CN103331829B - 一种用于kdp晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架 - Google Patents

Abstract

一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架，本发明涉及一种机械式微进给刀架，本发明为解决现有KDP晶体超精密飞切加工机床刀架的微进给装置进给分辨率不足，不能精确调节进给量而影响加工精度，以及其它机械式微量进给装置亦不适用于KDP晶体超精密飞切加工机床的问题。本发明粗调部分和精调部分串联设置，粗调采用丝杆螺母机构，精调采用微分头驱动斜面机构。进给轴小端由精密外螺纹同粗调螺母配装，主动楔和从动楔分别设置于大端通槽和盲孔内，主动楔由微分头和回复弹簧在两端将其压紧；从动楔和夹刀块固接，支承弹簧套装在其外一同置于大端盲孔内由端盖压紧。本发明用于实现KDP晶体超精密飞切加工机床刀架的微进给。

Description

一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架

技术领域

本发明涉及机械式微进给刀架，具体涉及一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架。

背景技术

在激光核聚变及强激光武器等技术需求的牵引下，许多国家先后建造了多台大型激光装置，需要采用大量的光学零件。KDP即磷酸二氢钾晶体，因具有较高的非线性和激光损伤阈值，被广泛地应用于激光和非线性光学领域。KDP晶体光学零件要求具有高精度的面形质量和良好的表面粗糙度，但KDP晶体具有质软、易碎等不利于光学加工的特点，传统的磨削和抛光方法不适于加工KDP晶体，必须采用超精密加工技术加工KDP晶体，KDP晶体的加工必须采用专用的KDP超精密加工机床。而高精度微量进给装置是此种机床的一个关键性装置。目前KDP晶体加工工艺中需要机床具有小于2μm的切削深度，而现有的KDP晶体超精密飞切加工机床的刀架采用丝杆螺母的微进给方案实现进给，其进给分辨率最高仅为10μm，远未达到此加工工艺要求，且其调节不便，易磨损，进给不稳定，不能实现进给量的精确调节，严重影响机床加工精度。同时，目前普遍采用的其它机械式的微量进给装置亦达不到如此高的进给分辨率要求，无法使用到KDP晶体超精密飞切加工机床之上。

发明内容

本发明为解决现有的KDP晶体超精密飞切加工机床刀架的微进给装置进给分辨率不足、易磨损、不能精确调节进给量、严重影响加工精度以及其它机械式的微量进给装置不能满足KDP晶体超精密飞切加工机床使用要求的问题，进而提供一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架包括刀架壳体、进给轴、粗调螺母、微分头、主动楔、从动楔、回复弹簧、支承弹簧、端盖、刀架上盖、锁紧螺销和夹刀块，刀架壳体的中部沿刀架壳体的竖直方向加工有轴孔，轴孔的中部加工有螺母安装槽，且轴孔与螺母安装槽相通设置，进给轴包括小轴和大轴，小轴和大轴固接为一体，且小轴和大轴同轴设置，小轴靠近大轴一端的外壁上加工有精密外螺纹，大轴上分别加工有沿轴向的盲孔和沿径向的通槽，粗调螺母安装在螺母安装槽内，进给轴依次穿过轴孔和粗调螺母设置，且进给轴的小轴通过外螺纹与粗调螺母螺纹连接，回复弹簧固接在通槽的一端侧壁上，主动楔设置在通槽内，且主动楔的一端与回复弹簧紧贴设置，微分头穿过通槽的另一端侧壁设置，且微分头通过顶紧主动楔的另一端将回复弹簧压紧，从动楔安装在盲孔内，从动楔的斜面端设置在通槽内，且与从动楔的斜面端与主动楔的斜面端紧贴设置，夹刀块固接在从动楔的端面上，且从动楔与夹刀块均设置在盲孔内，支承弹簧套装在夹刀块的外部且压紧在从动楔的端面上，端盖固接在位于夹刀块一端的进给轴端面上并将支承弹簧压紧，锁紧螺销设置在盲孔侧壁上的螺孔内，且锁紧螺销与从动楔的侧壁紧贴设置。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1.本发明的微进给刀架将粗调和精调分开，采用粗调螺母与丝杆配合的方式进行粗调，同时采用微分头驱动斜面机构进行精调，分辨率由原来的10μm提高到现在的0.2μm，同时还提高了微进给刀架运行的稳定性。

2.本发明结构简单、传动准确平稳、无噪声、而且省力，具有低摩擦性和高稳定性的优点，有较高的重复定位精度，重复定位精度达到1μm，保证了机床的加工精度；工艺性能好，易于加工制造；而且不外生热和磁，避免了刀架对于机床其它部件的干扰；

3.本发明的主动楔和从动楔的斜面具有较好的自锁性能，微分头能够实现极高的进给分辨率，操作简便，易于精确调节。

4.本发明不仅适用于KDP晶体超精密飞切加工机床，同时还可用于其它普通机床。

附图说明

图1是本发明的主剖视图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明，本实施方式的一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架包括刀架壳体1、进给轴2、粗调螺母3、微分头4、主动楔5、从动楔6、回复弹簧7、支承弹簧8、端盖9、刀架上盖10、锁紧螺销11和夹刀块12，刀架壳体1的中部沿刀架壳体1的竖直方向加工有轴孔1-1，轴孔1-1的中部加工有螺母安装槽1-2，且轴孔1-1与螺母安装槽1-2相通设置，进给轴2包括小轴2-1和大轴2-2，小轴2-1和大轴2-2固接为一体，且小轴2-1和大轴2-2同轴设置，小轴2-1靠近大轴2-2一端的外壁上加工有精密外螺纹2-1-1，大轴2-2上分别加工有沿轴向的盲孔2-2-1和沿径向的通槽2-2-2，粗调螺母3安装在螺母安装槽1-2内，进给轴2依次穿过轴孔1-1和粗调螺母3设置，且进给轴2的小轴2-1通过外螺纹2-1-1与粗调螺母3螺纹连接，回复弹簧7固接在通槽2-2-2的一端侧壁上，主动楔5设置在通槽2-2-2内，且主动楔5的一端与回复弹簧7紧贴设置，微分头4穿过通槽2-2-2的另一端侧壁设置，且微分头4通过顶紧主动楔5的另一端将回复弹簧7压紧，从动楔6安装在盲孔2-2-1内，从动楔6的斜面端设置在通槽2-2-2内，且与从动楔6的斜面端与主动楔5的斜面端紧贴设置，夹刀块12固接在从动楔6的端面上，且从动楔6与夹刀块12均设置在盲孔2-2-1内，支承弹簧8套装在夹刀块12的外部且压紧在从动楔6的端面上，端盖9固接在位于夹刀块12一端的进给轴2端面上并将支承弹簧8压紧，锁紧螺销11设置在盲孔2-2-1侧壁上的螺孔2-2-3内，且锁紧螺销11与从动楔6的侧壁紧贴设置。

具体实施方式二：结合图1说明，本实施方式的进给功能分为粗调与精调两部分，粗调部分采用丝杆螺母机构，精调部分采用微分头驱动斜面机构的方式，两者整体串联设置。

如此设计，能够增大刀架进给的范围，提高进给分辨率以及进给精度。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，回复弹簧7为圆柱螺旋压缩弹簧，支承弹簧8为圆柱螺旋压缩弹簧或蝶形弹簧。

如此设计，有利于减小刀架整体尺寸。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明，本实施方式的粗调螺母3外壁上设有50个刻度线，小轴2-1的精密外螺纹2-1-1的螺距为0.5mm。

如此设计，使刀架具有合适的粗调范围与分辨率并配合精调部分构成整个进给功能体系。其它组成和连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式的微分头4的分度值为0.5μm～10μm。

如此设计，能够提高精调进给分辨率。其它组成和连接关系与具体实施方式四相同。

具体实施方式六：结合图1说明，本实施方式的主动楔5和从动楔6的斜楔角均小于11°。

如此设计，保证了主动楔5和从动楔6之间的自锁性并实现所需的位移缩小量。其它组成和连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图1说明，本实施方式的主动楔5和从动楔6的斜面由研磨加工而成，其表面粗糙度值均小于0.4μm。

如此设计，避免进给过程中出现爬行现象。其它组成和连接关系与具体实施方式六相同。

工作原理：对夹刀块12实施进给时，旋动粗调螺母3使进给轴2作直线运动，从而实现粗调，然后旋转微分头4，微分头4的心轴推动主动楔5，通过主动楔5与从动楔6之间的斜面配合，驱动从动楔6移动，从而推动夹刀块12进给，当进给到所需加工量时，旋紧顶紧螺销11将从动楔6顶紧定位，即可开动KDP晶体超精密飞切加工机床进行加工；加工完毕后，旋松顶紧螺销11，然后旋松微分头4，在回复弹簧7的弹力作用下，主动楔5回位，然后，在支承弹簧8的弹力作用下，从动楔6回位，进而带动夹刀块12回位。

Claims (6)

1.一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架，其特征在于：所述微进给刀架包括刀架壳体(1)、进给轴(2)、粗调螺母(3)、微分头(4)、主动楔(5)、从动楔(6)、回复弹簧(7)、支承弹簧(8)、端盖(9)、刀架上盖(10)、锁紧螺销(11)和夹刀块(12)，刀架壳体(1)的中部沿刀架壳体(1)的竖直方向加工有轴孔(1-1)，轴孔(1-1)的中部加工有螺母安装槽(1-2)，且轴孔(1-1)与螺母安装槽(1-2)相通设置，进给轴(2)包括小轴(2-1)和大轴(2-2)，小轴(2-1)和大轴(2-2)固接为一体，且小轴(2-1)和大轴(2-2)同轴设置，小轴(2-1)靠近大轴(2-2)一端的外壁上加工有精密外螺纹(2-1-1)，大轴(2-2)上分别加工有沿轴向的盲孔(2-2-1)和沿径向的通槽(2-2-2)，粗调螺母(3)安装在螺母安装槽(1-2)内，进给轴(2)依次穿过轴孔(1-1)和粗调螺母(3)，且进给轴(2)的小轴(2-1)通过精密外螺纹(2-1-1)与粗调螺母(3)螺纹连接，回复弹簧(7)固接在通槽(2-2-2)的一端侧壁上，主动楔(5)设置在通槽(2-2-2)内，且主动楔(5)的一端与回复弹簧(7)紧贴设置，微分头(4)穿过通槽(2-2-2)的另一端侧壁设置，且微分头(4)通过顶紧主动楔(5)的另一端将回复弹簧(7)压紧，从动楔(6)安装在盲孔(2-2-1)内，从动楔(6)的斜面端设置在通槽(2-2-2)内，且从动楔(6)的斜面端与主动楔(5)的斜面端紧贴设置，夹刀块(12)固接在从动楔(6)的端面上，且从动楔(6)与夹刀块(12)均设置在盲孔(2-2-1)内，支承弹簧(8)套装在夹刀块(12)的外部且压紧在从动楔(6)的端面上，端盖(9)固接在位于夹刀块(12)一端的进给轴(2)端面上并将支承弹簧(8)压紧，锁紧螺销(11)设置在盲孔(2-2-1)侧壁上的螺孔(2-2-3)内，且锁紧螺销(11)与从动楔(6)的侧壁紧贴设置。

2.根据权利要求1所述的一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架，其特征在于：回复弹簧(7)为圆柱螺旋压缩弹簧，支承弹簧(8)为圆柱螺旋压缩弹簧或蝶形弹簧。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架，其特征在于：粗调螺母(3)外壁上设有50个刻度线，小轴(2-1)的精密外螺纹(2-1-1)的螺距为0.5mm。

4.根据权利要求3所述的一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架，其特征在于：微分头(4)的分度值为0.5μm～10μm。

5.根据权利要求4所述的一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架，其特征在于：主动楔(5)和从动楔(6)的斜楔角均小于11°。

6.根据权利要求5所述的一种用于KDP晶体超精密飞切加工机床的机械式微进给刀架，其特征在于：主动楔(5)和从动楔(6)的斜面的表面粗糙度值均小于0.4μm。