一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置制造方法及图纸

一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置，涉及一种超精密三轴联动微铣削装置。为了解决目前无大口径KDP晶体元件表面微缺陷修复设备的问题。刀具移动部分布线板、刀具移动部分垫块及手动升降调整平台均固定在底部安装平板的上端面，刀具三轴联动平台固定在刀具移动部分垫块上，切屑收集总成与刀具三轴联动平台连接，刀具显微镜移动平台、手动升降调整平台及显微镜连接板由上至下依次连接，显微镜连接板与底部安装平板的上端面连接。本发明专利技术用于大口径KDP晶体元件表面微缺陷的超精密修复。

【技术实现步骤摘要】
一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置
本专利技术涉及一种超精密三轴联动微铣削装置。
技术介绍
目前，微铣削是一项重要的先进制造技术，在电子、生物、国防等领域中均有着重要作用。通常微铣削研究的对象是加工特征尺寸在微米至亚毫米量级、铣刀直径一般小于0.5_。然而，在该尺度下，传统的铣削加工参数以及加工工艺不再适合微铣削加工，例如，由于微铣刀直径很小，为了达到一定的线切削速度，往往需要微铣刀每分钟达到几万转的转速洞时，人几乎不能通过肉眼来看清回转过程中的刀刃，因此就很难通过肉眼来进行对刀操作以及实时观察、监控加工表面质量，显微镜辅助对刀和实时监控技术在微铣削中就显得非常重要。特别地，在核聚变点火装置中，如果大口径KDP晶体元件表面产生了微缺陷，它在后续高能激光打靶过程中快速增长，这极大的降低了 KDP晶体激光损伤阈值、缩短了晶体的使用寿命。采用微铣削的方法，用高速微铣刀对晶体表面微缺陷附近的晶体材料进行去除，形成一个特定的表面质量很高的微小三维形貌，从而能够提高微缺陷附近的激光损伤阈值、延长晶体光学元件使用性能与使用寿命。基于微机械修复方法，需要设计用于大口径KDP晶体表面微缺陷修复的专用设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决目前无大口径KDP晶体元件表面微缺陷修复设备的问题，进而提供一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置。本专利技术可实现对大口径晶体表面微缺陷附近材料的去除，使其成为形状规则的修复轮廓，在加工之前需要实现快速对刀，以及在加工过程中要能够对加工过程进行监控。本专利技术实现上述目的采取的技术方案是:一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置，所述具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置包括底部安装平板、手动升降调整平台、显微镜连接板、刀具显微镜移动平台、切屑收集总成、刀具三轴联动平台、刀具移动部分布线板及刀具移动部分垫块；刀具移动部分布线板、刀具移动部分垫块及手动升降调整平台均固定在底部安装平板的上端面，底部安装平板上沿其厚度方向加工有三个连接孔，三个连接孔均布设置在同一圆周上，刀具三轴联动平台固定在刀具移动部分垫块上，切屑收集总成与刀具三轴联动平台连接，刀具显微镜移动平台、手动升降调整平台及显微镜连接板由上至下依次连接，显微镜连接板与底部安装平板的上端面连接。本专利技术相对于现有技术的有益效果是:1、该装置能够实现微铣削刀具的高速转动，其最高转速达到80000rpm，回转精度优于Iym;同时还能实现微铣刀的超精密三轴联动，三轴联动的的行程为50mmX 50mmX 20mm,其单轴的定位精度优于±0.5 μ m,可实现微小特征尺寸塑性域的超精密铣削加工。2、该装置包含了监控显微镜及其三轴运动单元，监控显微镜运动的行程为20mmX 20mmX 10mm,其单轴的定位精度优于±1 μ m。能够实现加工前的快速对刀操作,在加工过程中能够对零件加工表面质量、刀具磨损情况等进行实时监控。3、该装置含有两个小型的高亮点光源(CCS点光源)，保证了加工过程中的照明需求，与常规光源相比，大大缩小了结构尺寸，使得整个装置结构紧凑。4、该装置包含了切屑收集部分，在加工过程中，所产生的切屑能够及时地被负压吸走，保证了整个装置不会被切屑污染。5、该装置整体结构紧凑，各部分的线缆布置清晰合理，整个装置加工运行安全可O综上，本专利技术可以实现微铣刀的高速旋转、高精度三轴联动加工、显微镜辅助对刀、实时监控、切削自动收集等功能，它可用于尺度为430mm X 430mm的大口径KDP晶体元件表面微缺陷修复。【附图说明】图1是本专利技术的具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置的整体结构主视图；图2是图1的俯视图；图3是刀具二轴联动平台的主视图；图4是图3的俯视图；图5是图3的左视图；图6是刀具三轴联动平台的轴测图；图7是刀具显微镜移动平台的主视图；图8是图7的俯视 图；图9是图7的左视图；图10是刀具显微镜移动平台的轴测图；图11是切屑收集总成的主视图；图12是图11的A-A剖视图；图13是图12的俯视图；图14是切屑收集总成的轴测图；图15是利用本专利技术的具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置铣削工件的原理图，图中水平箭头所示方向为工件进给方向，tc为理论切削厚度；图16是两刃铣刀刀尖运动轨迹示意图，图中标号64表示的是第一条刀刃，标号65表示的是第二条刀刃；图17是铣刀刀刃轨迹示意图。图中，电主轴1、电主轴夹具2、底部连接头3、切屑收集头4、光源支撑件5、底部平台总线卡6、Z轴连接件7、刀具XY总线卡8、刀具Z轴总线卡10、刀具运动Z轴单元11、刀具显微镜总线卡12、刀具显微镜小线卡13、刀具运动X轴单元14、夹具连接件16、底部安装平板17、手动升降调整平台18、刀具显微镜卡具19、显微镜连接板21、刀具显微镜大线卡23、刀具显微镜移动平台25、切屑收集总成26、刀具三轴联动平台28、电主轴总线卡31、刀具移动部分布线板32、刀具移动部分垫块33、刀具运动Y轴单元50、光源连接板51、光源夹具52、CCS点光源53、刀具显微镜Z轴单元54、刀具显微镜导轨连接件55、刀具显微镜XY轴单元56、金属软管57、金属软管接头58、锁紧螺母59、切屑收集安装件60、底部平台防护罩61、连接孔62、监控显微镜63、第一条刀刃64、第二条刀刃65。【具体实施方式】【具体实施方式】一:结合图1~图14说明，本实施方式的一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置，所述具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置包括底部安装平板17、手动升降调整平台18、显微镜连接板21、刀具显微镜移动平台25、切屑收集总成26、刀具三轴联动平台28、刀具移动部分布线板32及刀具移动部分垫块33 ；刀具移动部分布线板32、刀具移动部分垫块33及手动升降调整平台18均固定在底部安装平板17的上端面，底部安装平板17上沿其厚度方向加工有三个连接孔62，三个连接孔62均布设置在同一圆周上(用于将该装置安装于其它设备上)，刀具三轴联动平台28固定在刀具移动部分垫块33上，切屑收集总成26与刀具三轴联动平台28连接，刀具显微镜移动平台25、手动升降调整平台18及显微镜连接板21由上至下依次连接，显微镜连接板21与底部安装平板17的上端面连接。手动升降调整平台18为现有技术，其生产厂家为北京茂丰光电科技有限公司，型号为 MVS120-1A.【具体实施方式】二:结合图1及图3说明，本实施方式所述刀具三轴联动平台28包括电主轴1、电主轴夹具2、Z轴连接件7、刀具运动Z轴单元11、刀具运动Y轴单元50及刀具运动X轴单元14 ；Z轴连接件7、刀具运动Z轴单元11、刀具运动Y轴单元50及刀具运动X轴单元14由上至下依次连接，电主轴卡具2坐落在Z轴连接件7上且二者连接，电主轴I设置在电主轴卡具2内，电主轴I通过电主轴卡具2夹紧固定。刀具三轴联动平台28通过电主轴I的高速旋转实现了微铣削刀具的高速转动，以及微铣刀的高精度三轴联动。电主轴I最高转速达到80000rpm，回转精度优于I μ m ;三轴联动的行程为50mmX 50mmX 20mm,其单轴的定位精度优于±0.5μηι。所述电主轴I的轴线与水平面之间的夹角为α，α=45°。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置，其特征在于：所述具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置包括底部安装平板（17）、手动升降调整平台（18）、显微镜连接板（21）、刀具显微镜移动平台（25）、切屑收集总成（26）、刀具三轴联动平台（28）、刀具移动部分布线板（32）及刀具移动部分垫块（33）；刀具移动部分布线板（32）、刀具移动部分垫块（33）及手动升降调整平台（18）均固定在底部安装平板（17）的上端面，底部安装平板（17）上沿其厚度方向加工有三个连接孔（62），三个连接孔（62）均布设置在同一圆周上，刀具三轴联动平台（28）固定在刀具移动部分垫块（33）上，切屑收集总成（26）与刀具三轴联动平台（28）连接，刀具显微镜移动平台（25）、手动升降调整平台（18）及显微镜连接板（21）由上至下依次连接，显微镜连接板（21）与底部安装平板（17）的上端面连接。

【技术特征摘要】
1.一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置，其特征在于:所述具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置包括底部安装平板(17)、手动升降调整平台(18)、显微镜连接板(21)、刀具显微镜移动平台(25)、切屑收集总成(26)、刀具三轴联动平台(28)、刀具移动部分布线板(32)及刀具移动部分垫块(33)； 刀具移动部分布线板(32)、刀具移动部分垫块(33)及手动升降调整平台(18)均固定在底部安装平板(17)的上端面，底部安装平板(17)上沿其厚度方向加工有三个连接孔(62),三个连接孔(62)均布设置在同一圆周上，刀具三轴联动平台(28)固定在刀具移动部分垫块(33)上，切屑收集总成(26)与刀具三轴联动平台(28)连接，刀具显微镜移动平台(25)、手动升降调整平台(18)及显微镜连接板(21)由上至下依次连接，显微镜连接板(21)与底部安装平板(17)的上端面连接。2.根据权利要求1所述一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置，其特征在于:所述刀具三轴联动平台(28)包括电主轴(I)、电主轴夹具(2)、Z轴连接件(7)、刀具运动Z轴单元(11)、刀具运动Y轴单元(50)及刀具运动X轴单元(14) ；Z轴连接件(7)、刀具运动Z轴单元(11)、刀具运动Y轴单元(50)及刀具运动X轴单元(14)由上至下依次连接，电主轴卡具(2)坐落在Z轴连接件(7)上且二者连接，电主轴(I)设置在电主轴卡具(2)内，电主轴(I)通过电主轴卡具(2)夹紧固定。3.根据权利要求1或2所述一种具有微刀具监控能力的超精密三轴联动微铣削装置，其特征在于:所述刀具显微 镜移动平台(25)包括光源连接板(51)、刀具显微镜Z轴单元(54)、刀具显微镜导轨连接件(55)、刀具显微镜XY轴单元(56)、夹具连接件(16)、监控显微镜(63)、刀具显微镜卡具(19)和两个光源组件，每个光源组件包括光源支撑件(5)、光源夹具(52)及CCS点光源(53);夹具连接件(16)、光源连接板(51)、刀具显微镜XY轴单元(56)、刀具显微镜导轨连接件(55)及刀具显微镜Z轴单元(54)由上至下依次连接，刀具显微镜卡具(19)固定在夹具连接件(16)上，监控显微镜(63)装在刀具显微镜卡具(19)内并通过刀具显微镜卡具(19 )夹持固定，两个光源支撑件(50均与光源连接板(51)的上端面连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明君，肖勇，郭占玥，张文明，李旦，梁迎春，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：