一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法技术

本发明专利技术公开了一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法，所述方法包括如下步骤：(1)搭建微去除逼近系统；(2)将微径铣刀按相位标记装入定相装置中进行逼近旋转运动；(3)定位横向去除位置；(4)进行逼近粗动进给；(5)进行微进给运动，并由控制系统监视微扭力传感器的输出，一经检测到微力信号，则完成此次逼近，将微径铣刀转至去除相位，启动精密去除旋转电机，实现微去除程序；(6)未能实现逼近，则退回初始位置，再启动纵向宏动精密运动平台进行柔性铰链微动工作台一半行程的粗动进给，之后再次启动(4)的过程，直至逼近成功。本发明专利技术可实现修正过程的弱刚度逼近及修正过程的大刚度去除，从而实现高分辩力高精度的修正微去除。

【技术实现步骤摘要】
一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法
本专利技术属于刀具制造
，涉及一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法。
技术介绍
对于复杂微小金属零件的超精密铣削加工，要实现纳米级的加工表面粗糙度，目前的技术现状下只能采用单晶金刚石微径铣刀才能满足表面粗糙度的加工技术指标要求。同时，为了控制表面残留应力，切削过程中应尽量降低切削变形，由此刀具前角需要0°或正前角。考虑到单晶金刚石的超高硬度而难于加工的特性，通常情况下为了降低制备难度，单晶金刚石微径铣刀前角采用0°。在实际的刀具制备过程中，0°前角在钨钢铣刀柄上实现，即钨钢铣刀柄端部的中心对称面处切一个通槽以放置金刚石薄片，如图1所示。由于钨钢铣刀柄端部的中心对称面处有偏置的通槽，导致端部处存在质量偏心，该质量偏心会使高速旋转的微径铣刀产生离心力。当金刚石微径铣刀工作转速在10000～20000rpm或以上时，离心力引起的自激振动已经难以忽略，尤其对铣削加工表面粗糙度会带来明显的负面影响，所以需要采用专业仪器设备对制备的金刚石微径铣刀不平衡偏心量进行校准、修正。修正方法通常是：先把金刚石微径铣刀安装到高速气浮主轴，用CB-8802测量读取微径铣刀不平衡量与对应的相位信息，并存储；从高速气浮主轴拆下金刚石微径铣刀，重新安装到精密电控旋转台的弹簧夹头上，把存储信息同步转递给精密旋转台电机的控制器以精确定位不平衡量的相位，然后CCD光学监控系统配合进行粗对刀过程，之后，工控机配合运动控制器控制力伺服宏微超精密运动机械进行表面微力逼近(类似原子力显微镜的样品表面逼近过程)，进而根据“工艺参数”设定相应的去除力及去除时间，自动计算修正量，最终自动完成不平衡量的铣磨修正。通过理论计算，要实现理想的微径铣刀动平衡修正，不平衡量的修正精度优于0.002g，相位角度精度优于1度，金刚石小磨头进行修正的磨削深度优于亚微米量级。这里的技术难点是：金刚石小磨头，如何“无损”逼近去除部位，以保证实现亚微米的高精度的去除过程。为简化结构，这里存在一个矛盾点：“无损”逼近，需要一种微力的弱刚度系统，以实现“无损”地逼近待去除对象表面，而去除过程则需要一个相对高的刚度系统以保证去除精度与效率。如何解决这一矛盾，是实现微径铣刀不平衡量修正的微去除的关键，所以需要一种可以解决这一矛盾的微径铣不平衡量修正的微去除逼近方法。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述矛盾，本专利技术提供了一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法，包括如下步骤：(1)搭建微去除逼近系统：所述微去除逼近系统包括系统基础平台、旋转定位及旋转逼近装置、修正去除装置三部分；所述旋转定位及旋转逼近装置包括旋转定位及旋转逼近支撑架体、旋转定位及旋转逼近电机、微扭力传感器；所述旋转定位及旋转逼近支撑架体固定在系统基础平台上；所述旋转定位及旋转逼近电机设置在旋转定位及旋转逼近支撑架体上，用于定位去除修正相位及微扭力逼近测试；所述旋转定位及旋转逼近电机与微扭力传感器组成定相装置；所述微扭力传感器设置在旋转定位及旋转逼近电机上，用于逼近时微力检测，微扭力传感器上带有弹簧夹头，弹簧夹头上装夹待修正的金刚石微铣刀(被去除修正对象)；所述修正去除装置包括横向精密运动平台、纵向宏动精密运动平台、柔性铰链微动工作台、精密去除旋转电机、金刚石小磨头和显微视觉系统；所述横向精密运动平台设置在系统基础平台上，用于调整横向去除修正位置；所述纵向宏动精密运动平台设置在横向精密运动平台上，用于去除时的宏动定位，纵向宏动精密运动平台的竖直方向装有显微视觉系统；所述柔性铰链微动工作台设置在纵向宏动精密运动平台上，用于去除修正时高刚度精密微动进给；所述精密去除旋转电机设置在柔性铰链微动工作台上，精密去除旋转电机上带有气动夹头，气动夹头上装夹金刚石小磨头(去除修正工具)；(2)将确定去除量的待修正的金刚石微铣刀，按相位标记装入旋转定位及旋转逼近电机与微扭力传感器组成的定相装置中，由旋转定位及旋转逼近电机带动微扭力传感器和待修正的金刚石微铣刀进行逼近旋转运动；(3)由横向精密运动平台做横向调整，定位横向去除位置；(4)由纵向宏动精密运动平台带动柔性铰链微动工作台、精密去除旋转电机、金刚石小磨头，进行金刚石小磨头对待修正的金刚石微铣刀的逼近粗动进给，由显微视觉系统观察直至目视接近时(一般小于1mm距离)；(5)启动柔性铰链微动工作台进行微进给运动，并由控制系统监视微扭力传感器的输出，一经检测到微力信号(约为20μNm)，则完成此次逼近，此时由旋转定位及旋转逼近电机将待修正的金刚石微铣刀转至去除相位，启动精密去除旋转电机去除磨削，由柔性铰链微动工作台进给实现微去除程序，其中：逼近测力方向与去除磨削方向的正交；(6)在柔性铰链微动工作台的精密进给行程中未能实现逼近，则柔性铰链微动工作台退回初始位置，再启动纵向宏动精密运动平台进行柔性铰链微动工作台一半行程的粗动进给，之后再次启动(4)的过程，直至逼近成功。相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：本专利技术中，逼近测力方向与去除磨削方向的正交(垂直)，可以同时实现修正过程的弱刚度逼近及修正过程的大刚度去除要求，从而实现高分辩力高精度的修正微去除。附图说明图1为钨钢铣刀柄与天然金刚石薄片；图2为微径铣刀动平衡修正系统的结构示意图；图3为微径铣刀动平衡修正系统的结构简图；图4为修正后的微径铣刀。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。本专利技术提供了一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近系统，如图2和3所示，所述微去除逼近系统包括系统基础平台1、旋转定位及旋转逼近装置、修正去除装置三部分；所述旋转定位及旋转逼近装置包括旋转定位及旋转逼近支撑架体2、旋转定位及旋转逼近电机3、微扭力传感器4；所述旋转定位及旋转逼近支撑架体2固定在系统基础平台1上；所述旋转定位及旋转逼近电机设置3在旋转定位及旋转逼近支撑架体2上，用于定位去除修正相位及微扭力逼近测试；所述旋转定位及旋转逼近电机3与微扭力传感器4组成定相装置；所述微扭力传感器4设置在旋转定位及旋转逼近电机3上，用于逼近时微力检测，微扭力传感器4上带有弹簧夹头，弹簧夹头上装夹待修正的金刚石微铣刀5(被去除修正对象)；所述修正去除装置包括横向精密运动平台6、纵向宏动精密运动平台7、柔性铰链微动工作台8、精密去除旋转电机9、金刚石小磨头10和显微视觉系统；所述横向精密运动平台6设置在系统基础平台1上，用于调整横向去除修正位置；所述纵向宏动精密运动平台7设置在横向精密运动平台6上，用于去除本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：/n(1)搭建微去除逼近系统：/n所述微去除逼近系统包括系统基础平台、旋转定位及旋转逼近装置、修正去除装置三部分；/n所述旋转定位及旋转逼近装置包括旋转定位及旋转逼近支撑架体、旋转定位及旋转逼近电机、微扭力传感器；/n所述旋转定位及旋转逼近支撑架体固定在系统基础平台上；/n所述旋转定位及旋转逼近电机设置在旋转定位及旋转逼近支撑架体上，用于定位去除修正相位及微扭力逼近测试；/n所述旋转定位及旋转逼近电机与微扭力传感器组成定相装置；/n所述微扭力传感器设置在旋转定位及旋转逼近电机上，用于逼近时微力检测，微扭力传感器上带有弹簧夹头，弹簧夹头上装夹待修正的金刚石微铣刀；/n所述修正去除装置包括横向精密运动平台、纵向宏动精密运动平台、柔性铰链微动工作台、精密去除旋转电机、金刚石小磨头和显微视觉系统；/n所述横向精密运动平台设置在系统基础平台上，用于调整横向去除修正位置；/n所述纵向宏动精密运动平台设置在横向精密运动平台上，用于去除时的宏动定位，纵向宏动精密运动平台的竖直方向装有显微视觉系统；/n所述柔性铰链微动工作台设置在纵向宏动精密运动平台上，用于去除修正时高刚度精密微动进给；/n所述精密去除旋转电机设置在柔性铰链微动工作台上，精密去除旋转电机上带有气动夹头，气动夹头上装夹金刚石小磨头；/n(2)将确定去除量的待修正的金刚石微铣刀，按相位标记装入旋转定位及旋转逼近电机与微扭力传感器组成的定相装置中，由旋转定位及旋转逼近电机带动微扭力传感器和待修正的金刚石微铣刀进行逼近旋转运动；/n(3)由横向精密运动平台做横向调整，定位横向去除位置；/n(4)由纵向宏动精密运动平台带动柔性铰链微动工作台、精密去除旋转电机、金刚石小磨头，进行金刚石小磨头对待修正的金刚石微铣刀的逼近粗动进给，由显微视觉系统观察直至目视接近时；/n(5)启动柔性铰链微动工作台进行微进给运动，并由控制系统监视微扭力传感器的输出，一经检测到微力信号，则完成此次逼近，此时由旋转定位及旋转逼近电机将待修正的金刚石微铣刀转至去除相位，启动精密去除旋转电机去除磨削，由柔性铰链微动工作台进给实现微去除程序，其中：逼近测力方向与去除磨削方向的正交；/n(6)在柔性铰链微动工作台的精密进给行程中未能实现逼近，则柔性铰链微动工作台退回初始位置，再启动纵向宏动精密运动平台进行柔性铰链微动工作台一半行程的粗动进给，之后再次启动(4)的过程，直至逼近成功。/n...

【技术特征摘要】
1.一种微径铣刀不平衡量修正的微去除逼近方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
(1)搭建微去除逼近系统：
所述微去除逼近系统包括系统基础平台、旋转定位及旋转逼近装置、修正去除装置三部分；
所述旋转定位及旋转逼近装置包括旋转定位及旋转逼近支撑架体、旋转定位及旋转逼近电机、微扭力传感器；
所述旋转定位及旋转逼近支撑架体固定在系统基础平台上；
所述旋转定位及旋转逼近电机设置在旋转定位及旋转逼近支撑架体上，用于定位去除修正相位及微扭力逼近测试；
所述旋转定位及旋转逼近电机与微扭力传感器组成定相装置；
所述微扭力传感器设置在旋转定位及旋转逼近电机上，用于逼近时微力检测，微扭力传感器上带有弹簧夹头，弹簧夹头上装夹待修正的金刚石微铣刀；
所述修正去除装置包括横向精密运动平台、纵向宏动精密运动平台、柔性铰链微动工作台、精密去除旋转电机、金刚石小磨头和显微视觉系统；
所述横向精密运动平台设置在系统基础平台上，用于调整横向去除修正位置；
所述纵向宏动精密运动平台设置在横向精密运动平台上，用于去除时的宏动定位，纵向宏动精密运动平台的竖直方向装有显微视觉系统；
所述柔性铰链微动工作台设置在纵向宏动精密运动平台上，用于去除修正时高刚度精密微动进给；
所述精密去除旋转电机设置在柔性铰链微动工作台上，精密去除旋转电机上带有气动夹头，气动夹头上装夹金刚石小磨头；
(2)将确定去除量的待修正的金刚石微铣刀，按相位标记装入旋转定位及旋转逼近电机与微扭力传感器组成的定相装置中，由旋转定位及旋转逼近电机带动微扭力传感器和待修正的金刚石微铣刀进行逼近旋转运动；
(3)由横向精密运动平台做横向调整，定位横向去除位置；
(4)由纵向宏动精密运动平台带动柔性铰链微动工作台、精密去除旋转电机、金刚石小磨头，进行金刚石小磨头对待修正的金刚石微铣刀的逼近粗动进给，由显微视觉系统观察直至目视接近时...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵学森，胡振江，宗文俊，孙涛，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23