[发明专利]一种微纳观尺度微小孔加工机床

说明书

本发明公开了一种微纳观尺度微小孔加工机床，包括机床底座、钻削装置、多自由度工作台系统、微纳观显微视频系统及控制系统，多自由度工作台系统设置在机床底座上，多自由度工作台系统包括工作台及工作台驱动装置；钻削装置设置在工作台的上方；微纳观显微视频系统设置在机床底座上且位于多自由度工作台系统一侧，微纳观显微视频系统用于对工作台上的工件加工过程进行图像采集分析并将采集分析数据传输至控制系统。本发明采用微纳观显微视频系统对工作台上的工件加工过程进行图像采集分析并及时将采集分析数据传输至控制系统，控制系统根据所采集的工件加工信息对钻削装置和多自由度工作台系统作出操控指令，提高了加工精度和成品质量。

技术领域

本发明属于孔加工机械设备技术领域，尤其涉及一种微纳观尺度微小孔加工机床。

背景技术

孔加工在机械加工中占有很大的比重，据统计孔加工约占机械加工的30％，占总加工时间的20％。随着航空、电子、仪器仪表、精密机械和自动控制等科学技术和工业生产的高速发展，微小孔的应用范围越来越广，其加工要求也逐渐严格。

在孔加工中，微小孔加工最为困难，而微小孔的深孔加工更是难上加难，一般工程上把径在3mm以下的孔称为微小孔，孔深与孔径之比在5以上的孔称为深孔。目前国内外可用于微孔加工的方法有很多，如激光束、电子束、离子束和电火花，但由于加工成本和加工质量等原因，应用最广泛、实用性最强的仍是钻削加工，特别在电子、精密机械、仪器仪表等行业，更是备受关注。现有的微小孔钻削加工存在以下问题：微小钻头刚度低，入钻位置易偏移，严重影响入钻位置精度进而影响尺寸和形状精度；因孔径很小，故排屑困难，易造成切屑堵塞，增加刀具的发热和磨损；普通钻床的轴向钻削力相对较大，出口处毛刺相对较高，而且其转速也不适应微小孔径的加工，要获得一定的切削速度，必须配以相应的高速主轴，制作成本大大提高。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种加工尺寸精度高、表面质量好的微纳观尺度微小孔加工机床。

本发明所采用的技术方案为：

一种微纳观尺度微小孔加工机床，包括机床底座、钻削装置、多自由度工作台系统、微纳观显微视频系统以及控制系统，所述多自由度工作台系统设置在机床底座上，多自由度工作台系统包括用于放置工件的工作台以及带动工作台运动的工作台驱动装置，所述工作台驱动装置包括带动工作台沿X轴做直线运动的工作台X向驱动机构、带动工作台沿Y轴做直线运动的工作台Y向驱动机构以及带动工作台绕Y轴摆动的工作台摆动驱动机构；钻削装置设置在工作台的上方，所述钻削装置包括钻头部、带动钻头部沿X轴做直线运动的钻头X向驱动机构以及带动钻头部摆动的钻头摆动驱动机构；微纳观显微视频系统设置在机床底座上，且微纳观显微视频系统设置在多自由度工作台系统一侧，微纳观显微视频系统用于对工作台上的工件加工过程进行图像采集分析并及时将采集分析数据传输至控制系统；控制系统用于实时控制工作台X向驱动机构、工作台Y向驱动机构、工作台摆动驱动机构、钻头X向驱动机构以及钻头摆动驱动机构的动作。

所述钻头摆动驱动机构包括第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第一转轴、第二转轴及第三转轴，第一机械臂的顶端与钻头X向驱动机构相连，第一机械臂的底端通过第一转轴与第二机械臂的一端转动连接，第二机械臂的另一端通过第二转轴与第三机械臂的一端转动连接，第三机械臂的另一端通过第三转轴与钻头部转动连接；所述钻头摆动驱动机构还包括第一伺服电机、第二伺服电机、第三伺服电机、第一谐波减速器和第二谐波减速器，第一伺服电机的输出轴通过第一谐波减速器与第一转轴相连，第二伺服电机的输出轴通过第二谐波减速器与第二转轴相连，第三伺服电机的输出轴通过第三谐波减速器与第三转轴相连；所述第一、第二、第三转轴上均设置有角度传感器。