CN105710981B - 一种用于单点金刚石飞刀铣削加工特殊晶体的专用刀盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于单点金刚石飞刀铣削加工特殊晶体的专用刀盘，属于超精密加工技术领域。刀盘本体上开设有半圆柱槽，半圆柱槽沿刀盘本体周向布置，角度调整块可旋转地套设与圆柱槽中并通过第一紧固件紧固定位。第一紧固件为定位螺钉和紧定螺钉两种，刀盘本体上开设有连通半圆柱槽的螺纹孔，定位螺钉与刀盘上的螺纹孔配合并与角度调整块上的圆孔配合，实现角度调整块的定位，使其按设计的轴线旋转。本发明通过在刀盘本体的外圆侧安装一个角度调整块，来调整金刚石刀具的切削前角，不仅可以实现在切削范围内的连续调整，还可以在刀架上进行高分辨率的调整。提高了被加工件的表面质量、加工的效率，并且该结构简单、操作方便、易实现。

Description

一种用于单点金刚石飞刀铣削加工特殊晶体的专用刀盘
技术领域
本发明涉及一种单点金刚石飞刀铣削超精密机床加工特殊晶体的专用刀盘，属于超精密加工技术领域。
背景技术
在激光核聚变需求牵引下，美、日、法、中等国家先后建造了20多台大型激光装置。在这些激光装置中，为了提高核聚变反应效率，都需要使用KDP晶体波长变换技术。但是KDP晶体是一种软脆材料，硬度非常低，具有很强吸湿性，温度急剧变化时，容易破裂，镜面加工十分困难。而利用单点金刚石飞刀切削技术(single point diamond turning,SPDT)是目前加工脆性材料的一种较好的加工方法。它能够高精度高效率的加工出光学表面，并且没有塌边，加工后的夹杂物也不会留在被加工表面上。然而，根据相关文献得知，对于KDP这种难加工材料进行切削加工时，刀具前角在-25°到-45°之间切削质量最好，不然则会造成KDP内部晶格不同程度的破坏，进而会对表面的切削质量造成一系列不良的影响。当前，单点金刚石飞刀切削技术中的刀片大部分是以一定角度固定在刀盘上，不能实现刀具前角的连续调整。此外，加工特殊晶体时金刚石刀具的切削刃会出现不同程度的磨损，进而会影响被加工件的表面质量，而目前刀盘无法改变刀具的实际切削角度,刀具磨损后需要对刀进行修复或者换刀，直接导致加工效率的降低和加工成本的增加。
发明内容
本发明需要解决的技术问题在于：针对现有技术存在的缺点和不足，提供一种结构简单、调整灵活、可连续调整金刚石刀具切削前角，并且能提高切削质量的用于单点金刚石飞刀切削超精密机床加工特殊晶体的专用刀盘。
本发明之一种用于单点金刚石飞刀铣削超精密机床加工特殊晶体的专用刀盘，其特征在于，由刀盘本体、角度调整块、刀架等构成刀盘系统；所述刀盘本体上开设有半圆柱槽，所述半圆柱槽沿刀盘本体周向布置，所述角度调整块可旋转地套设与圆柱槽中并通过第一紧固件紧固定位。
所述第一紧固件为定位螺钉和紧定螺钉两种，所述刀盘本体上开设有连通半圆柱槽的螺纹孔，所述定位螺钉与刀盘上的螺纹孔配合并与角度调整块上的圆孔配合，实现角度调整块的定位，使其按设计的轴线旋转。当位置固定了以后，靠另一端的紧定螺钉紧固。所述刀架安装于角度调整块上，所述角度调整块上沿垂直于刀盘中心轴的方向设有定位圆柱凸台，所述刀架可旋转地套设于圆柱凸台上，使刀架的位置更加准确，并通过第二紧固件紧固定位。
所述第二紧固件为紧定螺钉，所述角度调整块上开设有相应的螺纹孔，并且刀架上开设有相应的阶梯孔，所述紧定螺钉通过刀架上的阶梯孔然后与角度调整块上的螺纹孔配合并紧固于角度调整块上，从而实现刀架的定位与紧固。
所述刀架上开设有与定位凸台相配合的定位孔。
所述刀架上开设有用来安装金刚石刀具的凹槽。
所述角度调整块和刀架上均刻有相应的刻度标尺。
所述刀盘本体外圆周侧开设有动平衡调整螺栓孔，并有相应的动平衡调整螺钉与之配合。
所述角度调整块的固定端面开设有相应的圆弧槽与第一紧固件紧定螺钉相配合。
与现有技术相比，本发明的创新在于:本发明通过在刀盘本体的外圆侧安装一个角度调整块，来调整金刚石刀具的切削前角，不仅可以实现在切削范围内的连续调整，还可以在刀架上进行高分辨率的调整。不仅提高了被加工件的表面质量，同时也提高了加工的效率，并且该结构比较简单，操作比较方便，容易实现。
附图说明
图1为本发明主视结构示意图。
图2为本发明整体爆炸示意图。
图3为本发明角度调整块结构示意图。
图4为本发明刀架结构示意图。
图中：1、刀盘本体；2、沉头孔；3、定位孔；4、第一紧固件；5、刀架；6、第三紧固件；7、角度调整块；8、动平衡调整螺纹孔；9、第一紧固件凹槽；10、半圆柱凹槽；11、第一螺纹孔，13、第二螺纹孔，18、第三螺纹孔；12、圆柱凸台；14、刀架定位孔；15、阶梯孔；16、定位孔；17、第二紧固件；19、圆弧凹槽；20、刻度标尺；21、第三紧固件凹槽；22、金刚石刀具安装槽。
具体实施方式
如图1、图2所示，本发明为一种单点金刚石飞刀铣削超精密机床加工特殊晶体的专用刀盘，包括刀盘本体1、角度调整块7、刀架5。刀盘本体1的端面上开设有均匀分布的沉头孔2，沉头孔2用于刀盘本体1与机床主轴之间的联接。刀盘本体1的中心开有定位孔3，定位孔3用于刀盘本体1与机床主轴安装时的定位，使刀盘本体1与机床主轴中心保持一致。刀盘本体1的外圆周开设有对称的两个半圆柱槽10，半圆柱槽10内安装有角度调整块7，通过第一紧固件4中的定位螺钉配合后，再由紧定螺钉固定；角度调整块7首先以定位螺钉为轴线旋转一定角度，当旋转至工作角度时候，由紧定螺钉紧固。第一紧固件凹槽9设置在半圆柱槽10两端，第一紧固件4安装在第一紧固件凹槽9内，当角度调整块7旋转时，安装在其上的刀架5带着金刚石刀具也随之变化，进而导致切削前角发生变化。在对KDP晶体这种难加工材料进行切削时，能将金刚石刀具的切削前角调整至最佳切削范围内，以保证切削质量。
第一紧固件4分为两种螺钉，一种是定位螺钉，作用是使角度调整块7以其为中心轴线并绕其旋转，另一种是紧定螺钉，作用是使角度调整块7固定。刀盘本体1上开有连通半圆柱槽10的第一螺纹孔11，当角度调整块7通过定位螺钉安装好以后，通过紧定螺钉与第一螺纹孔11配合并压紧使其紧固。当需要调整金刚石刀具的切削前角时，松开紧定螺钉，旋转角度调整块7至工作位置，再拧紧紧定螺钉即可。
如图2所示，金刚石刀具通过第三紧固件6安装在金刚石刀具安装槽22中。在角度调整块7上旋转刀架5至工作角度后，通过第二紧固件17固定，即完成对金刚石刀具实际切削角度的调节。当刀架5旋转时，安装在其上的金刚石刀具的实际切削角度也随之变化。当金刚石刀具切削刃出现磨损时，通过调整刀架5的位置来改变金刚石刀具的实际切削角度，来保证加工质量。由于不用对刀具进行修复和更换，从而节约了时间，降低了加工成本，提高了加工效率。
第二紧固件17为紧定螺钉，角度调整块7上开有第二螺纹孔13，刀架5上开有相应的阶梯孔15，紧定螺钉通过阶梯孔15与第二螺纹孔13配合把刀架5压紧在角度调整块7上。需要调整金刚石刀具的实际切削角时，松开紧定螺钉，旋转刀架5进行位置调整，再拧紧紧定螺钉即可。
如图3所示，刀架5上开设有金刚石刀具安装槽22，金刚石刀具安装在金刚石刀具安装槽22中，并通过第三紧固件6固定。第三紧固件凹槽21设置在金刚石刀具安装槽22两端，第三紧固件6安装在第三紧固件凹槽21内，第三螺纹孔18设置在第三紧固件凹槽21与金刚石刀具安装槽22之间；刀架5的中心设有刀架定位孔14。
如图4所示，角度调整块7的外圆周面上和刀架5的端面上均有刻度标尺20，两刻度标尺20分别用于连续调整角度调整块7的旋转角度即切削前角和刀架5的旋转角度即实际切削角度。角度调整块7的顶部一端开有定位孔16，另一端上开设有与紧定螺钉相配合的圆弧凹槽19，圆弧凹槽19能对角度调整块7进行很好的轴向限位固定，防止角度调整块7在工作状态时发生偏移。角度调整块7的侧端面上分别设有第二螺纹孔13、圆柱凸台12，第二螺纹孔13设置在圆柱凸台12两侧，圆柱凸台12设置在中间位置。
刀盘本体1的外圆侧沿圆周方向开设有八个动平衡调整螺栓孔8，动平衡调整螺栓孔8中有与之配合的调整螺钉，通过在动平衡调整螺栓孔8中配合不同个数的螺钉以及拧入的深度来调节刀盘在主轴驱动下旋转的动平衡，最终达到最佳旋转状态，以削弱刀盘在高速转动过程中的振动。

Claims (3)

1.一种用于单点金刚石飞刀铣削加工特殊晶体的专用刀盘，其特征在于：该专用刀盘包括刀盘本体(1)、角度调整块(7)、刀架(5)；刀盘本体(1)的端面上开设有均匀分布的沉头孔(2)，沉头孔(2)用于刀盘本体(1)与机床主轴之间的联接；刀盘本体(1)的中心开有定位孔(3)，定位孔(3)用于刀盘本体(1)与机床主轴安装时的定位，使刀盘本体(1)与机床主轴中心保持一致；刀盘本体(1)的外圆周开设有对称的两个半圆柱槽(10)，半圆柱槽(10)内安装有角度调整块(7)，通过第一紧固件(4)中的定位螺钉配合后，再由紧定螺钉固定；角度调整块(7)首先以定位螺钉为轴线旋转一定角度，当旋转至工作角度时候，由紧定螺钉紧固；第一紧固件凹槽(9)设置在半圆柱槽(10)两端，第一紧固件(4)安装在第一紧固件凹槽(9)内，当角度调整块(7)旋转时，安装在其上的刀架(5)带着金刚石刀具也随之变化，进而导致切削前角发生变化；在对KDP晶体这种难加工材料进行切削时，能将金刚石刀具的切削前角调整至最佳切削范围内，以保证切削质量；
第一紧固件(4)分为两种螺钉，一种是定位螺钉，作用是使角度调整块(7)以其为中心轴线并绕其旋转，另一种是紧定螺钉，作用是使角度调整块(7)固定；刀盘本体(1)上开有连通半圆柱槽(10)的第一螺纹孔(11)，当角度调整块(7)通过定位螺钉安装好以后，通过紧定螺钉与第一螺纹孔(11)配合并压紧使其紧固；当需要调整金刚石刀具的切削前角时，松开紧定螺钉，旋转角度调整块(7)至工作位置，再拧紧紧定螺钉即可；
金刚石刀具通过第三紧固件(6)安装在金刚石刀具安装槽(22)中；在角度调整块(7)上旋转刀架(5)至工作角度后，通过第二紧固件(17)固定，即完成对金刚石刀具实际切削角度的调节；当刀架(5)旋转时，安装在其上的金刚石刀具的实际切削角度也随之变化；当金刚石刀具切削刃出现磨损时，通过调整刀架(5)的位置来改变金刚石刀具的实际切削角度，来保证加工质量；由于不用对刀具进行修复和更换，从而节约了时间，降低了加工成本，提高了加工效率；
第二紧固件(17)为紧定螺钉，角度调整块(7)上开有第二螺纹孔(13)，刀架(5)上开有相应的阶梯孔(15)，紧定螺钉通过阶梯孔(15)与第二螺纹孔(13)配合把刀架(5)压紧在角度调整块(7)上；需要调整金刚石刀具的实际切削角时，松开紧定螺钉，旋转刀架(5)进行位置调整，再拧紧紧定螺钉即可；
刀架(5)上开设有金刚石刀具安装槽(22)，金刚石刀具安装在金刚石刀具安装槽(22)中，并通过第三紧固件(6)固定；第三紧固件凹槽(21)设置在金刚石刀具安装槽(22)两端，第三紧固件(6)安装在第三紧固件凹槽(21)内，第三螺纹孔(18)设置在第三紧固件凹槽(21)与金刚石刀具安装槽(22)之间；刀架(5)的中心设有刀架定位孔(14)。
2.根据权利要求1所述的一种用于单点金刚石飞刀铣削加工特殊晶体的专用刀盘，其特征在于：角度调整块(7)的外圆周面上和刀架(5)的端面上均有刻度标尺(20)，两刻度标尺(20)分别用于连续调整角度调整块(7)的旋转角度即切削前角和刀架(5)的旋转角度即实际切削角度；角度调整块(7)的顶部一端开有定位孔(16)，另一端上开设有与紧定螺钉相配合的圆弧凹槽(19)，圆弧凹槽(19)能对角度调整块(7)进行很好的轴向限位固定，防止角度调整块(7)在工作状态时发生偏移；角度调整块(7)的侧端面上分别设有第二螺纹孔(13)、圆柱凸台(12)，第二螺纹孔(13)设置在圆柱凸台(12)两侧，圆柱凸台(12)设置在中间位置。
3.根据权利要求1所述的一种用于单点金刚石飞刀铣削加工特殊晶体的专用刀盘，其特征在于：刀盘本体(1)的外圆侧沿圆周方向开设有八个动平衡调整螺栓孔(8)，动平衡调整螺栓孔(8)中有与之配合的调整螺钉，通过在动平衡调整螺栓孔(8)中配合不同个数的螺钉以及拧入的深度来调节刀盘在主轴驱动下旋转的动平衡，最终达到最佳旋转状态，以削弱刀盘在高速转动过程中的振动。
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