适用于硬脆材料的微细切削加工系统及其应用
专利汇可以提供适用于硬脆材料的微细切削加工系统及其应用专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开的适用于硬脆材料的微细切削加工系统由机械-检测一体化机构及控制机构经拖链a、拖链b连接构成。本发明还公开了利用上述微细切削加工系统对硬脆材料进行切削加工的方法。本发明适用于硬脆材料的微细切削加工系统及应用，解决了对硬脆材料塑性域微细切削加工困难的问题。，下面是适用于硬脆材料的微细切削加工系统及其应用专利的具体信息内容。
1.适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，由机械-检测一体化机构及控制机构经拖链a(27)、拖链b(42)连接构成。
2.根据权利要求1所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述机械-检测一体化机构，包括有机身主体，所述机身主体由水平设置的机座(5)和垂直连接于机座(5)上表面上的立柱(29)构成，且所述机座(5)和立柱(29)均采用花岗岩加工而成；
所述机座(5)的上表面上设置有X轴方向进给单元，所述X轴方向进给单元上连接有Y轴方向进给单元，所述Y轴方向进给单元上设置有XY平面微调平单元，所述XY平面微调平单元的上设置有工作台；
所述立柱(29)上分别设置有Z轴方向进给单元、主轴单元，且Z轴方向进给单元与主轴单元连接；
所述X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元及XY平面微调平单元均通过拖链b(42)与控制机构连接；所述Z轴方向进给单元、主轴单元均通过拖链a(27)与控制机构连接。
3.根据权利要求1或2所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述控制机构，包括有计算机(1)，所述计算机(1)分别通过导线与X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元、Z轴方向进给单元连接；
所述计算机(1)还分别通过导线与一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)、机械封装式压电陶瓷驱动电源(3)及电机驱动电源(4)连接；
所述一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)通过导线与Z轴方向进给单元连接，所述机械封装式压电陶瓷驱动电源(3)通过导线与XY平面微调平单元连接，所述电机驱动电源(4)分别通过导线与X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元、Z轴方向进给单元及主轴单元连接；
上述用到所有导线分成两部分：一部分导线设置于拖链a(27)中，作为所述控制机构与所述Z轴方向进给单元及主轴单元的连接线，另一部分导线设置于拖链b(42)内，作为所述控制机构与所述X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元及XY平面微调平单元之间的连接线。
4.根据权利要求3所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述X轴方向进给单元，包括有横向进给托架(8)；所述横向进给托架(8)，包括有矩形横向支撑板，且所述矩形横向支撑板在机座(5)的上表面上沿X轴方向固定设置；在所述矩形横向支撑板的上表面上靠近两相对的长边处各设置一条X轴精密导轨(13)，所述矩形横向支撑板的一长侧面上设置有X轴方向精密光栅尺(11)内的标尺光栅；所述矩形横向支撑板上表面上两相对短边上各垂直设置一个轴承座a(49)，两个所述轴承座a(49)的轴孔之间连接有X轴方向精密滚珠丝杠(15)；
所述X轴方向精密滚珠丝杠(15)的一端通过X轴进给联轴器(7)与X轴伺服电机(6)连接，所述X轴伺服电机(6)与电机驱动电源(4)连接，所述X轴伺服电机(6)固定于马达座a(45)上，所述马达座a(45)固定于机座(5)的上表面，且所述马达座a(45)与一个轴承座a(49)连为一体；所述X轴方向精密滚珠丝杠(15)上套接有X轴方向滚珠丝杠螺母(14)，所述X轴方向滚珠丝杠螺母(14)的螺母座与竖直设置的X轴拖板(12)连为一体，所述X轴拖板(12)的上部与Y轴方向进给单元连接，所述X轴拖板(12)的下部与滑块a(47)连接，且所述滑块a(47)能在两条X轴精密导轨(13)上滑动，所述X轴拖板(12)上设置有X轴光栅读数头支座a(43)，所述X轴方向精密光栅尺(11)内的光栅读数头设置于X轴光栅读数头支座a(43)上，且所述X轴方向精密光栅尺(11)内的光栅读数头与计算机(1)连接；
由所述X轴伺服电机(6)通过X轴进给联轴器(7)把转动传递给X轴方向精密滚珠丝杠(15)一起转动，所述X轴方向精密滚珠丝杠(15)的转动通过X轴方向滚珠丝杠螺母(14)转变为X轴拖板(12)沿两条X轴精密导轨(13)在X轴方向精密直线进给，所述X轴方向精密光栅尺(11)内的标尺光栅和光栅读数头相互配合，实现对X轴方向进给量进行检测。
5.根据权利要求4所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述Y轴方向进给单元，包括有纵向进给托架(20)；所述纵向进给托架(20)，包括有固定于X轴拖板(12)上部的矩形纵向支撑板，且所述矩形纵向支撑板与横向进给托架(8)垂直；在所述矩形纵向支撑板的上表面上靠近两相对的长边处各设置一条Y轴精密导轨(17)，所述矩形纵向支撑板的一长侧面上设置有Y轴方向精密光栅尺(19)内的标尺光栅；所述矩形纵向支撑板两相对短边上各垂直设置一个轴承座b(50)，两个所述轴承座b(50)的轴孔之间连接有Y轴方向精密滚珠丝杠(16)；
所述Y轴方向精密滚珠丝杠(16)的一端通过Y轴进给联轴器(9)与Y轴伺服电机(10)连接，所述Y轴伺服电机(10)与电机驱动电源(4)连接，且所述Y轴伺服电机(10)设置于马达座b(46)上，所述马达座b(46)设置于矩形纵向支撑板上且马达座b(46)与一个轴承座b(50)连为一体；所述Y轴方向精密滚珠丝杠(16)上套接有Y轴方向滚珠丝杠螺母(18)，所述Y轴方向滚珠丝杠螺母(18)的螺母座与竖直设置的Y轴拖板(21)连为一体，所述Y轴拖板(21)的上部设置有XY平面微调平单元，所述Y轴拖板(21)的下部连接滑块b(48)，所述滑块b(48)能在两条Y轴精密导轨(17)上滑动；所述Y轴拖板(21)上设置有光栅读数头支座b(44)，所述Y轴方向精密光栅尺(19)内的光栅读数头设置于光栅读数头支座b(44)上，所述Y轴方向精密光栅尺(19)内的光栅读数头与计算机1连接；
由所述Y轴伺服电机(10)通过Y轴进给联轴器(9)把转动传递给Y轴方向精密滚珠丝杠(16)一起转动，所述Y轴方向精密滚珠丝杠(16)的转动通过Y轴方向滚珠丝杠螺母(18)转变为Y轴拖板(21)沿两条Y轴精密导轨(17)在Y轴方向精密直线进给，所述Y轴方向精密光栅尺(19)内的标尺光栅和光栅读数头相互配合，用于对Y轴方向进给量进行检测。
6.根据权利要求5所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述XY平面微调平单元，包括有调平柔性铰链(23)，工作台设置于所述调平柔性铰链(23)上；
所述调平柔性铰链(23)内设置有两个机械封装式压电陶瓷(22)，且每个所述机械封装式压电陶瓷(22)均与机械封装式压电陶瓷驱动电源(3)连接，分别驱动两个所述机械封装式压电陶瓷(22)能产生微位移，用以实现XY平面相对水平。
7.根据权利要求6所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述机械封装式压电陶瓷(22)的型号为PST150VS250；
所述工作台，包括有工作台主体(24)，所述工作台主体(24)的上表面保持水平，且在所述工作台主体(24)的上表面上设置有用于夹持待加工工件(26)的夹具(25)。
8.根据权利要求3所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述Z轴方向进给单元，包括有两条Z轴精密导轨(28)，且所述两条Z轴精密导轨(28)分别固定于立柱(29)一侧面上两相对的侧边处，所述Z轴方向精密光栅尺(34)内的标尺光栅靠近一条Z轴精密导轨(28)设置；
所述两条Z轴精密导轨(28)之间平行的架设有一根Z轴方向精密滚珠丝杠(32)，所述Z轴方向精密滚珠丝杠(32)的一端通过Z轴进给联轴器(31)连接Z轴伺服电机(30)，所述Z轴伺服电机(30)与电机驱动电源(4)连接，所述Z轴伺服电机(30)设置于马达座c(51)上，所述马达座c(51)固定于立柱(29)上；所述Z轴方向精密滚珠丝杠(32)上套接有Z轴方向滚珠丝杠螺母(33)，所述Z轴方向滚珠丝杠螺母(33)的螺母座与竖直设置的Z轴拖板(35)连接，所述Z轴拖板(35)的下部连接滑块c(53)，且所述滑块c(53)能在两条Z轴精密导轨(28)上滑动；Z轴拖板(35)上设置有光栅读数头支座c(52)，所述Z轴方向精密光栅尺(34)内的光栅读数头设置于光栅读数头支座c(52)上，所述Z轴方向精密光栅尺(34)内的光栅读数头与计算机(1)连接；所述Z轴伺服电机(30)通过Z轴进给联轴器(31)把转矩传递给Z轴方向精密滚珠丝杠(32)，所述Z轴方向精密滚珠丝杠(32)的转动通过Z轴方向滚珠丝杠螺母(33)转变为Z轴拖板(35)沿Z轴精密导轨(28)的Z轴方向精密直线移动进给；
所述Z轴拖板(35)上设置有延伸块(36)，且在所述延伸块(36)上设置有一维微纳米移动平台(37)，用于实现Z轴方向的微纳米进给，所述Z轴精密光栅尺(34)内的标尺光栅和光栅读数头相互配合用于实现对Z轴方向进给量进行检测；
所述一维微纳米移动平台(37)分别与主轴单元、一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)连接。
9.根据权利要求8所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，其特征在于，所述主轴单元，包括有主轴电机安装架(39)，所述主轴电机安装架(39)的一侧端面与一维微纳米移动平台(37)连接，且所述主轴电机安装架(39)的上表面上设置有主轴电机(38)，所述主轴电机安装架(39)的下表面的中央通过刀柄(40)连接刀具(41)，且所述主轴电机(38)通过驱动轴与刀柄(40)连接，所述主轴电机(38)能通过刀柄(40)把转矩传递给刀具(41)。
10.利用适用于硬脆材料的微细切削加工系统对硬脆材料进行切削加工的方法，其特征在于，该方法依赖于权利要求1中所述的适用于硬脆材料的微细切削加工系统，具体按照以下步骤实施：
步骤1、分别启动计算机(1)、电机驱动电源(4)及一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)；
步骤2、经步骤1后，根据待加工工件(26)的尺寸及加工尺寸要求编写刀具(41)相对于待加工工件(26)的行走进给轨迹加工程序代码，并将该行走进给轨迹加工程序代码输送至计算机(1)内；
步骤3、待步骤2完成后，将待加工工件(26)在夹持于夹具(25)内；
步骤4、待步骤3完成后，利用计算机(1)控制电机驱动电源(4)分别驱动X轴伺服电机(6)、Y轴伺服电机(10)及Z轴伺服电机(30)进行工作，并根据工件尺寸加工要求调整待加工工件(26)相对于刀具(41)的位置，以实现对刀；
步骤5、利用计算机(1)内输入的待加工工件(26)的行走进给轨迹加工程序代码控制电机驱动电源(4)，利用电机驱动电源(4)分别驱动X轴伺服电机(6)、Y轴伺服电机(10)、Z轴伺服电机(30)及主轴电机(38)工作，同时控制一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)驱动一维微纳米移动平台(37)实现微纳米进给，最终完成待加工工件(26)轮廓表面微细切削；
步骤6、待步骤5完成后，关闭计算机(1)、电机驱动电源(4)及一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)，取出夹具(25)内加工好的工件，清理机床，完成对硬脆材料的切削加工。
适用于硬脆材料的微细切削加工系统及其应用
技术领域
背景技术
发明内容
43.光栅读数头支座a，44.光栅读数头支座b，45.马达座a，46.马达座b，47.滑块a，48.滑块b，49.轴承座a，50.轴承座b，51.马达座c，52.光栅读数头支座c，53.滑块c。
具体实施方式
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