[发明专利]基于锁相放大的微纳切削刀具切削刃轮廓原位测量方法

权利要求书

1.一种基于锁相放大的微纳切削刀具切削刃轮廓原位测量方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、离线评定参考结构；所述参考结构是由集成力传感器的两轴快速刀具伺服机构驱动微纳切削刀具加工得到的微纳结构，使用微纳形貌测量仪器测量所述参考结构的轮廓曲线e(x)/e(y)；

S2、在机原位测量刀具轮廓；基于集成力传感器的两轴快速刀具伺服的力闭环反馈，控制刀具尖端沿X/Y方向对所述参考结构进行扫描，得到刀具扫描轨迹m(x)/m(y)；

S3、根据离线测量的参考结构的轮廓曲线e(x)/e(y)和在机扫描得到的刀具扫描轨迹m(x)/m(y)计算刀具切削刃圆弧轮廓形状t(x)＝m(x)-e(x)/t(y)＝m(y)-e(y)。

2.如权利要求1所述的基于锁相放大的微纳切削刀具切削刃轮廓原位测量方法，其特征在于，S2中，所述力闭环反馈为基于锁相放大的力闭环反馈，控制方式具体包括：

S21、通过信号发生器发送一个正弦振荡信号驱动两轴快速刀具伺服的压电陶瓷驱动器；

S22、将力传感器检测的接触力信号经过电荷放大器放大，输送到锁相放大器；

S23、将锁相放大器的参考频率设为所述正弦振荡信号的频率，从而锁相放大器的输出为该振荡频率下的接触力的放大信号；

S24、将所述接触力的放大信号输入到PID控制器当中，实现闭环控制。

3.如权利要求1或2所述的基于锁相放大的微纳切削刀具切削刃轮廓原位测量方法，其特征在于，S2中，控制刀具尖端沿X/Y方向对所述参考结构进行扫描，得到刀具扫描轨迹m(x)/m(y)具体包括：

S25、基于锁相放大的力闭环反馈控制保持刀具尖端与工件表面之间X/Z向接触力的恒定，从而驱动两轴快速刀具伺服机构使刀具沿着所述参考结构的表面轮廓进行扫描；

S26、由X/Y向的位移传感器采集刀具在X/Y方向的扫描位移，并由集成在两轴快刀伺服中的Z向电容式位移传感器采集Z方向的跟踪位移，结合X/Y方向的扫描位移和Z方向的跟踪位移，得到刀具扫描轨迹m(x)/m(y)。

4.如权利要求3所述的基于锁相放大的微纳切削刀具切削刃轮廓原位测量方法，其特征在于，S1中，所述微纳形貌测量仪器为接触式探针轮廓仪。

5.如权利要求4所述的基于锁相放大的微纳切削刀具切削刃轮廓原位测量方法，其特征在于，S1中，所述微纳结构为包含参考尖端的微纳结构。