[发明专利]一种微型超精密单点金刚石飞切机床

说明书

本发明公开了一种微型超精密单点金刚石飞切机床，包括机床隔振系统及设置在机床隔振系统上的床身、X轴进给系统、在位测量系统、主轴系统、工件、工件装夹系统和Z轴进给系统，X轴进给系统与Z轴进给系统安装于床身上，成T型布置，且X轴进给系统中线与Z轴进给系统中线相隔30mm，整机尺寸为500mm*620mm*500mm。主轴系统通过主轴定位块与主轴安装块调整位姿并安装于X轴进给系统的载物台上。主轴箱上安装有激光位移传感器，可以实现飞切机床的实时加工量的测量。本发明通过降低机床尺寸维度、创新机床设计方案有效的克服了传统飞切机床的不足，极大地避免了误差源的引入，提高了机床的加工精度，具有操作简单，智能化程度高的特点。

技术领域

本发明涉及超精密切削加工技术领域，具体涉及一种微型超精密单点金刚石飞切机床。

背景技术

超精密切削加工技术是从上世纪发展起来的先进制造技术,零件的加工精度取决于超精密机床的精度。超精密加工技术综合利用了测量、伺服控制、光学、环境控制、传感、液压等领域的尖端科技成果。

磷酸二氢钾晶体(KH2PO4)，简称KDP晶体，是一种典型的压电晶体，被广泛应用于声呐系统、激光惯性约束核聚变装置激光武器、大型固体激光器等光路系统中关键光学元件等高端前沿的设备和仪器中，具有重要战略地位。与此同时，KDP晶体在民用领域也是重要的压电换能器材料，市场广阔。然而，但该晶体具有材质软、易潮解、脆性高、各向异性、对温度变化敏感和易开裂等一系列不利加工的材料特性，使得大口径KDP晶体被国际光学界公认为是最难加工的激光光学元件之一。当采用传统的研磨、抛光方法进行加工时，极易导致磨粒嵌入，降低其加工表面质量。单点金刚石飞刀切削(SPDT)工艺是KDP晶体目前国际上公认的最理想的加工方式。

目前，超精密单点金刚石飞切机床存在床尺寸大、成本高、占地面积大、功耗严重、对使用环境要求较为严苛且不易维修和保养等问题。与此同时，由于在位测量系统的缺失，使得每加工一次工件就要取下来测量加工误差，不仅严重增加了工件加工时间，也引入了工件的装夹误差。目前飞切机床的结构大多采用立式飞切的结构，该种结构形式沉余冗杂，且有较多误差干扰源，极大地制约了飞切加工工艺的精度提升。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微型超精密单点金刚石飞切机床，解决现有技术导致的装夹误差、耗时较长的问题，同时具有结构简单紧凑、尺寸小的优点。

本发明通过下述技术方案实现：

一种微型超精密单点金刚石飞切机床，包括隔振系统、床身、X轴进给系统、在位测量系统、主轴系统、工件装夹系统和Z轴进给系统；

所述床身安装在隔振系统上，所述X轴进给系统和Z轴进给系统安装在床身上，所述X轴进给系统和Z轴进给系统分别用于实现X轴、Z轴方向的位移调节，所述X轴进给系统和Z轴进给系统均通过直线电机和光栅尺进行位移调节；

所述主轴系统包括主轴箱，所述主轴箱安装在X轴进给系统的X轴载物台上，所述主轴箱上设置有气浮主轴，所述气浮主轴的一端设置有飞切刀盘，所述飞切刀盘用于固定单点金刚石飞切刀具；

所述在位测量系统包括激光位移传感器，所述激光位移传感器安装于主轴箱上；

所述工件装夹系统安装在Z轴进给系统的Z轴载物台上，所述工件装夹系统用于安装工件。

本发明所述激光位移传感器为现有技术。

本发明的工作原理如下：

气浮主轴采用多空质气浮支撑由永磁同步电机驱动带动飞切刀盘转动，X轴进给系统与Z轴进给系统均采用复合节流磁预载支撑方式，由直线电机与光栅尺形成闭环驱动，完成X向直线运动；工件架坐落于Z轴载物平台上完成Z向的直线运动；通过X轴载物台与Z轴载物台的联动配合完成切削进给。