[发明专利]一种微径金刚石球头铣刀竖直偏置校正方法

说明书

本发明公开了一种微径金刚石球头铣刀竖直偏置校正方法，涉及铣刀竖直偏置校正的技术领域，为了解决现有技术中竖直偏置校正方法存在精度不足的问题，本发明的步骤包括方形对刀块的粗加工、刀具水平偏置的粗略校正、刀具竖直偏置的粗略校正、方形对刀块的两轴联动超精密铣削加工、方形对刀块任一端面上下边沿X轴方向差值的试切标定、刀具Y向偏置方向及偏置量的计算、刀具Y向偏置量的校正和偏置校正后的试切验证；本发明的校正方法可以对超精密金刚石球头铣刀的竖直偏置进行精密校正，校正后铣刀竖直偏置误差可小于0.5μm，有助于推动我国多轴超精密铣削加工技术的发展。

技术领域

本发明涉及铣刀竖直偏置校正的技术领域，更具体的是涉及一种微径金刚石球头铣刀竖直偏置校正方法技术领域。

背景技术

近些年来，超精密加工技术迅速发展，面向微小复杂形状零件及各种微透镜阵列的超精密加工，超精密铣削加工技术在超精密加工技术领域中扮演着至关重要的角色，超精密铣削加工利用金刚石铣刀高速旋转实现材料去除，与超精密车削相比，其在保持较低表面粗糙度的前提下，可以加工各种形状的复杂结构零件，如球面、非球面微透镜阵列及复杂的自由曲面零件。

超精密铣削所加工的微小形状零件通常面向光学应用领域，对面型精度要求很高。超精密铣削加工时，机床轴系运动精度、铣刀制造精度以及铣刀定位精度等都会对超精密铣削加工的零件面型精度产生显著影响。铣刀竖直偏置误差是铣刀定位误差的重要因素之一，对非回转零件，铣刀竖直偏置误差会对零件几何特征的形位精度产生显著影响。

目前，有多种方法可以用于对铣刀竖直偏置进行校正，光学对刀仪在位观测方法是一种成熟的铣刀竖直偏置校正方法，其主要原理是事先对光学对刀仪的焦点高度进行精密标定，在实际工作中，调节对刀仪高度使其焦点与刀具前刀面对齐，则可直接确定刀具在机床坐标系中的位置，该方法方便高效，但精度不高，通常5-10μm；圆柱端面试切方法是一种对铣刀竖直偏置进行校正的高精度方法，该方法通过回转运动在圆柱端面试切出微圆，并在竖直坐标零位试切一条直线，利用读数显微镜离线观察试切图形，从而确定刀具竖直偏置，其精度较高，通常可以达到2μm；然而，当零件面型精度达到亚微米量级时，现有的竖直偏置校正方法存在精度不足的问题，不能满足加工要求。

为了解决现有技术中竖直偏置校正方法存在精度不足的问题，我们特征提出了一种微径金刚石球头铣刀竖直偏置校正方法。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决现有技术中竖直偏置校正方法存在精度不足的问题，本发明提供一种微径金刚石球头铣刀竖直偏置校正方法，采用独特的回转运动和直线运动的两轴联动加工平面，通过上下试切方法对金刚石球头铣刀的竖直偏置进行精密校正，利用球头铣刀切痕识别实现了铣刀竖直偏置误差的放大，从而显著提高了铣刀竖直偏置误差识别精度。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种微径金刚石球头铣刀竖直偏置校正方法，包括以下步骤：

步骤一：方形对刀件的粗加工，将毛坯件安装于机床的C轴上，然后在机床的铣削轴上安装硬质合金端铣刀，通过平面端铣的方式将毛坯加工制成截面为正方形的方形对刀件；其中，方形对刀块的有效长度为8-10mm，方形对刀块的截面边长为5-6mm。

步骤二：刀具水平偏置的粗略校正，分别测量方形对刀块两对相对面之间的距离，将测量结果取平均值得到方形对刀块的截面边长a，在机床铣削轴上安装微径金刚石球头铣刀，利用表面试切的方法确定刀心的X轴位置，并对刀具水平偏置进行粗略校正；

步骤二中，利用表面试切的方法确定刀心X轴位置的具体过程如下：将工件任意一端面摆动至与微径金刚石球头铣刀回转轴线垂直，并在工件端面上涂上油墨，移动机床的X轴，使微径金刚石球头铣刀接近工件表面后，保持机床的Y轴上下往复运动，移动机床的X轴直至铣刀在工件表面加工出细痕，根据方形对刀块的截面边长a及刀具回转半径r，确定刀具在机床坐标系下的X坐标为a/2+r，并在机床系统中进行记录；