专利名称：高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法
技术领域：
本发明属于超精密切削加工技术领域。
背景技术：
随着超精密加工技术的应用与推广，在几十年的时间里，机械加工精度被提高了1～3个数量级，并正向更高精度的纳米级精度发展。超精密切削加工技术作为超精密加工技术的重要组成部分，是二十世纪60年代专门针对现代化高技术需要而发展起来的先进制造技术，是一种向传统加工方法不易突破的高精度极限挑战的机械加工新工艺。超精密切削加工技术集成了电子、传感、光学、控制和测量等领域的前沿技术，是高科技领域的基础技术，它不但是精密民用产品制造的关键技术，更是尖端军需武器制造的核心技术，其在国防武器型号的研制生产中发挥着非常重要的作用。
在民用方面，如X射线望远镜中掠射镜面的铝基衬底要求超精密切削加工同时满足0.2μm轴向形状精度，2μm/1.5m径向圆弧精度和5nm表面粗糙度RMS；同步辐射X线光刻技术中的高导无氧铜椭圆柱面，在几百毫米轴向长度范围内，切削加工精度需达到0.13μm的形状精度和0.043μm表面粗糙度RMS；又如计算机硬盘存储器的铝盘片，其超精密切削加工的表面粗糙度质量不但决定了存储容量，同时也是制约磁头读盘速率的重要因素；另外，CCD、数码相机、激光打印机和复印机等装有光学系统的仪器设备，其平面、球面和非球面的反射镜与透镜、菲涅耳透镜及其他光学零件表面的加工精度会直接影响光线反射率、透射率和成像误差；再如生物实验中的金刚石切片刀，其刃口锋利度必须小于50nm才能保证完好的精切效果。
对于超精密切削加工工艺来说，要获得零件形状尺寸的高精度和加工表面的超光滑，除了必须拥有超精密的车床、高分辨率的检测仪器和超稳定的加工环境条件以外，还必须具备进行切削加工的高精度金刚石刀具，尤其是高精度的圆弧刃金刚石刀具。因为圆弧刃金刚石刀具圆弧刃口上的各点都可参与切削，而且各切削点的曲率保持不变，这对于加工高精度球面或非球曲面零件至关重要。
据国外有关超精密切削极限的文献报道，在1986年，日本大阪大学和美国LLL(Lawrence Livermore National Laboratory)实验室合作进行有色金属超精密切削加工的最小切削厚度研究，在超精密切削机床上实现了切削厚度为1nm的单晶金刚石切削，并通过理论计算指出，要实现切削厚度为1nm的连续切削，金刚石刀具的刃口钝圆半径必须保持在3～5nm。这项超精密切削极限的研究不但把超精密切削的加工水平推向了极限，同时也充分显示出了国外在高精度金刚石刀具制备方面已处于绝对领先的水平。
目前已有的金刚石刀具刃磨工艺方法包括机械刃磨法、离子束溅蚀法、热化学抛光法、无损伤机械化学抛光法、真空等离子化学抛光法、化学辅助机械抛光与光整法和激光烧蚀法等。
1)机械刃磨方法是传统的工艺方法，其本质就是金刚石与金刚石的对研。从工业应用角度来说，机械刃磨方法工艺最简单，设备也比较低廉。金刚石刀具在传统的机械刃磨过程中，研磨盘转速高，研磨压力和研磨接触面的摩擦力大，故刀具刃磨效率高。但由于这种刃磨方法具有不连续的冲击作用，要得到刃口钝圆半径小于70～80nm的金刚石刀具比较困难。国外一般都采用此方法进行金刚石刀具的粗加工。
2)离子束溅蚀法是采用高能氩离子轰击金刚石刀具表面的碳原子，利用高能离子的撞击作用达到刀具碳原子逐个去除的微细加工方法。离子束溅蚀法适用于加工微小型金刚石刀具，并且所得到的金刚石刀具刃口钝圆半径为20～30nm。但该工艺方法需要较昂贵的设备，而且加工效率较低。
3)热化学抛光法一般采用在流动氢气或4％H2+96％Ar混合气体氛围中和在750～1050℃高温下，金刚石刀具表面与低碳钢(或纯铁)研磨盘直接接触并相对滑移，金刚石刀具表面碳原子层发生活化而产生活化碳原子，活化碳原子扩散到低碳钢(或纯铁)研磨盘中而达到刀具材料的去除。扩散到低碳钢(或纯铁)中的碳原子又与周围氢气反应生成甲烷并随气流被排出。热化学抛光效率取决于碳原子的扩散速率，影响因素有温度、研磨压力、磨盘转速等。该方法工艺复杂，需要外围辅助设备，加工效率也一般。
4)无损伤机械化学抛光方法采用NaOH溶液中加入适量的微细金刚石磨粒和更细的硅粉，通过强静电作用使硅粉吸附在金刚石磨粒之上，然后把它们涂覆在多孔制铸铁研磨盘上后对金刚石刀具进行研磨。其实质是微细硅粉和金刚石刀具表面碳原子发生化学反应，然后通过硅微粉的微磨削作用把反应层刮掉。该方法的加工效率极低，约每分钟一个原子层。
5)在真空等离子化学抛光工艺中，旋转的研磨盘被中间的高真空区划分为两部分，一部分为沉淀区，它的表面是采用真空等离子物理气相沉积(PhysicalVapor Deposition，简称PVD)法制得的氧化硅镀层，另一部分为金刚石刀具刃磨区。刀具材料的去除过程就是金刚石刀具表面活化碳原子在研磨区被氧化硅氧化，生成CO或CO2后由真空泵抽出。该方法刃磨得到的金刚石刀具刃口质量非常高，一般刃口钝圆半径优于50nm，但刀具刃磨效率比较低，约为每秒0.25～750个原子层。
6)化学辅助机械抛光与光整法先采用传统的机械刃磨法对金刚石刀具进行粗磨，得到表面比较粗糙(Ra＜1μm)和尺寸精度不太高的刀具原形后再对其进行化学抛光和光整。该工艺方法可得到质量很高的金刚石刀具，但所需设备昂贵，且工艺复杂。
7)激光烧蚀法采用1～100Hz的单束或多束Nd-YAG激光照射金刚石刀具表面使照射表面在局部高温作用下发生烧蚀。考虑到多晶金刚石晶体的晶界对加工精度有影响，所以本方法只适合对单晶体金刚石刀具表面进行粗加工，且经过烧蚀后的金刚石表面粗糙度值Ra也比较高。但由于该方法加工效率较高，目前各金刚石刀具生产商基本都采用此方法对定向后的金刚石晶体毛坯进行切割和刀具圆弧雏形的粗加工。
综上所述，金刚石晶体以其自身的高硬度、耐磨损、难焊接等特点，使得金刚石刀具的制备比较困难。就目前我国还没有成形的圆弧刃金刚石刀具刃磨设备及相关刃口检测设备的情况下，对圆弧刃金刚石刀具刃磨工艺和刃磨机理的研究只能停留在比较粗浅的水平。而随着民用产品使用性能和国防武器型号精度、可靠性、命中率以及使用寿命指标的不断提高，我国在这些军民急需的超精密切削加工领域所用的圆弧刃金刚石刀具全部靠国外进口来满足需求，进口刀具不但价格十分昂贵，且刀具刃磨质量并没有达到最高水平。对于刃口钝圆半径小于100nm的高精度圆弧刃金刚石刀具刃磨技术，国外一直禁运。尤其在刀具圆弧的修整、重磨方面，我国也基本上依靠国外的刃磨技术，刀具的重复利用率较低。因此，依靠自身的技术力量开发高效低廉的高精度圆弧刃金刚石刀具刃磨工艺、研究其刃磨机理和相关的刀具设计标准、检测手段，对于提高我国超精密切削加工的整体水平和满足国内军、民用产品超精密切削加工用高精度圆弧刃金刚石刀具的市场需求具有重要的理论意义和实用价值。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，它可以解决金刚石刀具制备比较困难、难以满足精度要求的问题。本发明的金刚石刀具机械刃磨加工方法按照下述步骤进行一、空气隔振垫充气后调整刃磨机床平衡状态使其保持水平；二、研磨盘工作表面经过精车成形后进行精细抛光，控制研磨盘工作表面光洁度≤0.8，然后涂覆最大直径为0.1μm的金刚石磨粒；三、采用高精度动平衡仪对2800r/min转速下的研磨机床主轴系统进行精细动平衡，控制主轴在2800r/min工作转速下径向回转精度小于0.05μm，轴向回转精度小于0.1μm；四、研磨盘涂覆最大直径为0.1μm的金刚石磨粒后先作预研工作，然后开始刃磨金刚石刀具，具体操作步骤为装卡金刚石刀具，刀体卡具调水平；打开气源，开启金刚石刀具刃磨机床电源，调节机床主轴转速；调整前刀面刃磨方向为易磨方向，并调节刀具前角；在主轴工作转速为1800～2500r/min、研磨压力为金刚石刀具装卡系统自重的条件下刃磨刀具，控制刃口锋利度≤60nm。
研磨压力必须采用刀具装卡系统的自重而不能附加手持压力，这是为了尽可能使整个刀具刃口的锋利度具有较好的一致性，同时保证金刚石刀具表层材料以塑性变形方式去除。金刚石刀具和研磨盘的接触点位置应落在研磨盘整个工作区间中部靠里一侧。
在满足上述工艺参数要求的基础上，主轴转速采用优化的2500r/min时，R(100)F(100)定向组合的金刚石刀具可刃磨得到30～4nm的刃口锋利度，R(110)F(100)定向组合的金刚石刀具可刃磨得到35～50nm的刃口锋利度，R(110)F(110)定向组合的金刚石刀具可刃磨得到35～55nm的刃口锋利度。
本发明具有刃磨工艺简单、成本低、效率高的特点，可刃磨出优于50nm刃口锋利度的高精度金刚石刀具。
图1为高精度金刚石刀具刃磨机床的整体结构示意图；图2为空气静压主轴结构剖视图；图3为刃磨机床床身水平调整示意图；图4为主轴系统动平衡精度测量装置图；图5为R(100)F(100)组合的刀具定向示意图，其中→代表前刀面易磨方向， 代表前刀面难磨方向， 代表后刀面难磨方向；图6为R(110)F(100)组合的刀具定向示意图，其中→代表前刀面易磨方向， 代表前刀面难磨方向， 代表后刀面难磨方向；图7为R(110)F(110)组合的刀具定向示意图，其中→代表前刀面易磨方向， 代表前刀面难磨方向， 代表后刀面难磨方向；图8为金刚石刀具刃口的原子力显微镜检测原理图，其中1为原子力显微镜针尖，2为金刚石刀具，3为激光束。
具体实施例方式
具体实施方式
一本实施方式按照下述步骤加工金刚石刀具一、空气隔振垫充气后调整刃磨机床平衡状态使其保持水平；二、研磨盘工作表面经过精车成形后进行精细抛光，控制研磨盘工作表面光洁度≤0.8，然后涂覆最大直径为0.1μm的金刚石磨粒；三、采用高精度动平衡仪对2800r/min转速下的研磨机床主轴系统进行精细动平衡，控制主轴在2800r/min工作转速下径向回转精度小于0.05μm，轴向回转精度小于0.1μm；四、研磨盘涂覆最大直径为0.1μm的金刚石磨粒后先作预研工作，然后开始刃磨金刚石刀具，具体操作步骤为装卡金刚石刀具，刀体卡具调水平；打开气源，开启金刚石刀具刃磨机床电源，调节机床主轴转速；调整前刀面刃磨方向为易磨方向，并调节刀具前角；在主轴工作转速为1800～2500r/min、研磨压力为金刚石刀具装卡系统自重的条件下刃磨刀具，控制刃口锋利度≤60nm。
如图1～2所示，本实施方式中的金刚石刀具机械刃磨系统由空气隔振垫1、铸铁床身2、印刷电机3、空气静压主轴4、刀具装卡系统5、配重6和高磷铸铁研磨盘8组成，空气隔振垫1均布于铸铁床身2底部，空气静压主轴4的下部座于铸铁床身2内部，空气静压主轴4的上端连接有研磨盘8，空气静压主轴4的下端与印刷电机3的输出轴连接，研磨盘8的上方安装有刀具装卡系统5，刀具装卡系统5上面放有配重6。所述空气静压主轴4由上联轴节4-1、上止推板4-2、支承板4-3、基座4-4、气浮主轴4-5、气浮轴套4-6、下止推板4-7和下联轴节4-9组成，上止推板4-2、气浮主轴4-5和下止推板4-7依次通过螺钉连成一体，上止推板4-2的上端面连接有研磨盘8，研磨盘8通过上连轴节4-1与气浮主轴4-5的上端连接，气浮主轴4-5的外面套有气浮轴套4-6，气浮轴套4-6的外端面与支撑板4-3的内端面连接，支撑板4-3的下端面通过基座4-4与铸铁床身2连接，气浮轴套4-6的下部连接有电机套9，电机套9通过调节螺钉4-8与下止推板4-7连接，电机套9的下端连接有印刷电机3，印刷电机3通过下连轴节4-9与气浮主轴4-5的下端连接。
具体实施方式
二本实施方式结合图1～8对金刚石刀具的加工方法进行详细介绍一、如图1所示，本实施方式中的金刚石刀具机械刃磨系统由空气隔振垫1、铸铁床身2、印刷电机3、空气静压主轴4、刀具装卡系统5、配重6和高磷铸铁研磨盘8组成，空气隔振垫1均布于铸铁床身2底部，空气静压主轴4的下部座于铸铁床身2内部，空气静压主轴4的上端连接有研磨盘8，空气静压主轴4的末端与印刷电机3的输出轴连接，研磨盘8的上方安装有刀具装卡系统5，刀具装卡系统5上面放有配重6。本实施方式中，空气隔振垫1与地基直接接触，主要用于吸收空气静压主轴4回转产生的自激振动和隔绝外部振源对机床的影响。整个铸铁床身2落在四个空气隔振垫上，而研磨盘8联接在空气静压主轴4上组成一个整体后落在铸铁床身2上。系统动力由印刷电机3提供，通过空气静压主轴4带动研磨盘8作高速旋转运动。空气静压主轴4和高磷铸铁研磨盘8是刃磨机床的核心，其工作精度直接影响金刚石刀具的刃磨质量。安装后的空气静压主轴4轴向回转精度达到0.15μm，径向回转精度达到0.3μm。金刚石刀具7卡装在刀具装卡系统5上，刀具装卡系统5用于调整刀具刃磨方向和刀具前角，配重6则用于调整研磨压力。
二、如图2所示，本实施方式中的空气静压主轴4由上联轴节4-1、上止推板4-2、支承板4-3、基座44、气浮主轴4-5、气浮轴套4-6、下止推板4-7和下联轴节4-9组成，上止推板4-2、气浮主轴4-5和下止推板4-7依次通过螺钉连成一体，上止推板4-2的上端面连接有研磨盘8，研磨盘8通过上连轴节4-1与气浮主轴4-5的上端连接，气浮主轴4-5的外面套有气浮轴套4-6，气浮轴套4-6的外端面与支撑板4-3的内端面连接，支撑板4-3的下端面通过基座4-4与铸铁床身2连接，气浮轴套4-6的下部连接有电机套9，电机套9通过调节螺钉4-8与下止推板4-7连接，电机套9的下端连接有印刷电机3，印刷电机3通过下连轴节4-9与气浮主轴4-5的下端连接。
本实施方式中，研磨盘8上均布有十二个上调节螺钉10，上调节螺钉10和下调节螺钉4-8主要当作微质量块，用于对主轴-研磨盘系统进行动平衡。支撑板4-3主要用于支撑整个主轴和研磨盘系统使其平稳落在铸铁床身之上。气浮轴套4-6通过内六角螺钉联接在支撑板4-3上，主要用于布置气路，向气浮主轴4-5提供工作气压。电机套9通过螺钉联接在气浮轴套4-6上，而印刷电机3则又通过螺钉和电机套9连接。印刷电机3是系统的动力源，其工作转速可调，变动范围300～2800r/min。上止推板4-2、气浮主轴4-5和下止推板4-7通过螺钉联成一体，工作时在气压作用下悬浮在气浮轴套4-6中心，高磷铸铁研磨盘8则通过螺钉联接在上止推板4-2上面。印刷电机3提供的回转运动通过下联轴节4-9传输到由上止推板4-2、气浮主轴4-5、下止推板4-7和高磷铸铁研磨盘8组成的回转体，由研磨盘产生的回转运动对金刚石刀具进行刃磨加工。
工作原理高压(一般4～6个大气压)空气通过进气孔流入到气浮轴套4-6的空气孔道内，再经由节流孔流到气浮主轴4-5与气浮轴套4-6之间的间隙之中，然后流过轴表面、泄气槽，由泄气孔排出。由于气浮主轴4-5与气浮轴套4-6之间的间隙很小，在它们之间形成了一层高压的空气膜。气浮主轴4-5由这层高压空气膜浮在气浮轴套4-6(轴瓦)内，气浮主轴4-5的中心位置由相对的空气静压压力差维持。无刷直流驱动电机的转子回转运动通过下联轴节4-9直接输送到气浮主轴4-5上，然后通过上止推板4-2把回转运动传输到高磷铸铁研磨盘8。电动机的定子通过电机套9、气浮轴套4-6和支承板4-3固定在铸铁床身上。
三、刃磨机床施加空气隔振垫是该刃磨系统的原创设计。空气隔振垫充气后须先对铸铁床身调水平，保证隔振系统正常工作，实现铸铁床身吸振和空气隔振垫隔振双重效果。具体调节步骤如下1、先给四个空气隔振垫充气，把整个机床浮起；2、开气源使主轴和研磨盘系统悬浮；3、以研磨盘的工作面为基准，把高精度水平仪11放在其上，选定四个不同的位置分别进行水平测量，测量顺序如图3中a-b-c-d排序，最后根据水平仪测量数据微调空气隔振垫气压。
4、关闭气源。
四、为了保证研磨盘具有很好的平面度，研磨盘工作表面经过精车成形后还需经过精细抛光，表面光洁度要求达到0.8(或以下)后才能涂覆W0.1(磨粒最大直径为0.1μm)的金刚石磨粒。研磨盘的具体加工精度要求如下(1)基准面A为研磨盘和气浮主轴的配合面，基准面B为工作表面；(2)基准面B的面形精度达到0.005，光洁度要求优于0.8；
(3)研磨盘底面的面形精度要求达到0.005，和基准面A的垂直度达到0.02，和基准面B的平行度要求达到0.02。
五、由于研磨盘存在一定的加工误差和安装误差以及盘本身内部组织的不一致性，安装后的研磨盘主轴系统有可能出现重心偏离轴心而产生回转偏心，开始精磨刀具之前需用高精度动平衡仪对2800r/min转速下的研磨机床主轴系统进行精细动平衡，以提高主轴回转精度，降低主轴回转偏心产生的研磨盘端面跳动量。经过精细动平衡，要求主轴在2800r/min工作转速下径向回转精度优于0.05μm，轴向回转精度优于0.1μm。主轴系统动平衡精度的测量装置如图4所示，其具体测量步骤如下1)开气源、电源，把主轴转速调整到2800r/min；2)初始测量测量研磨盘的初始振动矢量；3)试验性测量通过在校正平面上施加一定的、但可任选的试验质量块，打破主轴原来的动平衡使其振动状态产生变化，然后测出附加试验性质量块后主轴的振动矢量，试验振动矢量和初始振动矢量间的差是试验不平衡引起的振动矢量；4)计算微调质量和安装位置输入所安装的质量块质量，即可求得所需微调的质量块质量和相应的安装位置(研磨盘上有12个安装微调质量块的螺钉孔)；5)检测测量取出步骤3)的试验性质量块，根据4)计算出的微调质量和位置安装微调质量块，安装微调质量块时，注意保证研磨盘旋转方向和动平衡仪指针旋转方向一致，安装完微调质量块后对主轴回转精度进行测量，得到平衡后的不平衡剩余量；6)以步骤5)测得的剩余振动矢量微初始振动矢量，重复步骤2)～5)，最后使主轴径向回转精度优于0.05μm，轴向回转精度优于0.1μm；7、关闭电源后关掉气源。
六、研磨盘涂覆W0.1的金刚石磨料后需作一段时间的预研工作，这是为了让磨粒变钝后在研磨盘上镶嵌地更为紧凑平整些，同时可排除附着在盘面表层的游离磨粒，减少游离磨粒对刀具刃口的冲击。正式开始刃磨刀具过程中，刀体卡具应附加往复运动，但往复运动的行程应小于5mm，刃磨方向应为易磨方向。刃磨工作的具体操作步骤如下
1、装卡刀具，刀体卡具调水平；2、打开气源、开启机床电源，调节机床主轴转速；3、调整前刀面刃磨方向为易磨方向，并调节刀具前角，不同刀具定向时刃磨方向的选取如图5～图7所示，其中“R”代表前刀面，“F”代表后刀面，“(100)”代表金刚石晶体的(100)晶面，“(110)”代表金刚石晶体的(110)晶面；4、采用优选的工艺参数刃磨刀具在主轴工作转速为1800～2500r/min、研磨压力为金刚石刀具装卡系统自重的条件下刃磨刀具，控制刃口锋利度≤60nm，研磨压力必须采用刀具装卡系统自重而不能附加手持压力，这是为了尽可能使整个刀具刃口的锋利度具有较好的一致性，同时保证金刚石刀具表层材料以塑性变形方式去除，金刚石刀具和研磨盘的接触点位置应落在研磨盘整个工作区间中部靠里一侧；5、关闭机床电源，关闭气源；6、刃口检测。
七、刃磨好的金刚石刀具用丙酮清洗干净，并装卡到45°斜面的工作台上，然后直接采用原子力显微镜对刀具刃口进行检测，其测量原理如图8所示。由于整个刀具刃口上的锋利度不可能完全一致，所以对刀具刃口的刃磨质量进行评价时需测量多个数据点，一般在刃口上均匀地选取五个，取其最大变化范围作为刀具的刃磨质量。
八、在满足上述工艺参数要求的基础上，主轴转速采用优化的2500r/min时，R(100)F(100)定向组合的金刚石刀具可刃磨得到30～40nm的刃口锋利度，R(110)F(100)定向组合的金刚石刀具可刃磨得到35～50nm的刃口锋利度，R(110)F(110)定向组合的金刚石刀具可刃磨得到35～55nm的刃口锋利度。
九、在满足上述工艺参数要求的基础上，主轴转速采用优化的1900r/min时，R(110)F(100)定向组合的金刚石刀具可刃磨得到20～30nm的刃口锋利度。
权利要求
1.高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于所述金刚石刀具机械刃磨加工方法按照下述步骤进行一、空气隔振垫充气后调整刃磨机床平衡状态使其保持水平；二、研磨盘工作表面经过精车成形后进行精细抛光，控制研磨盘工作表面光洁度≤0.8，然后涂覆磨粒最大直径为0.1μm的金刚石磨粒；三、采用高精度动平衡仪对2800r/min转速下的研磨机床主轴系统进行精细动平衡，控制主轴在2800r/min工作转速下径向回转精度优于0.05μm，轴向回转精度优于0.1μm；四、研磨盘涂覆最大直径为0.1μm的金刚石磨粒后先作预研工作，然后开始刃磨金刚石刀具，具体操作步骤为装卡金刚石刀具，刀体卡具调水平，打开气源，开启金刚石刀具刃磨机床电源，调节机床主轴转速；调整前刀面刃磨方向为易磨方向，并调节刀具前角；在主轴工作转速为1800～2500r/min、研磨压力为刀具装卡系统自重的条件下刃磨刀具，控制刃口锋利度≤60nm。
2.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于所述刃磨机床由空气隔振垫(1)、铸铁床身(2)、印刷电机(3)、空气静压主轴(4)、刀具装卡系统(5)、配重(6)和高磷铸铁研磨盘(8)组成，空气隔振垫(1)均布于铸铁床身(2)底部，空气静压主轴(4)的下部座于铸铁床身(2)内部，空气静压主轴(4)的上端连接有研磨盘(8)，空气静压主轴(4)的下端与印刷电机(3)的输出轴连接，研磨盘(8)的上方安装有刀具装卡系统(5)，刀具装卡系统(5)上面放有配重(6)。
3.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于调节刃磨机床平衡的具体操作步骤为空气隔振垫充气，将整个机床浮起，对铸铁床身调水平；开气源使空气静压主轴和研磨盘悬浮；以研磨盘的工作面为基准，把高精度水平仪放在其上，选定四个不同的位置分别进行水平测量，最后根据水平仪测量数据微调空气隔振垫气压，关闭气源。
4.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于所述往复运动的行程小于5mm。
5.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于为了使R(100)F(100)定向组合的金刚石刀具刃磨得到30～40nm的刃口锋利度，控制主轴转速为2500r/min。
6.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于为了使R(110)F(100)定向组合的金刚石刀具刃磨得到35～50nm的刃口锋利度，控制主轴转速为2500r/min。
7.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于为了使R(110)F(110)定向组合的金刚石刀具刃磨得到35～55nm的刃口锋利度，控制主轴转速为2500r/min。
8.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于为了使R(110)F(100)定向组合的金刚石刀具刃磨得到20～30nm的刃口锋利度，控制主轴转速为1900r/min。
9.根据权利要求1所述的高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，其特征在于研磨盘的具体加工精度要求如下①基准面A为研磨盘和气浮主轴的配合面，基准面B为工作表面；②基准面B的面形精度达到0.005，光洁度要求优于0.8；③研磨盘底面的面形精度要求达到0.005，和基准面A的垂直度达到0.02，和基准面B的平行度要求达到0.02。
全文摘要
高效低廉的高精度金刚石刀具机械刃磨加工方法，它属于超精密切削加工技术领域。为解决金刚石刀具的制备比较困难的问题，本发明按照下述步骤进行调节金刚石刀具机械刃磨机床平衡；研磨盘工作表面经过精车成形后进行精细抛光，然后涂覆金刚石磨粒；对研磨机床主轴系统进行精细动平衡；装卡金刚石刀具，刀体卡具调水平；打开气源，开启金刚石刀具刃磨机床电源，调节机床主轴转速；调整前刀面刃磨方向为易磨方向，并调节刀具前角；在主轴工作转速为1800～2500r/min、研磨压力为金刚石刀具装卡系统自重的条件下刃磨刀具。本发明具有刃磨工艺简单、成本低、效率高的特点，可刃磨出优于50nm刃口锋利度的高精度金刚石刀具。
文档编号B24B3/00GK1751848SQ20051001040
公开日2006年3月29日 申请日期2005年9月29日 优先权日2005年9月29日
发明者宗文俊, 孙涛, 李旦, 董申, 程凯, 李增强 申请人:哈尔滨工业大学