光学自由曲面飞刀铣削加工装置和方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108465856A(43)申请公布日2018.08.31(21)申请号201810379179.4(22)申请日2018.04.25(71)申请人华中科技大学地址430074湖北省武汉市洪山区珞喻路1037号(72)发明人彭芳瑜邓犇王浩威闫蓉周林杨明辉(74)专利代理机构华中科技大学专利中心42201代理人周磊曹葆青(51)Int.Cl.B23C3/02(2006.01)B23Q17/12(2006.01)B23Q17/22(2006.01)B23Q17/24(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称光学自由曲面飞刀铣削加工装置和方法(57)摘要本发明属于超精密加工技术领域，并公开了光学自由曲面飞刀铣削加工装置和方法，该装置包括飞刀机械加工系统、数据处理系统和显微观测系统，所述飞刀机械加工系统包括主轴箱、主轴、工作台、飞刀系统和激光测量系统；所述数据处理系统包括上位机、串口通信电缆、下位机以及数据传输电缆；所述显微观测系统包括第一固定底座、三轴移动微动平台和显微镜；所述工作台上还安装有第二固定底座，所述第二固定底座上安装有测力仪。该方法结合金刚石飞刀的加工特点和自由曲面的特性，同时考虑线性插补误差、残留高度误差以及飞刀回转半径。本发明能够实现光学自由曲面纳米级表面粗糙度和亚微米级形状精度的飞刀铣削加工。CN108465856ACN108465856A权利要求书1/2页1.光学自由曲面飞刀铣削加工装置，其特征在于，包括飞刀机械加工系统、数据处理系统和显微观测系统，其中，所述飞刀机械加工系统包括主轴箱、主轴、工作台、飞刀系统和激光测量系统，所述主轴通过空气轴承安装在所述主轴箱上，所述工作台安装在机架上，以用于安装工件，所述飞刀系统包括飞刀盘、飞刀和配重块，所述飞刀盘安装在所述主轴的下端，所述飞刀和所述配重块分别安装在所述飞刀盘上，所述飞刀盘上设置有多个用于安装平衡螺钉的螺钉孔，所述激光测量系统设置有两组，每组所述激光测量系统分别包括安装底座、可调整移动平台、转接板和激光位移传感器，并且在每组所述激光测量系统中，所述安装底座固定安装在所述主轴箱上，所述可调整移动平台安装在所述安装底座上并且所述可调整移动平台上安装所述转接板，以用于带动所述转接板水平移动及上下移动，所述激光位移传感器安装在所述转接板上并且激光位移传感器射出水平的激光；所述数据处理系统包括上位机、串口通信电缆、下位机以及数据传输电缆，其中所述上位机通过串口通信电缆与下位机相连；所述下位机通过数据传输电缆分别与每个所述激光位移传感器连接；两个所述激光位移传感器射出的激光相互垂直，而且这两条激光所在的直线均与所述飞刀盘的轴线相交，其中一个激光位移传感器的激光可通过可调整移动平台的调整射在飞刀盘的外侧，以用于测量飞刀系统的振动位移数据，另一个激光位移传感器的激光可通过可调整移动平台的调整射在飞刀的刀尖上，以用于采集所述刀尖的位置并传给所述下位机，从而再通过所述上位机标记飞刀系统的零相位；所述显微观测系统包括第一固定底座、三轴移动微动平台和显微镜，所述第一固定底座安装在所述工作台上，所述显微镜通过所述三轴移动微动平台安装在所述第一固定底座上，并且所述显微镜还通过数据传输电缆与下位机连接，以用于将观测到的飞刀的刀尖与工件的相对位置的图像传送给上位机，从而实现所述飞刀的粗对刀；所述工作台上还安装有第二固定底座，所述第二固定底座上安装有测力仪，所述测力仪上安装有用于夹紧工件的夹具，以用于实现所述飞刀的精对刀。2.根据权利要求1所述的光学自由曲面飞刀铣削加工装置，其特征在于，还包括机械式筒夹，所述飞刀盘通过机械式筒夹安装固定于所述主轴上，所述并且所述飞刀盘位于所述工作台的上方。3.根据权利要求1所述的光学自由曲面飞刀铣削加工装置，其特征在于，所述飞刀盘两侧对称地开有用于安装飞刀和配重块的安装孔位，所述飞刀和配重块通过紧定螺钉固定于相应的安装孔位中，所述飞刀伸出安装孔位的长度大于配重块伸出安装孔位的长度。4.根据权利要求1所述的光学自由曲面飞刀铣削加工装置，其特征在于，所述飞刀盘的上表面沿圆周方向均布多个所述螺钉孔。5.根据权利要求1所述的光学自由曲面飞刀铣削加工装置，其特征在于，所述上位机基于互相关法和影响系数法获得飞刀系统的不平衡重量及不平衡位置。6.根据权利要求1所述的光学自由曲面飞刀铣削加工装置，其特征在于，所述粗对刀是将对刀误差控制在10μm以内，即飞刀的刀尖与工件的距离控制在10μm以内。7.根据权利要求1所述的光学自由曲面飞刀铣削加工装置，其特征在于，所述精对刀是将对刀误差控制在1μm以内，即飞刀的刀尖与工件的距离控制在1μm以内。2CN108465856A权利要求书2/