠相比，直线电机驱动系统没有摩擦和电磁耦合产生的累积误差，也没有由于磨损造成的精度损失，不存在间隙，而且能提供较大的加速度，直线电机驱动系统的精度可达±1μm。微切削精密机床的刚度好、振动小，而且大都带有各种传感器和执行器，对周围环境的控制要求较严格，使得加工微小零件的成本较高。

综上所述，目前用于微加工的切削装置不是结构过于复杂，就是生产制造成本过高，而且操作时对环境要求较高，使得装配和调节都不太方便，无法满足大规模生产的要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种整体结构简单、制造成本低且容易实现操作的切削装置。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种切削装置，其特征在于：该切削装置包括有微粒刀、切削工作台、位于该工作台上方的微射流喷头和为所述微射流喷头提供喷射液体的液压装置；其中，所述切削工作台与所述微射流喷头之间做相对直线移动；所述微粒刀包括有刀本体和刀头，所述刀头外凸地设置于所述刀本体的外表面上，所述刀头的几何尺寸为10nm～1mm，所述刀本体内设置有能使该刀本体上的刀头始终朝下偏转的配重块；所述微射流喷头开设有可与所述液压装置的出液管路相连通的喷射腔，所述喷射腔的底部设置有喷射口，该喷射口形成环形流，所述微粒刀被所述环形流所捕获，并且，所述微粒刀的外径与所述环形流的内径相适配。

作为优选，所述切削工作台可以设置为做直线移动，所述微射流喷头设置为固定不动。

作为另一优选，所述切削工作台可以设置为固定不动，所述微射流喷头则设置为做直线移动。

作为再一优选，所述切削工作台和微射流喷头还可以设置为同时沿相反的方向做直线移动。

为了能够形成稳定的环形流，并同时方便加工和安装，作为优选，所述的微射流喷头包括有喷座和喷嘴，所述喷座开设有沿轴向贯穿的通孔，所述喷嘴连接于所述喷座的底部，所述喷嘴在对应所述通孔的位置开设有多个沿周向呈环形分布的喷射小孔，该多个喷射小孔形成了所述的喷射口。

作为另一种优选方案，本申请的切削装置还可以采用如下结构实现，其特征在于：该切削装置包括有微粒刀、切削工作台、位于该工作台上方的微射流喷头和为所述微射流喷头提供喷射液体的液压装置，其中，所述切削工作台与所述微射流喷头之间做相对直线移动；所述微粒刀包括有刀本体和刀头，所述刀头外凸地设置于所述刀本体的外表面上，所述刀头的几何尺寸为10nm～1mm；所述微射流喷头开设有可与所述液压装置的出液管路相连通的喷射腔，所述喷射腔的底部设置有喷射口，该喷射口形成环形流，所述环形流的内径与所述微粒刀的外径相适配；并且，所述微粒刀的重心线偏离于所述环形流的中心线设置，所述微粒刀和微射流喷头之间满足如下初始条件：

其中，上式中k为作用系数；r为所述微粒刀的重心到微射流在该微粒刀作用点之间的距离；ρ为微射流液体的密度；v₀为微射流在所述微射流喷头的喷射口处的速度；g为重力加速度；h为所述微射流喷头的底部到微射流与所述微粒刀接触点的高度；f为静摩擦系数；m为所述微粒刀的质量；θ为微射流对微粒刀垂直分力的作用点到圆心的连线与微粒刀的垂直方向外径之间的夹角。于是，在微粒刀做旋转运动的情况下，可以同时让工作台相对于微射流喷头做直线运动，从而通过微粒刀旋转实现切削加工。

作为优选，所述切削工作台可以做直线移动，所述微射流喷头固定不动。

作为另一优选，所述切削工作台可以固定不动，所述微射流喷头做直线移动。