声发射飞刀切削微结构对刀装置及方法，本发明专利技术具体涉及的是金刚石飞刀切削进行亚微米级精度对刀的实验装置及方法。本发明专利技术的目的是为了解决金刚石尖刀飞刀切削高精度微米级线性三维微结构对刀精度低、自动化程度低的问题，提供一种声发射飞刀切削微结构对刀装置及方法。它包括声发射传感器、信号放大器、信号采集处理器、计算机、自主编写的实时信号监测程序、专用工件装卡平台、金刚石飞刀、飞刀盘。本发明专利技术通过声发射检测切削信号，可以达到亚微米的对刀精度，保证了金刚石尖刀飞切几何尺寸为10μm以下高精度线性三维微结构的可行性。适用于飞刀切削高精度微米级线性三维微结构表面对刀问题。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术适用于飞刀切削高精度微米级线性三维微结构表面对刀问题的解决，具体涉及的是金刚石飞刀切削进行亚微米级精度对刀的实验装置及方法。
技术介绍
高精度微米级线性三维微结构表面是指具有规律周期阵列及高深宽比几何形状，并能够实现光学、机械、物理、生物等特定功能的微小结构性表面。具有微结构表面的光学元件均具有体积小、低功耗、携带方便及集成性好等优点，目前已经成为制造微小光电及通讯产品的关键元器件。通常对于高精度微米级通常为ΙΟμπι以下线性三维微结构的制造方法主要为MEMS技术光刻技术、蚀刻技术、沉积和影像蚀刻技术等和能量辅助加工技术激光束加工、离子束加工、电子束加工等。但是上述技术普遍存在着加工精度差、生产效率低、制造成本高的问题；同时受被加工基板材料的限制，多数都只能在半导体材料上进行周期性微结构阵列的加工，因此限制了新型聚合物、金属合金等高性能新材料的应用。与MEMS技术和能量辅助加工技术相比，超精密金刚石飞刀切削技术以其确定性的加工特征具有很多优势，比如能够加工真正的三维结构，加工零件的成型精度达亚微米级，表面粗糙度Ra达到nm量级，能够加工大深宽比的结构以及适合于多种材料的加工等。完成I μπι以下精度的对刀，是应用金刚石飞刀切削加工高精度微米级线性三维微结构表面前的必要任务，其精度直接决定了是否可以完成微米级尺度三维微结构的加工，因此寻求合适的刀具对刀方法，提高堆高精度，减少对刀误差，是保证金刚石飞刀切削高精度三维微结构阵列顺利进行，提高加工精度、经济效益，降低成本的有效方法。在超精密机械加工中，常用的对刀方法包括手动对刀、自动对刀、光学对刀等。手动对刀原理简单、易于操作并且适用广泛，如，试切法，塞尺对刀法，千分表对刀法，转接对刀法等，但其对刀精度较低，无法满足飞刀切削高精度微米级线性三维微结构。目前的自动化对刀方法，如，对刀仪对刀法等，虽然对刀效率较高，但结构复杂，也很难达到超精密加工的要求。光学对刀方法，如，基于图像处理的双CCD对刀装置，系统复杂，装置柔性差，成本较高，并不能满足金刚石飞刀飞切高精度微米级线性三维微结构的加工要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决金刚石飞刀切削高精度微米级线性三维微结构对刀精度低、自动化程度低的问题，提供一种。，包括:声发射传感器、信号放大器、信号采集处理器、计算机及显示器、工件装卡平台、机床旋转轴、金刚石飞刀和飞刀盘。工件通过装卡平台固定。声发射传感器安装在工件底部或者侧面，为保证信号传递效率，在传感器与工件间涂抹凡士林。声发射传感器依次与信号放大器、内置信号采集卡的计算机相连接，通过自主编写的软件程序，在显示器上实时显示声发射信号，检测金刚石飞刀与工件接触情况。金刚石飞刀通过飞刀盘与机床旋转轴相连。对声发射信号的采集、分析和存储工作在计算机上完成，并通过显示器显示实时声发射信号，同时还可以对信号进行储存。本专利技术相对于现有技术具有如下有益效果:本专利技术通过声发射检测切削信号，可以达到亚微米的对刀精度，是其他方法所不能完成的，保证了金刚石飞刀飞切几何尺寸为1ym以下高精度线性三维微结构的可行性；具有安装方便快捷，成本低廉，结构装置柔性强，对刀精度高，自动化程度高等优势；本专利技术在完成亚微米级精度对刀的同时，通过声发射监测信号，还可以分析飞刀切削状态和金刚石飞刀刀尖磨损情况。【附图说明】图1是本专利技术的的结构示意图。【具体实施方式】【具体实施方式】一、结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的声发射飞刀切削微结构对刀装置，它包括:机床Y向导轨1，机床旋转轴2，配重块3，飞刀盘4，金刚石飞刀5，声发射传感器7，专用工件装卡平台8，机床Z向导轨9，信号放大器10，内置信号采集卡的计算机11和显示器。内置信号采集卡的计算机11和显示器，所述内置信号采集卡的计算机11的显示信号输出端与显示器的显示信号输入端连接；金刚石飞刀5的刀柄固定在飞刀盘4的下表面；飞刀盘4的侧面固定在机床旋转轴2的一端；机床旋转轴2的另一端固定在机床Y向导轨I的侧面，机床旋转轴2在机床Y向导轨I上竖直的上下移动；机床Y向导轨I下端固定在机床Z向导轨9上，机床Y向导轨I能够在机床Z向导轨9上水平的前后移动，机床Z向导轨9和机床Y向导轨I配合带动旋转轴完成Z向、Y向移动；工件装卡平台8位于金刚石飞刀5的下方；工件装卡平台8用于放置工件6 ;声发射传感器7嵌入并固定在工件装卡平台8上，所述声发射传感器7的声音信号输出端连接信号放大器10的声音信号输入端；信号放大器10的放大后信号输出端连接内置信号采集卡的计算机11的声音信号输入端。计算机内部装有信号采集卡和处理器，同时通过计算机程序，完成对声发射信号的实时采集、记录和储存，并在显示器上显示放大的实时信号。【具体实施方式】二、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的声发射飞刀切削微结构对刀装置进一步限定，本实施方式中，它还包括配重块3，所述配重块3固定在飞刀盘4的上表面，配重块3用于调整旋转系统的动平衡。【具体实施方式】三、本实施方式是对【具体实施方式】一所述的声发射飞刀切削微结构对刀装置进一步限定，本实施方式中，声发射传感器7通过凡士林嵌固在工件装卡平台8上，但不要影响加工过程。【具体实施方式】四、基于【具体实施方式】一所述的声发射飞刀切削微结构对刀装置的方法，它由以下步骤实现:步骤一、将工件6放置在工件装卡平台8上，手动旋转机床旋转轴2使金刚石飞刀5刀尖与工件6表面垂直，手动竖直方向进给至观察极限后，停止竖直方向进给，进行精确对刀；步骤二、将机床旋转轴2旋转速度设为工作状态，同时用声发射传感器7实时监测；继续手动竖直方向进给，每次进给10 μ m，观察显示器信号变化，每完成一次进给后停留5秒钟，消除声发射传感器7的信号延迟，连续进给M次，M为正整数；然后改为每次进给I当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
声发射飞刀切削微结构对刀装置，它包括内置信号采集卡的计算机(11)和显示器，所述内置信号采集卡的计算机(11)的显示信号输出端与显示器的显示信号输入端连接；其特征是：它还包括声发射传感器(7)、信号放大器(10)、机床Y向导轨(1)、机床Z向导轨(9)、工件装卡平台(8)、金刚石飞刀(5)、飞刀盘(4)和机床旋转轴(2)；金刚石飞刀(5)的刀柄固定在飞刀盘(4)的下表面；飞刀盘(4)的侧面固定在机床旋转轴(2)的一端；机床旋转轴(2)的另一端固定在机床Y向导轨(1)的侧面，机床旋转轴(2)在机床Y向导轨(1)上竖直的上下移动；机床Y向导轨(1)下端固定在机床Z向导轨(9)上，机床Y向导轨(1)能够在机床Z向导轨(9)上水平的前后移动；工件装卡平台(8)位于金刚石飞刀(5)的下方；工件装卡平台(8)用于放置工件(6)；声发射传感器(7)嵌入并固定在工件装卡平台(8)上，所述声发射传感器(7)的声音信号输出端连接信号放大器(10)的声音信号输入端；信号放大器(10)的放大后信号输出端连接内置信号采集卡的计算机(11)的声音信号输入端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：郭兵，刘晓亮，赵清亮，
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
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