CN108857606A - 拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置及其校准方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置及其校准方法。针对在刀具内凹型表面上加工微结构，目前尚未发现有相关的例子。本发明拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，包括三轴联动工作台、旋转夹具、超声振动机构和微结构检测仪。旋转夹具包括拉刀定位架、装夹组件、夹紧螺栓和固定架。固定架与三轴联动工作台上的工作移动块固定。超声振动机构包括振动机安装架、振动机安装板、第一滑轨、支撑板、第二滑轨、超声激振器安装板、超声激振器、渐变式悬臂梁和金刚石刀具。微结构检测仪包括第三滑轨、检测仪固定板、检测仪安装架、摄像头和补光灯。本发明解决了以拉刀前刀面为代表的内凹型刀齿表面的微结构加工。

Description

拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置及其校准方法
技术领域
本发明属于拉刀前刀面加工微结构技术领域，具体涉及一种拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置及其校准方法。
背景技术
刀具是机械加工中非常重要的加工工具，广泛用于制造业的各个制备加工环节中。刀具的品质将直接影响到机械加工质量，在机械加工过程中刀具的磨损不可避免，是刀具失效的主要原因之一。而现代摩擦学和仿生学证实具有一定非光滑形态的高性能表面微结构具有更好的抗磨减摩性能。但是刀具的种类多种多样，其结构形状各不相同，在不同形状的刀具表面加工微结构的难度也不尽相同。
目前常用的刀具上的微结构建方法包括飞秒激光加工、细微电火花加工、电解加工方法等。如申请专利号为CN201510653803的专利公开了一种微织构硬质合金刀片的制备方法，包括利用表面具有微织构形貌的立方氮化硼砂轮制备具有微织构形貌的硬质合金刀片成形模具。该发明利用具有微结构形貌的硬质合金刀片成形模具压制硬质合金粉末，形成微织构硬质合金坯料并通过真空烧结微结构硬质合金刀片坯料制备微结构硬质合金刀片，实现微结构硬质合金刀片的批量化生产。但该方法制作过程繁琐，精度不高，且无法加工刀具内凹型表面的微结构。此外，该发明制作的模具在多次冲压使用后容易磨损，导致刀具表面微结构的具体尺寸与理想尺寸不相符。
针对在刀具内凹型表面上加工微结构，目前尚未发现有相关的例子。因此研制一种可以在刀具内凹型表面上超声加工微结构的方法与装置对刀具优化加工有着十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置及其校准方法。
本发明拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，包括三轴联动工作台、旋转夹具、超声振动机构和微结构检测仪。所述的旋转夹具包括拉刀定位架、装夹组件、夹紧螺栓和固定架。所述的固定架与三轴联动工作台上的工作移动块固定。所述的拉刀定位架包括第一定位板、第二定位板和第三定位板。所述第一定位板、第二定位板、第三定位板的内侧面两两之间相互垂直。第一定位板的内侧面上固定有两块定位块。第一定位板的外侧面与固定架构成转动副。固定架上开设有两个槽宽相等的圆弧通槽。两根夹紧螺栓的螺杆部分分别穿过两个圆弧通槽并与第一定位板构成螺旋副。装夹组件包括装夹架、动夹板、装夹丝杆和手柄杆。装夹架固定在第二定位板内侧面远离第一定位板的那侧。装夹丝杆与固定在装夹架上的螺母块构成螺旋副。装夹丝杆的内端与动夹板构成转动副，外端与手柄杆的一端构成转动副。动夹板与第一定位板的内侧面构成滑动副。
所述的超声振动机构包括振动机安装架、振动机安装板、第一滑轨、支撑板、第二滑轨、超声激振器安装板、超声激振器、渐变式悬臂梁和金刚石刀具。所述振动机安装架的顶部固定有振动机安装板。振动机安装板的顶面上固定有第一滑轨。固定在支撑板底面的第一滑块与第一滑轨构成滑动副。第一滑块与第一滑轨通过紧定螺钉固定。支撑板的顶面上固定有第二滑轨。固定在超声激振器安装板底面的第二滑块与第二滑轨构成滑动副。第二滑块与第二滑轨通过紧定螺钉固定。超声激振器安装板的顶面上安装有超声激振器。超声激振器的激振头朝向正上方。渐变式悬臂梁的内端支撑板固定。渐变式悬臂梁位于超声激振器的上方，且与超声激振器的激振头接触。渐变式悬臂梁的外端固定有金刚石刀具。
所述的微结构检测仪包括第三滑轨、检测仪固定板、检测仪安装架、摄像头和补光灯。水平设置的第三滑轨固定在振动机安装板上。固定在检测仪固定板底部的第三滑块与第三滑轨构成滑动副。第三滑块与第三滑轨通过紧定螺钉固定。所述的检测仪固定板上固定有检测仪安装架。检测仪安装架的顶部固定有摄像头和补光灯。摄像头及补光灯均倾斜朝下设置。
进一步地，所述的三轴联动工作台包括X方向运动滑台、Y方向运动滑台和Z方向运动滑台。X方向运动滑台包括第一滑架、第一丝杆、第一移动块和第一电机。第一丝杆支承在第一滑架上。第一电机与第一滑架固定。第一电机的输出轴与第一丝杆的一端固定。第一移动块与第一滑架构成滑动副，且与第一丝杆构成螺旋副。Y方向运动滑台包括第二滑架、第二丝杆、第二移动块和第二电机。第二滑架与第一移动块固定。第二丝杆支承在第二滑架上。第二电机与第二滑架固定。第二电机的输出轴与第二丝杆的一端固定。第二移动块与第二滑架构成滑动副，且与第二丝杆构成螺旋副。Z方向运动滑台包括第三滑架、第三丝杆、工作移动块和第三电机。第三滑架与第二移动块固定。第三丝杆支承在第三滑架上。第三电机与第三滑架固定。第三电机的输出轴与第三丝杆的一端固定。工作移动块与第三滑架构成滑动副，且与第三丝杆构成螺旋副。第一丝杆、第二丝杆、第三丝杆的轴线两两之间相互垂直。第三丝杆竖直设置。
进一步地，所述第一定位板的内侧面竖直设置。所述的动夹板靠近第一定位板的侧面与定位块的外侧面平行设置。
进一步地，两个圆弧通槽的内侧面在同一个圆柱面上。
进一步地，所述的第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨上均标有刻度。第一滑轨及第二滑轨的中心轴线均水平设置，且均与第一定位板的内侧面平行。第一滑轨的轴线与第三滑轨的轴线相互垂直。
进一步地，所述的渐变式悬臂梁在由内端至外端的方向上，横截面呈阶梯式减小。渐变式悬臂梁的中心轴线水平设置，且与第一定位板的内侧面平行。
进一步地，所述渐变式悬臂梁固定金刚石刀具处的厚度与金刚石刀具3-9的高度之和小于4mm。所述的金刚石刀具呈锥形。
进一步地，所述摄像头及补光灯的朝向与水平面的夹角呈45°。
该拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置的校准方法具体如下：
步骤一、在与目标拉刀样品材质相同的金属块上用激光打标装置加工出测试微结构槽。测试微结构槽的形状及深度均与需要在目标拉刀样品前刀面上加工的微结构槽完全相同。
将金属块上带有测试微结构槽的侧面朝向正上方并放置到摄像头的斜下方。打开补光灯，摄像头拍摄测试微结构槽，得到测试照片。对测试照片进行灰度化处理。记录下灰度化后测试照片的微结构槽上灰度值最大点的灰度值c和灰度值最小点的灰度值d。
步骤二、关闭补光灯，将目标拉刀样品装夹在旋转夹具上。松开两个夹紧螺栓，转动拉刀定位架，目标拉刀样品的前刀面达到朝向上方的水平状态后，拧紧两个夹紧螺栓。以目标拉刀样品上的其中一个刀齿作为目标刀齿。
步骤三、将检测仪固定板沿第三滑轨滑动，使得检测仪安装架与渐变式悬臂梁在一个垂直于渐变式悬臂梁中心轴线的平面上的投影不相交。
步骤四、驱动第一电机，使得目标拉刀样品接触装夹组件的侧面与金刚石刀具的刀尖对齐。驱动第三电机，使得目标拉刀样品上目标刀齿的前刀面低于金刚石刀具的刀尖，且与金刚石刀具的刀尖的竖直距离在0.5mm～0.8mm之间。驱动第二电机，使得金刚石刀具的刀尖到达目标刀齿的正上方。
步骤五、启动超声激振器，使带有金刚石刀具的悬臂梁上下振动。同时，第一电机及第二电机转动，使得目标刀齿的前刀面上刻蚀出微结构槽。
步骤六、目标刀齿前刀面的微结构加工完成后，关闭超声激振器。将支撑板沿第一滑轨向远离拉刀定位架的一侧滑动，使得检测仪安装架与渐变式悬臂梁在一个垂直于第三滑轨中心轴线的平面上的投影不相交。将检测仪固定板沿第三滑轨滑动至摄像头正对目标拉刀样品的状态。
步骤七、第一电机、第二电机及第三电机转动，使得目标刀齿到达摄像头的斜下方。打开补光灯，摄像头拍摄目标刀齿上的微结构槽，得到校验照片。
步骤八、将校验照片进行灰度化处理，若灰度化后的校验照片中微结构槽范围内的任意一个点的灰度值均在(d-10)至(c+10)之间，则进入步骤九，否则，以一个未经加工的刀齿作为新的目标刀齿，重复步骤三至步骤七。
步骤九、校准完成。
进一步地，步骤一中，摄像头拍摄测试照片时，摄像头与金属块上测试微结构槽的水平距离达到a，竖直距离达到b，5mm≤a≤15mm，5mm≤b≤15mm。
步骤七中，摄像头拍摄校验照片时，摄像头与目标刀齿上微结构槽的水平距离达到a，竖直距离达到b。
本发明具有的有益效果是：
1、本发明通过在对渐变式悬臂梁施加超声振动的方式驱动金刚石刀具，使得金刚石刀具能够伸入拉刀前刀面为代表的内凹型表面进行微结构加工，简化了表面结构的加工过程，不产生切屑。
2、本发明在加工过程中不会影响拉刀刀齿的强度，同时还给刀齿表面增加了预压力，有利于增加刀具寿命。
3、本发明采用超声振动加工，相比于电火花加工和激光加工更加节能；采用悬臂梁单点金刚石击打拉刀前刀面形成微结构的方式，相比于其他采用变幅杆加工的方式更加简便有效。
4、由于在相同的光照强度条件下，开设不同的微结构深度反射的光线强度不同，因此不同深度的微结构在拍摄的图像中显示的灰度值不同。本发明通过拍摄刀齿前刀面照片并进行灰度化的方式，判断刀齿上的微结构是否达到所需尺寸，实现了内凹型表面上微结构的尺寸测量。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明中三轴联动工作台的示意图。
图3为本发明中旋转夹具的正面结构示意图。
图4为本发明中旋转夹具的立体结构示意图。
图5为本发明中超声振动机构与微结构检测仪的装配示意图；
图6为图5中E部分的放大示意图。
图7为本发明中超声振动机构进行微结构加工的示意图。
图8为本发明中微结构检测仪进行检测的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，包括机架、三轴联动工作台1、旋转夹具2、超声振动机构3和微结构检测仪5。三轴联动工作台1用于精确输送定位待加工拉刀4。旋转夹具2用于夹紧待加工拉刀4并将其刀齿前刀面旋转至水平状态以便于加工。超声振动机构3用于在刀齿的前刀面上往复打击形成微织构。微结构检测机构5用于检测刀齿前刀面已开设的微结构的深度是否满足要求。
如图1和2所示，三轴联动工作台1包括X方向运动滑台、Y方向运动滑台和Z方向运动滑台。X方向运动滑台包括第一滑架1-1、第一丝杆、第一移动块1-3和第一电机1-2。第一滑架1-1与机架固定。第一丝杆支承在第一滑架上。第一电机1-2与第一滑架1-1固定。第一电机1-2的输出轴与第一丝杆的一端固定。第一移动块1-3与第一滑架构成滑动副，且与第一丝杆构成螺旋副。Y方向运动滑台包括第二滑架1-4、第二丝杆、第二移动块1-6和第二电机1-5。第二滑架1-4与第一移动块1-3固定。第二丝杆支承在第二滑架1-4上。第二电机1-5与第二滑架固定。第二电机1-5的输出轴与第二丝杆的一端固定。第二移动块1-6与第二滑架1-4构成滑动副，且与第二丝杆构成螺旋副。Z方向运动滑台包括第三滑架1-7、第三丝杆、工作移动块1-9和第三电机1-8。第三滑架1-7与第二移动块1-6固定。第三丝杆支承在第三滑架1-7上。第三电机1-8与第三滑架固定。第三电机1-5的输出轴与第三丝杆的一端固定。工作移动块1-9与第三滑架1-7构成滑动副，且与第三丝杆构成螺旋副。第一丝杆、第二丝杆、第三丝杆的轴线两两之间相互垂直。第三丝杆竖直设置。
如图1、3和4所示，旋转夹具2包括拉刀定位架2-1、装夹组件2-2、轴承座连接盘2-3、轴承座2-4、夹紧螺栓2-5和固定架2-6。固定架2-6与工作移动块1-9固定。轴承座2-4的座体与固定架2-6固定。拉刀定位架2-1包括第一定位板、第二定位板和第三定位板。第一定位板、第二定位板、第三定位板的内侧面两两之间相互垂直。第一定位板的内侧面竖直设置。第一定位板的内侧面上固定有两块表面平整的定位块。两块定位块的外侧面平齐。轴承座2-4的轴承内圈通过轴承座连接盘2-3与拉刀定位架2-1内的第一定位板固定。进而使得拉刀定位架2-1与固定架2-6构成转动副。固定架2-6上开设有两个槽宽相等的圆弧通槽。两个圆弧通槽的内侧面在同一个以轴承座中心轴线为轴线的圆柱面上。两根夹紧螺栓2-5的螺杆部分分别穿过两个圆弧通槽并与第一定位板构成螺旋副。两根夹紧螺栓2-5的螺头部分位于固定架2-6远离拉刀定位架2-1的一侧。两根夹紧螺栓2-5在未拧紧的状态下，能够随拉刀定位架2-1的转动而移动。在两根夹紧螺栓2-5拧紧的状态下，使得拉刀定位架2-1与固定架2-6相互固定。装夹组件2-2包括装夹架、动夹板、装夹丝杆和手柄杆。装夹架固定在第二定位板内侧面远离第一定位板的那侧。装夹丝杆与固定在装夹架上的螺母块构成螺旋副。装夹丝杆的内端与动夹板构成以装夹丝杆轴线为公共轴线的转动副，外端与手柄杆的一端构成公共轴线垂直于装夹丝杆轴线的转动副。动夹板与第一定位板的内侧面构成滑动副。动夹板靠近第一定位板的侧面与定位块的外侧面平行设置。
如图1和图5所示，超声振动机构3包括振动机安装架3-1、振动机安装板3-2、第一滑轨3-3、支撑板3-4、第二滑轨3-5、超声激振器安装板3-6、超声激振器3-7、渐变式悬臂梁3-8和金刚石刀具3-9。振动机安装架3-1的底部与机架固定。振动机安装架3-1的顶部固定有振动机安装板3-2。振动机安装板3-2的顶面上固定有两根第一滑轨3-3。固定在支撑板3-4底面的两个第一滑块与两根第一滑轨3-3分别构成滑动副。两个第一滑块与两根第一滑轨3-3分别通过紧定螺钉固定。支撑板3-4的顶面上固定有两根第二滑轨3-5。固定在超声激振器安装板3-6底面的两个第二滑块与两根第二滑轨3-5分别构成滑动副。两个第二滑块与两根第二滑轨3-5分别通过紧定螺钉固定。第一滑轨3-3及第二滑轨3-5的中心轴线均水平设置，且均与第一定位板的内侧面平行。超声激振器安装板3-6的顶面上安装有超声激振器3-7。超声激振器3-7的激振头朝向正上方。渐变式悬臂梁3-8的内端通过立板与支撑板3-4固定。渐变式悬臂梁3-8在由内端至外端的方向上，横截面呈阶梯式减小。渐变式悬臂梁3-8位于超声激振器3-7的上方，且与超声激振器3-7的激振头接触。渐变式悬臂梁3-8的中心轴线水平设置，且与第一定位板的内侧面平行。渐变式悬臂梁3-8的外端固定有刀尖朝向正下方的金刚石刀具3-9。金刚石刀具3-9呈锥形。超声激振器3-7产生超声振动时将带动渐变式悬臂梁3-8摆动，从而使得金刚石刀具3-9上下振动进行加工。第一滑轨3-3及第二滑轨3-5上均标有刻度。渐变式悬臂梁3-8固定金刚石刀具3-9处的厚度(竖直方向上的尺寸)与金刚石刀具3-9的高度(刀尖到底部的距离)之和小于4mm，从而能够伸入拉刀的圆弧容屑槽(即两个刀齿之间)进行拉刀前刀面的加工。解决了现有微结构加工设备尺寸过大，难以对拉刀内凹型表面进行加工的问题。
如图1和5所示，微结构检测仪5包括第三滑轨5-1、检测仪固定板5-2、检测仪安装架5-3、摄像头5-4和补光灯。水平设置的第三滑轨5-1固定在振动机安装板3-2上，且与第一滑轨3-3垂直，可用于微结构检测仪的移动调节。固定在检测仪固定板5-2底部的第三滑块与第三滑轨5-1构成滑动副。第三滑块与第三滑轨5-1通过紧定螺钉固定。第三滑轨5-1上标有刻度。检测仪固定板5-2上固定有检测仪安装架5-3。检测仪安装架5-3的顶部固定有摄像头5-4和补光灯。摄像头5-4及补光灯均倾斜朝下设置，且朝向靠近旋转夹具2的一侧。摄像头5-4及补光灯的朝向与水平面的夹角呈45°。
该拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置的校准方法具体如下：
在对一批目标拉刀进行微结构加工前，选取这批目标拉刀的一把作为目标拉刀样品，并取一块与目标拉刀材质相同的金属块。进行以下各步骤：
步骤一、在与目标拉刀样品材质相同的金属块上用激光打标装置加工出测试微结构槽。测试微结构槽的形状及深度均与需要在目标拉刀样品前刀面上加工的微结构槽完全相同。
将金属块上带有测试微结构槽的侧面朝向正上方并放置到摄像头5-4的斜下方。使得摄像头5-4与金属块上测试微结构槽的水平距离达到a，竖直距离达到b，5mm≤a≤15mm，5mm≤b≤15mm。
打开补光灯，摄像头5-4拍摄测试微结构槽，得到测试照片。对测试照片通过加权平均法进行灰度化处理。记录下灰度化后测试照片的微结构槽上灰度值最大点的灰度值c和灰度值最小点的灰度值d。
步骤二、关闭补光灯，将待开设微结构的目标拉刀样品4装夹在旋转夹具上，使得目标拉刀样品4与两个定位块、第二定位板接触，且头端端面与第三定位板内侧面接触，刀齿位于远离第二定位板的一侧。
松开两个夹紧螺栓2-5，转动拉刀定位架2-1，目标拉刀样品4的前刀面达到朝向上方的水平状态后，拧紧两个夹紧螺栓2-5，使得拉刀定位架2-1与固定架2-6固定。以目标拉刀样品上的其中一个刀齿作为目标刀齿。
步骤三、将检测仪固定板5-2沿第三滑轨5-1滑动，使得检测仪安装架5-3与渐变式悬臂梁3-8在一个垂直于渐变式悬臂梁3-8中心轴线的平面上的投影不相交(即检测仪安装架5-3不干扰超声振动机构运动)。将支撑板3-4沿第一滑轨3-3滑动至金刚石刀具伸出振动机安装板3-2的正上方之外。
步骤四、驱动第一电机1-2，使得目标拉刀样品4接触装夹组件2-2的侧面与金刚石刀具3-9的刀尖在垂直第一定位板内侧面的方向上对齐。驱动第三电机1-8，使得目标拉刀样品上目标刀齿的前刀面低于金刚石刀具3-9的刀尖，且与金刚石刀具3-9的刀尖的竖直距离在0.5mm～0.8mm之间。驱动第二电机1-5，使得金刚石刀具3-9的刀尖到达目标刀齿的正上方。
步骤五、启动超声激振器3-7，使带有金刚石刀具的悬臂梁3-8上下振动，从而带动金刚石刀具3-9往复打击目标拉刀样品目标刀齿的前刀面。同时，第一电机及第二电机转动，使得目标刀齿的前刀面上刻蚀出所需要的微结构槽。蚀刻过程如图7所示。
步骤六、目标刀齿前刀面的微结构加工完成后，关闭超声激振器3-7。将支撑板3-4沿第一滑轨向远离拉刀定位架2-1的一侧滑动，使得检测仪安装架5-3与渐变式悬臂梁3-8在一个垂直于第三滑轨中心轴线的平面上的投影不相交(即渐变式悬臂梁3-8不干扰微结构检测仪5运动)。将检测仪固定板5-2沿第三滑轨5-1滑动至摄像头5-4正对目标刀齿的状态。
步骤七、如图8所示，第一电机、第二电机及第三电机转动，使得目标刀齿到达摄像头5-4的斜下方，且摄像头5-4与目标刀齿上微结构槽的水平距离达到a，竖直距离达到b。打开补光灯，摄像头5-4拍摄目标刀齿上的微结构槽，得到校验照片。
步骤八、将校验照片通过加权平均法进行灰度化处理，若灰度化后的校验照片中微结构槽范围内的任意一个点的灰度值均在(d-10)至(c+10)之间，则进入步骤九，否则，以一个未经加工的刀齿作为新的目标刀齿，重复步骤三至步骤七。
步骤九、校准完成，该拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置达到能够加工目标拉刀的状态。根据第二滑轨3-3上的刻度，记录超声激振器安装板3-6与第二滑轨3-3的相对位置，校验完成。后期需要对与目标拉刀样品相同材质的拉刀进行加工时，只需将超声激振器安装板3-6与第二滑轨3-3调节至与当前位置相同即可进行加工。

Claims (10)

1.拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，包括三轴联动工作台、旋转夹具、超声振动机构和微结构检测仪；其特征在于：所述的旋转夹具包括拉刀定位架、装夹组件、夹紧螺栓和固定架；所述的固定架与三轴联动工作台上的工作移动块固定；所述的拉刀定位架包括第一定位板、第二定位板和第三定位板；所述第一定位板、第二定位板、第三定位板的内侧面两两之间相互垂直；第一定位板的内侧面上固定有两块定位块；第一定位板的外侧面与固定架构成转动副；固定架上开设有两个槽宽相等的圆弧通槽；两根夹紧螺栓的螺杆部分分别穿过两个圆弧通槽并与第一定位板构成螺旋副；装夹组件包括装夹架、动夹板、装夹丝杆和手柄杆；装夹架固定在第二定位板内侧面远离第一定位板的那侧；装夹丝杆与固定在装夹架上的螺母块构成螺旋副；装夹丝杆的内端与动夹板构成转动副，外端与手柄杆的一端构成转动副；动夹板与第一定位板的内侧面构成滑动副；
所述的超声振动机构包括振动机安装架、振动机安装板、第一滑轨、支撑板、第二滑轨、超声激振器安装板、超声激振器、渐变式悬臂梁和金刚石刀具；所述振动机安装架的顶部固定有振动机安装板；振动机安装板的顶面上固定有第一滑轨；固定在支撑板底面的第一滑块与第一滑轨构成滑动副；第一滑块与第一滑轨通过紧定螺钉固定；支撑板的顶面上固定有第二滑轨；固定在超声激振器安装板底面的第二滑块与第二滑轨构成滑动副；第二滑块与第二滑轨通过紧定螺钉固定；超声激振器安装板的顶面上安装有超声激振器；超声激振器的激振头朝向正上方；渐变式悬臂梁的内端支撑板固定；渐变式悬臂梁位于超声激振器的上方，且与超声激振器的激振头接触；渐变式悬臂梁的外端固定有金刚石刀具；
所述的微结构检测仪包括第三滑轨、检测仪固定板、检测仪安装架、摄像头和补光灯；水平设置的第三滑轨固定在振动机安装板上；固定在检测仪固定板底部的第三滑块与第三滑轨构成滑动副；第三滑块与第三滑轨通过紧定螺钉固定；所述的检测仪固定板上固定有检测仪安装架；检测仪安装架的顶部固定有摄像头和补光灯；摄像头及补光灯均倾斜朝下设置。
2.根据权利要求1所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，其特征在于：所述的三轴联动工作台包括X方向运动滑台、Y方向运动滑台和Z方向运动滑台；X方向运动滑台包括第一滑架、第一丝杆、第一移动块和第一电机；第一丝杆支承在第一滑架上；第一电机与第一滑架固定；第一电机的输出轴与第一丝杆的一端固定；第一移动块与第一滑架构成滑动副，且与第一丝杆构成螺旋副；Y方向运动滑台包括第二滑架、第二丝杆、第二移动块和第二电机；第二滑架与第一移动块固定；第二丝杆支承在第二滑架上；第二电机与第二滑架固定；第二电机的输出轴与第二丝杆的一端固定；第二移动块与第二滑架构成滑动副，且与第二丝杆构成螺旋副；Z方向运动滑台包括第三滑架、第三丝杆、工作移动块和第三电机；第三滑架与第二移动块固定；第三丝杆支承在第三滑架上；第三电机与第三滑架固定；第三电机的输出轴与第三丝杆的一端固定；工作移动块与第三滑架构成滑动副，且与第三丝杆构成螺旋副；第一丝杆、第二丝杆、第三丝杆的轴线两两之间相互垂直；第三丝杆竖直设置。
3.根据权利要求1所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，其特征在于：所述第一定位板的内侧面竖直设置；所述的动夹板靠近第一定位板的侧面与定位块的外侧面平行设置。
4.根据权利要求1所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，其特征在于：两个圆弧通槽的内侧面在同一个圆柱面上。
5.根据权利要求1所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，其特征在于：所述的第一滑轨、第二滑轨及第三滑轨上均标有刻度；第一滑轨及第二滑轨的中心轴线均水平设置，且均与第一定位板的内侧面平行；第一滑轨的轴线与第三滑轨的轴线相互垂直。
6.根据权利要求1所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，其特征在于：所述的渐变式悬臂梁在由内端至外端的方向上，横截面呈阶梯式减小；渐变式悬臂梁的中心轴线水平设置，且与第一定位板的内侧面平行。
7.根据权利要求1所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，其特征在于：所述渐变式悬臂梁固定金刚石刀具处的厚度与金刚石刀具的高度之和小于4mm；所述的金刚石刀具呈锥形。
8.根据权利要求1所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置，其特征在于：所述摄像头及补光灯的朝向与水平面的夹角呈45°。
9.如权利要求2所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置的校准方法，其特征在于：步骤一、在与目标拉刀样品材质相同的金属块上用激光打标装置加工出测试微结构槽；测试微结构槽的形状及深度均与需要在目标拉刀样品前刀面上加工的微结构槽完全相同；
将金属块上带有测试微结构槽的侧面朝向正上方并放置到摄像头的斜下方；打开补光灯，摄像头拍摄测试微结构槽，得到测试照片；对测试照片进行灰度化处理；记录下灰度化后测试照片的微结构槽上灰度值最大点的灰度值c和灰度值最小点的灰度值d；
步骤二、关闭补光灯，将目标拉刀样品装夹在旋转夹具上；松开两个夹紧螺栓，转动拉刀定位架，目标拉刀样品的前刀面达到朝向上方的水平状态后，拧紧两个夹紧螺栓；以目标拉刀样品上的其中一个刀齿作为目标刀齿；
步骤三、将检测仪固定板沿第三滑轨滑动，使得检测仪安装架与渐变式悬臂梁在一个垂直于渐变式悬臂梁中心轴线的平面上的投影不相交；
步骤四、驱动第一电机，使得目标拉刀样品接触装夹组件的侧面与金刚石刀具的刀尖对齐；驱动第三电机，使得目标拉刀样品上目标刀齿的前刀面低于金刚石刀具的刀尖，且与金刚石刀具的刀尖的竖直距离在0.5mm～0.8mm之间；驱动第二电机，使得金刚石刀具的刀尖到达目标刀齿的正上方；
步骤五、启动超声激振器，使带有金刚石刀具的悬臂梁上下振动；同时，第一电机及第二电机转动，使得目标刀齿的前刀面上刻蚀出微结构槽；
步骤六、目标刀齿前刀面的微结构加工完成后，关闭超声激振器；将支撑板沿第一滑轨向远离拉刀定位架的一侧滑动，使得检测仪安装架与渐变式悬臂梁在一个垂直于第三滑轨中心轴线的平面上的投影不相交；将检测仪固定板沿第三滑轨滑动至摄像头正对目标拉刀样品的状态；
步骤七、第一电机、第二电机及第三电机转动，使得目标刀齿到达摄像头的斜下方；打开补光灯，摄像头拍摄目标刀齿上的微结构槽，得到校验照片；
步骤八、将校验照片进行灰度化处理，若灰度化后的校验照片中微结构槽范围内的任意一个点的灰度值均在(d-10)至(c+10)之间，则进入步骤九，否则，以一个未经加工的刀齿作为新的目标刀齿，重复步骤三至步骤七；
步骤九、校准完成。
10.根据权利要求9所述的拉刀内凹型表面微结构的超声加工装置的校准方法，其特征在于：步骤一中，摄像头拍摄测试照片时，摄像头与金属块上测试微结构槽的水平距离达到a，竖直距离达到b，5mm≤a≤15mm，5mm≤b≤15mm；步骤七中，摄像头拍摄校验照片时，摄像头与目标刀齿上微结构槽的水平距离达到a，竖直距离达到b。
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