[发明专利]一种高精度单晶金刚石刀具刃磨装置及刃磨方法

说明书

本发明涉及一种高精度单晶金刚石刀具刃磨装置及刃磨方法，包括基座和主轴部件，基座上表面安装有作横向运动的进给导轨、作纵向运动的往复导轨，往复导轨的工作台面内嵌设有回转工作台，进给导轨的工作台面上安装有实现主轴部件作上下摆动的主轴俯仰部件，主轴俯仰部件朝向回转工作台的侧面安装有主轴升降部件，主轴部件安装在主轴升降部件上，回转工作台的工作台面固定有刀架部件，往复导轨上设有相机系统。本发明采用一种全新的结构布局形式和动力驱动方式，既提高了设备的操作便捷性，又可提高设备的加工精度和工作稳定性，不论是装夹刀具还是转动主轴俯仰部件的手轮，都在操作人员可以轻松触及到的范围内。

技术领域

本发明涉及精密加工装备技术领域，尤其是一种高精度单晶金刚石刀具刃磨装置及刃磨方法。

背景技术

随着国内航空航天、医学、汽车等领域的快速发展，对机械加工精度要求越来越高，而原有的高速钢、硬质合金刀具已渐渐不能满足加工的要求，这就使得具有更高硬度、性能更优越的金刚石刀具的使用场合和市场规模日益增加，在机械加工领域占有非常重要的地位。

金刚石刀具多用于精密级及以上精度的零件加工中，其中超精密加工更注重使用高精度的单晶金刚石刀具。一把高质量的金刚石刀具的生产，除了需要成熟的刀具制造工艺，更离不开高精度的、稳定的刀具生产设备，单晶金刚石刀具的加工要求更是严苛。目前，机械研磨法是公认的金刚石刀具生产中高效率、低成本、操作简便且适用性最广的一种方法。但是对于单晶金刚石晶体，其特有的高硬度、耐磨损、难焊接、各向异性等特点，使得该类刀具的制备非常困难，想要获得高精度的单晶刀具更是需要专业的加工设备。

要想研磨出高精度的天然单晶金刚石刀具，必须使用满足其加工过程需求的高精度金刚石刀具刃磨装置：该设备除了需要具有较高的精度，还需要具备较高的刚度，以保证设备在研磨高硬度的金刚石过程中，具备良好的精度保持性；此外，设备还需要满足研磨方向、砂轮盘仰角的可调节以及多种运动功能的实现。

综上所述，有必要提供一种高精度单晶金刚石刀具刃磨装置来实现高精度天然单晶金刚石刀具的加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种高精度单晶金刚石刀具刃磨装置及刃磨方法，以解决现有刀具刃磨设备的结构和功能无法满足高精度单晶金刚石刀具刃磨需要的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高精度单晶金刚石刀具刃磨装置，包括基座和主轴部件，所述的基座上表面安装有作横向运动的进给导轨、作纵向运动的往复导轨，所述往复导轨的工作台面内嵌设有回转工作台，进给导轨的工作台面上安装有实现主轴部件作上下摆动的主轴俯仰部件，主轴俯仰部件朝向回转工作台的侧面安装有主轴升降部件，所述主轴部件安装在主轴升降部件上，回转工作台的工作台面固定有刀架部件，往复导轨上设有相机系统，所述往复导轨与进给导轨的运动方向互相垂直；回转工作台的轴线与往复导轨的工作台面互相垂直；主轴俯仰部件、主轴升降部件以及主轴部件的中心对称平面共面，并该共面与进给导轨的工作台面互相垂直；相机系统的相机轴线与回转工作台的轴线共线。

优选地，所述的往复导轨与进给导轨的运动方向之间的垂直度2μm；回转工作台的轴线与往复导轨的工作台面之间的垂直度1μm；主轴俯仰部件、主轴升降部件以及主轴部件的中心对称平面与进给导轨的工作台面之间的垂直度1μm。

为更好地提高设备的运动精度，所述的回转工作台、往复导轨、进给导轨均采用液体静压润滑支撑结构，主轴部件采用气体静压润滑支撑结构。

为实现往复导轨、进给导轨的快速移动和超高精度的定位，满足超小磨削量的连续进给的要求，所述的往复导轨和进给导轨均采用直线电机直接驱动、并配置反馈分辨率为1nm的直线光栅尺。

为避免金刚石刀具离线检测过程中，刀具装夹导致的重复定位误差的产生，所述的相机系统包括两种规格不同的光学镜头，其中一种低放大倍率的光学镜头用于观测设备加工过程，另一种高放大倍率的光学镜头用于金刚石刀具的在位检测。