[发明专利]一种基于复合切削的超精密加工方法及超精密加工装置

权利要求书

1.一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.开启冷却液，利用硬质合金刀具对工件进行精密车削，把工件表面切平；

S2.开启超声波椭圆振动装置，由超声波椭圆振动装置带动金刚石刀具发生周期性椭圆振动，进行超声波椭圆振动切削；同时利用低温微量润滑装置对金刚石刀具的刀尖喷射冷却液，实现冷却和润滑作用；利用金刚石刀具对硬质合金切平工件进行半精密车削；

S3.开启超声波椭圆振动装置，由超声波椭圆振动装置带动金刚石刀具发生周期性椭圆振动，进行超声波椭圆振动切削；同时利用低温微量润滑装置对金刚石刀具的刀尖喷射冷却液，实现冷却和润滑作用；利用金刚石刀具对半精密车削工件进行精密加工，最终完成精加工。

2.根据权利要求1所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，所述S1中，设置硬质合金刀具的精密车削参数为：轴转速为500r/min，进给量为20μm/r，切削深度为10μm。

3.根据权利要求1所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，所述S2中，设置超声波椭圆振动平行刀尖轴向振动为0.1μm，垂直刀尖纵向振动为2μm，振动频率为100KHz。

4.根据权利要求3所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，所述S2中，设置金刚石刀具的半精密车削参数为：主轴转速为30r/min-40r/min，进给量为10μm/r-20μm/r，切削深度为10μm-20μm。

5.根据权利要求1所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，所述S3中，设置超声波椭圆振动平行刀尖轴向振动为0.1μm，垂直刀尖纵向振动为2μm，振动频率为100KHz。

6.根据权利要求4所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，所述S3中，设置金刚石刀具的精密车削车参数为：主轴转速为30r/min-40r/min，进给量为5μm/r-10μm/r，切削深度为3μm-5μm。

7.根据权利要求1所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，在S1步骤之前，还包括：预热超精密加工机床，保障在切削过程的环境温度控制在20±2℃、湿度控制在40％-60％、以及洁净度控制在1000级以上。

8.根据权利要求1所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，在S3步骤之后，还包括：取下工件，用丙酮、酒精进行超声波清洗，吹干保存，得到超精密工件表面样品。

9.一种超精密加工装置，用于实现权利要求1-8任一项所述的一种基于复合切削的超精密加工方法，其特征在于，包括超精密加工机床、硬质合金切削机构和金刚石切削机构；工作状态下，硬质合金切削机构先安装在超精密加工机床上进行加工，再将金刚石切削机构取代硬质合金切削机构继续进行加工；

所述硬质合金切削机构包括硬质合金刀具和刀架，所述刀架安装在超精密加工机床床身(1)的Z轴(16)导轨上，所述硬质合金刀具安装在刀架上；

所述金刚石切削机构包括超声波椭圆振动装置(9)和低温微量润滑装置(8)；

所述超声波椭圆振动装置(9)通过调高装置(17)安装在超精密加工机床床身(1)的Z轴(16)导轨上，调高装置(17)的固定端安装在超精密加工机床床身(1)上，调高装置的升降端安装有超声波椭圆振动装置(9)；超声波椭圆振动装置(9)上用于安装金刚石刀具(7)；

所述低温微量润滑装置(8)安装在超精密加工机床床身(1)的Z轴(16)导轨上，低温微量润滑装置(8)的喷嘴(6)对准金刚石刀具(7)的刀尖部位；

所述超精密加工机床床身(1)的主轴(3)上安装纯铁工件(5)。

10.根据权利要求9所述的一种超精密加工装置，其特征在于，还包括压缩气体储罐(12)和气管(10)，所述压缩气体储罐(12)内用于存储压缩气体；所述气管(10)的一端连接压缩气体储罐(12)的输出端、气管(10)的另一端连接至低温微量润滑装置(8)的输入端；所述压缩气体储罐(12)的输出端设有减压阀(11)。