一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，即副刀每次都預先進行下一道槽形的淺刻劃，刀架橫向進給之后，主刀在副刀刻劃的基礎上最終精確成槽。副刀刻完的槽形留給主刀以足夠的材料預應力，讓材料充分成形，減小主刀刻劃時的材料回彈變形量，增加塑性變形，提高材料成槽質(zhì)量。同時，也減小了主刀與材料作用時的摩擦阻力，減小了主刀刀刃的磨損程度，提高了主刀刀具的使用壽命，從而最終提高在刻劃機上一次性刻劃時的光柵成槽質(zhì)量。
【專利說明】—種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法

【技術領域】
[0001]本專利涉及到采用金剛石刀具對彈塑性材料進行衍射光柵機械刻劃成形加工的【技術領域】。

【背景技術】
[0002]目前的衍射光柵機械刻劃刻劃方法主要是采用單刃順序刻劃的方式來實現(xiàn)一次性機械刻劃成形，由于刻劃工藝參數(shù)眾多，對被加工材料的彈塑性回彈變形和側向塑性隆起的控制不易實現(xiàn)。而且由于毛坯材料力學性質(zhì)的不穩(wěn)定性，很難獲得高質(zhì)量的刻劃結果。在其它微加工領域，已有的多刃成排刻劃方式，由于多把天然金剛石刻刀的刃磨制備不可能完全一致，而且每把刀的安裝工藝參數(shù)加工時很難調(diào)整到一致，雖然可以實現(xiàn)一次性刻劃，但刻劃成槽質(zhì)量很難一致。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提出了一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，即副刀每次都預先進行下一道槽形的淺刻劃，刀架橫向進給之后，主刀在副刀刻劃的基礎上最終精確成槽。副刀刻完的槽形留給主刀以足夠的材料預應力，讓材料充分成形，減小主刀刻劃時的材料回彈變形量，增加塑性變形，提高材料成槽質(zhì)量。同時，也減小了主刀與材料作用時的摩擦阻力，減小了主刀刀刃的磨損程度，提高了主刀刀具的使用壽命，從而最終提高在刻劃機上一次性刻劃時的光柵成槽質(zhì)量。
[0004]一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，其特征在于主、副刀刃位于刀架上，該刀架具有刀架坐標系XYZ，所述刀架可轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，所加工的工件具有工件坐標系
VV V，所述Γ方向為主刀和副刀在工件表面的刻劃運動方向，Y'方向為主刀和副刀在工件表面的橫向進給運動方向，方向為主刀和副刀在工件表面的的落刀運動方向；
[0005]所述刀架坐標系XYZ和工件坐標系X' V V相互平行，且方向一致，主刀在
VV V坐標系里的坐標為(X1，Y1，Z1)，副刀在X' V V坐標系里的坐標為(Χ2，Υ2，Ζ2)，主刀和副刀之間形成一種水平和豎直方向都錯開的空間位置關系，從而對工件(工件坐標系為Γ Y' V )表面進行精確的刻劃成形加工；
[0006]該方法包括如下步驟:
[0007]步驟一:刻劃前，首先通過刀架調(diào)整主、副刀之間的水平位置關系，即通過刀架轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)使主、副刀刀尖點在橫向進給方向的距離等于光柵槽距d，并使得副刀在主刀刻劃方向和橫向進給方向的前方，兩刀沿?？虅澐较蛳嗑?X2-X1)，沿Y'橫向進給方向相距(Y2-Y1) = do
[0008]步驟二:通過刀架調(diào)整主、副刀之間的豎直位置關系，即通過主、副刀桿自身的軸向精密位移調(diào)節(jié)能力調(diào)節(jié)主刀刀尖點位置低于副刀刀尖點位置，其中刀尖點豎直位置量偏差(Z1-Z2)由刻劃過程中光柵毛坯材料的力學性能決定。
[0009]步驟三:根據(jù)光柵槽形指標和材料力學性能確定刀刃相對于刻劃方向的安裝角度和刻劃深度，并通過主刀自身的精密轉(zhuǎn)動功能調(diào)節(jié)主刀刀刃相對于刻劃方向的安裝角度，再通過副刀自身的精密轉(zhuǎn)動功能調(diào)節(jié)副刀刀刃相對于刻劃方向的安裝角度。
[0010]步驟四:以主刀刀尖為基準，通過整個刀架豎直方向的精密位移調(diào)節(jié)進行主刀刀尖相對光柵毛還表面的對刀。
[0011]步驟五:以主刀刀尖為基準，通過整個刀架豎直方向的精密位移調(diào)節(jié)進行主刀刀尖相對光柵毛坯表面刻劃深度的落刀。
[0012]步驟六:主、副刻刀依托于同一刀架同時沿著刻劃方向V在光柵毛坯上進行刻劃，刻完指定槽長后，刀架帶動主、副刻刀統(tǒng)一抬刀、退刀，退回到此次刻劃的初始位置。
[0013]步驟七:刀架帶動主、副刻刀沿著Y'方向同時橫向進給一個光柵槽距。
[0014]步驟八:重復步驟五?步驟七，完成整塊光柵的刻劃。這樣，在刻劃整個光柵的過程中，只有主刻刀的首次刻槽、副刻刀的最后一次刻槽、以及每道槽線的首末兩端距離為(X2-X1)的刻槽是單次刻劃，中間的每次刻槽都實現(xiàn)了在副刀初次刻劃的基礎上主刀的二次刻劃。
[0015]所述主、副金剛石刻刀依附于刀架繞Z軸轉(zhuǎn)動時，可以改變兩刀在橫向進給方向V上的刻槽間距d，并形成水平方向上的錯刃位置關系?？虅潟r，在刻劃方向X'上，主刀在副刀的后面，即X1彡χ2。在橫向進給方向r上，主刀在副刀的后面，即Y1彡Y2。
[0016]回轉(zhuǎn)可調(diào)刀架可同時帶動主、副金剛石刻刀完成Z向位置調(diào)節(jié)，實現(xiàn)刻刀統(tǒng)一的向下落刀深度。
[0017]主、副金剛石刻刀相對于刀架坐標系XYZ各自具有各自的軸向移動自由度，從改變每把刻刀各自的刻劃深度，從而形成豎直方向錯開的位置關系?？虅潟r，在落刀方向V上，副刀比主刀刻劃淺，即Z1 ^ Z20
[0018]主、副金剛石刻刀相對于刀架坐標系XYZ各自具有各自繞刀柄軸線的回轉(zhuǎn)自由度，可調(diào)節(jié)各自刻劃時相對于刻劃方向的偏角，以便對材料進行刻劃擠壓和拋光成形。
[0019]有益效果:
[0020]在機械刻劃機上一次性刻劃的前提下，通過刻劃刀架上主、副刀的采用和刃錯位置關系的刻劃方式，實現(xiàn)了對刻劃槽形的重復順序刻劃。該方法可有效提高重復刻劃成槽部分的成形精度和表面質(zhì)量，提高了主刀的使用壽命，使大面積、高精度機械刻劃任務成為可能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]下面結合附圖及實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明:
[0022]圖1為主、副刀機械刻劃位置關系軸測圖。
[0023]圖2為主、副刀機械刻劃豎直位置關系圖。
[0024]圖3為主、副刀機械刻劃水平位置關系圖。

【具體實施方式】
[0025]下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。
[0026]一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，其特征在于主、副刀刃位于刀架上，該刀架具有刀架坐標系XYZ，所述刀架可轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，所加工的工件具有工件坐標系
VV V，所述Γ方向為主刀和副刀在工件表面的刻劃運動方向，Y'方向為主刀和副刀在工件表面的橫向進給運動方向，方向為主刀和副刀在工件表面的的落刀運動方向；
[0027]所述刀架坐標系XYZ和工件坐標系X' V V相互平行，且方向一致，主刀在
VV V坐標系里的坐標為(X1，Y1，Z1)，副刀在X' V V坐標系里的坐標為(Χ2，Υ2，Ζ2)，主刀和副刀之間形成一種水平和豎直方向都錯開的空間位置關系，從而對工件(工件坐標系為Γ Y' V )表面進行精確的刻劃成形加工；
[0028]該方法包括如下步驟:
[0029]步驟一:刻劃前，首先通過刀架調(diào)整主、副刀之間的水平位置關系，即通過刀架轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)使主、副刀刀尖點在橫向進給方向的距離等于光柵槽距d，并使得副刀在主刀刻劃方向和橫向進給方向的前方，兩刀沿?？虅澐较蛳嗑?X2-X1)，沿Y'橫向進給方向相距(Y2-Y1) = do
[0030]步驟二:通過刀架調(diào)整主、副刀之間的豎直位置關系，即通過主、副刀桿自身的軸向精密位移調(diào)節(jié)能力調(diào)節(jié)主刀刀尖點位置低于副刀刀尖點位置，其中刀尖點豎直位置量偏差(Z1-Z2)由刻劃過程中光柵毛坯材料的力學性能決定。
[0031]步驟三:根據(jù)光柵槽形指標和材料力學性能確定刀刃相對于刻劃方向的安裝角度和刻劃深度，并通過主刀自身的精密轉(zhuǎn)動功能調(diào)節(jié)主刀刀刃相對于刻劃方向的安裝角度，再通過副刀自身的精密轉(zhuǎn)動功能調(diào)節(jié)副刀刀刃相對于刻劃方向的安裝角度。
[0032]步驟四:以主刀刀尖為基準，通過整個刀架豎直方向的精密位移調(diào)節(jié)進行主刀刀尖相對光柵毛還表面的對刀。
[0033]步驟五:以主刀刀尖為基準，通過整個刀架豎直方向的精密位移調(diào)節(jié)進行主刀刀尖相對光柵毛坯表面刻劃深度的落刀。
[0034]步驟六:主、副刻刀依托于同一刀架同時沿著刻劃方向X'在光柵毛坯上進行刻劃，刻完指定槽長后，刀架帶動主、副刻刀統(tǒng)一抬刀、退刀，退回到此次刻劃的初始位置。
[0035]步驟七:刀架帶動主、副刻刀沿著Y'方向同時橫向進給一個光柵槽距。
[0036]步驟八:重復步驟五?步驟七，完成整塊光柵的刻劃。這樣，在刻劃整個光柵的過程中，只有主刻刀的首次刻槽、副刻刀的最后一次刻槽、以及每道槽線的首末兩端距離為(X2-X1)的刻槽是單次刻劃，中間的每次刻槽都實現(xiàn)了在副刀初次刻劃的基礎上主刀的二次刻劃。
[0037]所述主、副金剛石刻刀依附于刀架繞Z軸轉(zhuǎn)動時，可以改變兩刀在橫向進給方向V上的刻槽間距d，并形成水平方向上的錯刃位置關系?？虅潟r，在刻劃方向X'上，主刀在副刀的后面，即X1彡χ2。在橫向進給方向r上，主刀在副刀的后面，即Y1彡Y2。
[0038]回轉(zhuǎn)可調(diào)刀架可同時帶動主、副金剛石刻刀完成Z向位置調(diào)節(jié)，實現(xiàn)刻刀統(tǒng)一的向下落刀深度。
[0039]主、副金剛石刻刀相對于刀架坐標系XYZ各自具有各自的軸向移動自由度，從改變每把刻刀各自的刻劃深度，從而形成豎直方向錯開的位置關系?？虅潟r，在落刀方向V上，副刀比主刀刻劃淺，即Z1 ^ Z20
[0040]主、副金剛石刻刀相對于刀架坐標系XYZ各自具有各自繞刀柄軸線的回轉(zhuǎn)自由度，可調(diào)節(jié)各自刻劃時相對于刻劃方向的偏角，以便對材料進行刻劃擠壓和拋光成形。
[0041]應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
【權利要求】
1.一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，其特征在于主、副刀刃位于刀架上，該刀架具有刀架坐標系XYZ，所述刀架可轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)，所加工的工件具有工件坐標系VV V，所述Γ方向為主刀和副刀在工件表面的刻劃運動方向，Y,方向為主刀和副刀在工件表面的橫向進給運動方向，Z,方向為主刀和副刀在工件表面的的落刀運動方向； 所述刀架坐標系XYZ和工件坐標系X' Y/ V相互平行，且方向一致，主刀在VV V坐標系里的坐標為》1，￥1，21)，副刀在)('V V坐標系里的坐標為(Χ2，Υ2，Ζ2)，主刀和副刀之間形成一種水平和豎直方向都錯開的空間位置關系，從而對工件(工件坐標系為Γ Υ' V )表面進行精確的刻劃成形加工； 該方法包括如下步驟: 步驟一:刻劃前，首先通過刀架調(diào)整主、副刀之間的水平位置關系，即通過刀架轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)使主、副刀刀尖點在橫向進給方向的距離等于光柵槽距d，并使得副刀在主刀刻劃方向和橫向進給方向的前方，兩刀沿?？虅澐较蛳嗑?X2-X1)，沿Y'橫向進給方向相距(Y2-Y1)=d ； 步驟二:通過刀架調(diào)整主、副刀之間的豎直位置關系，即通過主、副刀桿自身的軸向精密位移調(diào)節(jié)能力調(diào)節(jié)主刀刀尖點位置低于副刀刀尖點位置，其中刀尖點豎直位置量偏差(Z1-Z2)由刻劃過程中光柵毛坯材料的力學性能決定； 步驟三:根據(jù)光柵槽形指標和材料力學性能確定刀刃相對于刻劃方向的安裝角度和刻劃深度，并通過主刀自身的精密轉(zhuǎn)動功能調(diào)節(jié)主刀刀刃相對于刻劃方向的安裝角度，再通過副刀自身的精密轉(zhuǎn)動功能調(diào)節(jié)副刀刀刃相對于刻劃方向的安裝角度； 步驟四:以主刀刀尖為基準，通過整個刀架豎直方向的精密位移調(diào)節(jié)進行主刀刀尖相對光柵毛還表面的對刀； 步驟五:以主刀刀尖為基準，通過整個刀架豎直方向的精密位移調(diào)節(jié)進行主刀刀尖相對光柵毛坯表面刻劃深度的落刀； 步驟六:主、副刻刀依托于同一刀架同時沿著刻劃方向V在光柵毛坯上進行刻劃，刻完指定槽長后，刀架帶動主、副刻刀統(tǒng)一抬刀、退刀，退回到此次刻劃的初始位置； 步驟七:刀架帶動主、副刻刀沿著Y,方向同時橫向進給一個光柵槽距； 步驟八:重復步驟五?步驟七，完成整塊光柵的刻劃，這樣，在刻劃整個光柵的過程中，只有主刻刀的首次刻槽、副刻刀的最后一次刻槽、以及每道槽線的首末兩端距離為(X2-X1)的刻槽是單次刻劃，中間的每次刻槽都實現(xiàn)了在副刀初次刻劃的基礎上主刀的二次刻劃。
2.如權利要求1所述的一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，其特征在于所述主、副金剛石刻刀依附于刀架繞Z軸轉(zhuǎn)動時，可以改變兩刀在橫向進給方向Y'上的刻槽間距d，并形成水平方向上的錯刃位置關系，刻劃時，在刻劃方向V上，主刀在副刀的后面，即Xi ( X2，在橫向進給方向V上，主刀在副刀的后面，即Yi ( Y2。
3.如權利要求1所述的一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，其特征在于回轉(zhuǎn)可調(diào)刀架可同時帶動主、副金剛石刻刀完成Ζ向位置調(diào)節(jié)，實現(xiàn)刻刀統(tǒng)一的向下落刀深度。
4.如權利要求1所述的一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，其特征在于主、副金剛石刻刀相對于刀架坐標系ΧΥΖ各自具有各自的軸向移動自由度，從改變每把刻刀各自的刻劃深度，從而形成豎直方向錯開的位置關系，刻劃時，在落刀方向V上，副刀比主刀刻劃淺，即τχ ( ζ2。
5.如權利要求1所述的一種采用主、副刀刃進行機械刻劃衍射光柵的方法，其特征在于主、副金剛石刻刀相對于刀架坐標系ΧΥΖ各自具有各自繞刀柄軸線的回轉(zhuǎn)自由度，可調(diào)節(jié)各自刻劃時相對于刻劃方向的偏角，以便對材料進行刻劃擠壓和拋光成形。
【文檔編號】G02B5/18GK104385345SQ201410384122
【公開日】2015年3月4日 申請日期:2014年8月6日 優(yōu)先權日:2014年8月6日
【發(fā)明者】石廣豐, 史國權, 紀娜娜, 蔡洪彬 申請人:長春理工大學