一种精密两自由度刀具调整机构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及超精密切削和光学精密零件车削加工技术领域，特别是一种精密两自由度刀具调整机构。
【背景技术】
[0002]光学自由曲面具有改善光学性能、实现光学系统简单化和结构轻量化等显著优点，使得光学自由曲面零件在很多国计民生的重要领域都具有极其广泛的应用需求，包括航空、航天、国防等工业领域以及汽车、数码产品、电话通讯等民用消费领域。光学自由曲面零件能否实现在上述众多领域的广泛应用，其关键在于能否精密高效地创成光学自由曲面，在现今工艺技术条件下，利用金刚石刀具伺服装置加工光学自由曲面过程中，对曲面工件的表面性能产生影响的主要因素有刀具形状材料、刀具的刀尖和机床主轴的回转中心不重合、刀具路径规划和刀具半径补偿等。
[0003]关于刀具的刀尖和机床主轴的回转中心不重合这个影响因素，国防科技大学的尹自强团队在对慢速刀具伺服加工中的刀具的刀尖与机床主轴的回转中心不重合误差做了深入的分析后，指出这种不重合导致的在X向水平误差和Y向高度误差对工件最终表面加工精度影响很大，必须对刀具两个方向的位置和高度进行精确调节；同时韩国的H.s.Kim团队对刀具的刀尖与机床主轴的回转中心不重合误差在X、Y两个方向的误差以正弦波面为例进行了研宄，经分析指出:误差补偿方法无法有效实现刀具的刀尖和机床主轴的回转中心不重合带来的误差，最好的办法就是对刀具中心位置进行调节。在工程实践中，我们也发现了未进行刀具中心位置调节的刀具伺服加工装置加工出来的光学自由曲面存在一定的精度偏差。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种精密两自由度刀具调整机构，通过螺旋微调的形式对金刚石刀具进行两自由度调整，从而保证金刚石刀具的刀尖和机床主轴的回转中心在同一轴心线上，大幅减小因为刀具的刀尖与机床主轴的回转中心不重合造成的位置误差，提升工件的加工精度，改善光学自由曲面的性能。该刀具调整机构用于超精密切削和光学精密零件车削加工等技术领域中，特别适用于金刚石刀具伺服技术领域，
[0005]本发明的技术解决方案如下:
[0006]一种精密两自由度刀具调整机构，其特点在于，包括基座、前盖板、后盖板、内六角螺钉、楔形块、刀架、刀具、固定螺钉、高度调整螺钉、水平调整螺钉、锁紧螺钉；
[0007]上述元部件的位置关系如下:
[0008]所述的基座呈框型，中间开有楔形通槽，所述的刀架和楔形块由上至下依次放置在该楔形通槽内，所述的前盖板和后盖板分别通过所述的内六角螺钉固定在所述的基座的前后开口侧，所述的前盖板中间设有方形通孔，供所述的刀架前端伸出，该刀架的前端具有半开放小槽，所述的刀具通过固定螺钉固定在所述的刀架的小槽内；
[0009]所述的高度调整螺钉分别通过基座左侧面和右侧面上的螺纹孔与基座连接，且高度调整螺钉的顶端分别与所述楔形块的左侧面与右侧面接触并相互作用；
[0010]所述的水平调整螺钉分别通过基座左侧面和右侧面上的螺纹孔与基座连接，且水平调整螺钉的顶端分别与所述刀架的左侧面与右侧面接触并相互作用；
[0011]所述的锁紧螺钉通过基座上表面的的螺纹孔与基座连接，且其顶端与刀架的上表面接触并相互作用。
[0012]所述的楔形块的宽度a2等于所述的基座宽度al，楔形块的直角边长度b2小于所述基座内楔形通槽的直角边长度bl，楔形块的斜边长度c2小于所述基座内楔形通槽的斜边长度Cl，楔形块的倾斜角度等于所述基座内楔形通槽的倾斜角度，所述的楔形块的形状与所述基座内楔形通槽的形状相适配。
[0013]所述的刀架的前端具有半开放小槽，该刀架的后端长度a3等于所述的基座宽度al，所述刀架的后端宽度b3小于所述基座内楔形通槽的直角边长度bl且大于所述前盖板方形通孔的宽度b5，所述的刀架的前端宽度b4小于所述前盖板方形通孔的宽度b5，所述的刀架厚度h3与所述楔形块的小端高度h2之和小于所述基座内楔形通槽的小端高度hl，所述的刀架厚度h3与所述楔形块的大端高度H2之和小于所述基座内楔形通槽的大端高度Hl0
[0014]所述的楔形块的前表面与前盖板相接触，该楔形块的后表面与后盖板相接触，所述的刀架的前端通过所述前盖板的方形通孔，且刀架与前盖板2接触并相互作用，该刀架后的端与所述后盖板相接触并相互作用，所述的前盖板与后盖板形成上下导向。
[0015]所述的基座由不锈钢制成，所述的前盖板和后盖板均由合金制成，所述的刀具由金刚石制成。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:用于超精密切削和光学精密零件车削加工等技术领域中，特别适用于金刚石刀具伺服技术领域，通过螺旋微调的形式对金刚石刀具进行两自由度调整，从而保证金刚石刀具的刀尖和机床主轴的回转中心在同一轴心线上，大幅减小因为刀具的刀尖和机床主轴的回转中心不重合造成的位置误差，提升工件的加工精度，改善光学自由曲面的性能。
【附图说明】
[0017]图1为本发明一种精密两自由度刀具调整机构的立体示意图
[0018]图2为本发明一种精密两自由度刀具调整机构的零部件分解示意图
[0019]图3为本发明一种精密两自由度刀具调整机构去掉前盖板后的立体示意图
[0020]图中:1 一基座，2—前盖板，3—后盖板，4一内六角螺钉，5—楔形块，6—刀架，7—刀具，8—固定螺钉，9一高度调整螺钉，10—水平调整螺钉，11 一锁紧螺钉；
[0021]al—基座宽度，bl—基座内楔形通槽的直角边长度，Cl一基座内楔形通槽的斜边长度，hi—基座内楔形通槽的小端高度，Hl—基座内楔形通槽的大端高度，a2—楔形块的宽度，b2—楔形块的直角边长度，c2—楔形块的斜边长度，h2—楔形块的小端高度，H2—楔形块的大端高度，a3—刀架的后端长度，b3—刀架的后端宽度，h3—刀架厚度，b4—刀架的前端宽度，b5—前盖板方形通孔的宽度
【具体实施方式】
[0022]以下结合附图和实施例对本发明作详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0023]先请参阅图1、图2和图3，图1为本发明一种精密两自由度刀具调整机构的立体示意图，图2为本发明一种精密两自由度刀具调整机构的零部件分解示意图，图3为本发明一种精密两自由度刀具调整机构去掉前盖板后的立体示意图。由图可见，本发明一种精密两自由度刀具调整机构，包括基座1、前盖板2、后盖板3、内六角螺钉4、楔形块5、刀架6、刀具7、固定螺钉8、高度调整螺钉9、水平调整螺钉10、锁紧螺钉11，上述元部件的位置关系如下:
[0024]所述的基座I呈框型，中间开有楔形通槽，除底