一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置制造方法
【專利摘要】一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，它涉及一種超精密加工裝置，以解決鉆石切片刀刃磨過(guò)程不穩(wěn)定以及鉆石切片刀大范圍角度調(diào)節(jié)不便的問(wèn)題，它包括刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)、水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)床基座，所述刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括鉆石切片刀夾具、水平儀、第一絲杠副、連桿、連桿座、固定座、豎直平移臺(tái)、固定塊、鎖緊螺釘和擋圈；所述水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平平移臺(tái)、機(jī)架、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器和第二絲杠；機(jī)架固裝在機(jī)床基座的上端面上，連桿座固裝在豎直平移臺(tái)上，擋圈安裝在鎖緊螺釘上，連桿的一端通過(guò)鎖緊螺釘和擋圈轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在連桿座上，連桿的另一端安裝有豎向設(shè)置的鉆石切片刀夾具。本發(fā)明用于鉆石切片刀的機(jī)械刃磨加工。
【專利說(shuō)明】—種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超精密加工裝置，屬于超精密加工【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]21世紀(jì)以來(lái)，納米技術(shù)革命已深入我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的細(xì)枝末節(jié)。加工工具的超精密制造技術(shù)作為整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈最底端、最基礎(chǔ)的支撐技術(shù)，正面臨著納米技術(shù)革命的洗禮與挑戰(zhàn)，如鉆石切片刀的納米刃口輪廓?jiǎng)?chuàng)成技術(shù)，包括納米刃口鋒利度、納米刃口微缺陷，以及納米刃口輪廓的精度保持技術(shù)等。
[0003]目前，在病理診斷、納米材料研發(fā)、生物制藥、農(nóng)業(yè)新品種培育以及生命科學(xué)等科研部門和研究機(jī)構(gòu)，都廣泛采用超薄切片技術(shù)。在上述應(yīng)用場(chǎng)合，被研究對(duì)象需被切成超薄切片，然后才能在透射電子顯微鏡、光學(xué)顯微鏡或原子力顯微鏡下獲取人體病變組織結(jié)構(gòu)、材料晶粒晶界、細(xì)胞內(nèi)部變異、種子遺傳與雜交等信息。受透射電子束或光束穿透能力的制約，研究對(duì)象須被切成30~70nm的切片。若為原子力顯微鏡提供觀測(cè)樣件，研究對(duì)象則需被切成10~10nm的切片。為了防止切片所載信息失真，切片不能有斷痕、劃痕、擠壓和褶皺，這就要求切片刀具在整個(gè)直線刀刃上(刃長(zhǎng)>lmm)必須滿足:刃口鋒利度≤10nm、刃口微缺陷< 10nm，亦即切片質(zhì)量對(duì)切片刀具的刃口輪廓精度極其敏感。
[0004]過(guò)去，人們通常采用廉價(jià)但并不理想的玻璃刀進(jìn)行切片。因?yàn)槭懿ＡУ亩嗑匦韵拗?，玻璃刀的刃口鋒利度很難加工到10nm以內(nèi)，使得切片很容易發(fā)生擠壓、褶皺。在使用時(shí)，玻璃刀還極易磨損、破損，切片很快就會(huì)發(fā)生斷痕、劃痕，由此喪失切片意義。
[0005]近年來(lái)，隨著高精度金剛石刀具制造技術(shù)的出現(xiàn)，鉆石切片刀被引入了超薄切片【技術(shù)領(lǐng)域】，以彌補(bǔ)玻璃切片刀的不足。超精密切削加工技術(shù)是20世紀(jì)60年代專門針對(duì)現(xiàn)代化高技術(shù)需要而發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)制造技術(shù)，是一種向傳統(tǒng)加工方法不易突破的高精度極限挑戰(zhàn)的機(jī)械加工新工藝。
[0006]縱觀國(guó)外鉆石切片刀制造的成功案例，首選技術(shù)方案都是機(jī)械刃磨技術(shù)。但是目前鉆石切片刀的刃磨主要由操作人員手動(dòng)完成，無(wú)法保證刃磨過(guò)程的穩(wěn)定性，導(dǎo)致鉆石切片刀刃口始終存在微缺陷，無(wú)法滿足技術(shù)指標(biāo)，而且在進(jìn)行大范圍角度調(diào)節(jié)時(shí)需要將刀體脫焊后重新調(diào)整角度再焊上，十分不方便。綜上所述，亟需研制一種新型裝置來(lái)保證鉆石切片刀的刃磨質(zhì)量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明是為解決鉆石切片刀刃磨過(guò)程不穩(wěn)定以及鉆石切片刀大范圍角度調(diào)節(jié)不便的問(wèn)題，進(jìn)而提供一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置。
[0008]本發(fā)明為解決上述問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:本發(fā)明的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置包括刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)、水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)床基座；
[0009]所述刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)包括鉆石切片刀夾具、水平儀、第一絲杠副、連桿、連桿座、固定座、豎直平移臺(tái)、固定塊、鎖緊螺釘和擋圈；所述水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括水平平移臺(tái)、機(jī)架、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器和第二絲杠副，第二絲杠副水平布置；
[0010]機(jī)架固裝在機(jī)床基座的上端面上，水平平移臺(tái)布置在機(jī)架的上端面，機(jī)架上安裝有伺服電機(jī)、聯(lián)軸器和第二絲杠副，伺服電機(jī)與聯(lián)軸器連接，聯(lián)軸器與第二絲杠副的絲杠連接，第二絲杠副的絲母與水平平移臺(tái)的下端面連接，水平平移臺(tái)的上端面上固裝有固定塊，固定塊與機(jī)床基座的研磨盤相鄰的側(cè)面上固裝有固定座，第一絲杠副的絲杠豎向安裝在固定座上，第一絲杠副的絲母上安裝有豎直平移臺(tái)，豎直平移臺(tái)能在固定座上上下移動(dòng)；
[0011]連桿座固裝在豎直平移臺(tái)上，擋圈安裝在鎖緊螺釘上，連桿的一端通過(guò)鎖緊螺釘和擋圈轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在連桿座上，連桿的另一端安裝有豎向設(shè)置的鉆石切片刀夾具，鉆石切片刀夾具的上端面安裝有水平儀，連桿與水平面之間的夾角為0-45°。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明通過(guò)刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了鉆石切片刀前后刀面O?45°大范圍角度調(diào)整，有效的避免了刃磨過(guò)程中反復(fù)刀體脫焊后重新調(diào)整角度再焊上的過(guò)程，并通過(guò)高精度的刀具進(jìn)給，保證了鉆石切片刀的刃磨效率與刃磨質(zhì)量。本發(fā)明通過(guò)水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，避免了操作人員手動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而引起的刃磨接觸深度變化，保證了刃磨過(guò)程的穩(wěn)定性，有助于提高刃磨質(zhì)量，并且利用伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)刃磨軌跡復(fù)雜化，有效避免鉆石切片刀表面的溝槽，改善表面粗糙度。本發(fā)明在于不進(jìn)行刃磨時(shí)，將連接桿抬起至豎直方向，利用光學(xué)顯微鏡對(duì)鉆石切片刀刃磨質(zhì)量進(jìn)行在位評(píng)價(jià)。本發(fā)明具有剛度高、刃磨過(guò)程穩(wěn)定、可方便實(shí)現(xiàn)刃磨角度調(diào)整和高精度進(jìn)給的特點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明的主視示意圖，圖3為本發(fā)明的俯視不意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0014]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1-3說(shuō)明，本實(shí)施方式的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置包括刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)1、水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2和機(jī)床基座3 ；
[0015]所述刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)I包括鉆石切片刀夾具1-1、水平儀1-3、第一絲杠副
1-13、連桿1-4、連桿座1-5、固定座1-14、豎直平移臺(tái)1_6、固定塊1_9、鎖緊螺釘1_11和擋圈1-12 ;所述水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)2包括水平平移臺(tái)2_1、機(jī)架2_3、伺服電機(jī)2_4、聯(lián)軸器2_5和第二絲杠副2-6，第二絲杠副2-6水平布置；
[0016]機(jī)架2-3固裝在機(jī)床基座3的上端面上，水平平移臺(tái)2-1布置在機(jī)架2_3的上端面，機(jī)架2-3上安裝有伺服電機(jī)2-4、聯(lián)軸器2-5和第二絲杠副2-6，伺服電機(jī)2_4與聯(lián)軸器
2-5連接，聯(lián)軸器2-5與第二絲杠副2-6的絲杠連接，第二絲杠副2-6的絲母與水平平移臺(tái)2-1的下端面連接，水平平移臺(tái)2-1的上端面上固裝有固定塊1-9，固定塊1-9與機(jī)床基座3的研磨盤1-3-1相鄰的側(cè)面上固裝有固定座1-14，第一絲杠副1-13的絲杠豎向安裝在固定座1-14上，第一絲杠副1-13的絲母上安裝有豎直平移臺(tái)1-6，豎直平移臺(tái)1-6能在固定座1-14上上下移動(dòng)；
[0017]連桿座1-5固裝在豎直平移臺(tái)1-6上，擋圈1-12安裝在鎖緊螺釘1_11上，連桿1-4的一端通過(guò)鎖緊螺釘1-11和擋圈1-12轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在連桿座1-5上，連桿1-4的另一端安裝有豎向設(shè)置的鉆石切片刀夾具1-1，鉆石切片刀夾具1-1的上端面安裝有水平儀1-3，連桿1-4與水平面之間的夾角β為0-45°。
[0018]本實(shí)施方式在調(diào)整角度時(shí)需要借助豎直平移臺(tái)調(diào)整鉆石切片刀夾具1-1的高度位置。調(diào)整連桿與水平面之間的角度時(shí)松開(kāi)鎖緊螺釘1-11，連桿可水平面下方旋轉(zhuǎn)，刃磨角度調(diào)整范圍O?45°，調(diào)整連桿角度至設(shè)定值后，擰緊鎖緊螺釘，保證高剛度的刃磨過(guò)程。當(dāng)連桿與水平面面夾角為0°時(shí)，可通過(guò)觀察水平儀中水平珠的位置，保證連桿的水平。當(dāng)連桿向上旋轉(zhuǎn)至豎向時(shí)，此時(shí)連桿與水平面的夾角為90°，此時(shí)不進(jìn)行刃磨，但可利用光學(xué)顯微鏡對(duì)鉆石切片刀刃磨質(zhì)量進(jìn)行在位評(píng)價(jià)。
[0019]本實(shí)施方式為了減少鉆石切片刀夾具1-1的磨損，可增加襯套1-2，鉆石切片刀夾具1-1通過(guò)襯套安裝在連桿上。
[0020]本實(shí)施方式的第二絲杠副2-6的絲杠能在機(jī)架2-3上轉(zhuǎn)動(dòng)；水平平移臺(tái)2-1能在機(jī)架2-1上往復(fù)移動(dòng)；第一絲杠副1-13的絲杠能在固定座1-14上轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式的第二絲杠副2-6的絲母為圓柱滾子絲母。如此設(shè)置，水平平移臺(tái)移動(dòng)穩(wěn)定可靠，滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際需要。其它與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0022]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說(shuō)明，本實(shí)施方式的固定塊1-9為L(zhǎng)形固定塊，固定塊1-9的立臂上固裝有固定座1-14。如此設(shè)置，固定塊結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，強(qiáng)度大，滿足豎直平移臺(tái)和水平平移臺(tái)的連接需要。其它與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖1說(shuō)明，本實(shí)施方式的固定座1-14的側(cè)面上加工有燕尾槽，豎直平移臺(tái)1-6為與燕尾槽相互配合的梯形豎直平移臺(tái)。如此設(shè)置，豎直平移臺(tái)運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定可靠，精度高，燕尾槽能起到很好的導(dǎo)向和支撐作用。其它與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1-圖3說(shuō)明，本實(shí)施方式的第一絲杠副1-13的絲杠的螺距為1mm，豎直平移臺(tái)1-6的行程為100mm。如此設(shè)置，可實(shí)現(xiàn)刃磨過(guò)程中高精度的進(jìn)給，更加保證了鉆石切片刀的刃磨質(zhì)量與刃磨效率。其它與【具體實(shí)施方式】一、二或四相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖1-圖3說(shuō)明，本實(shí)施方式的第二絲杠副2-6的絲杠的螺距為1mm，水平平移臺(tái)2-1的行程為100mm。如此設(shè)置，更加保證了刃磨過(guò)程的穩(wěn)定性，提高了鉆石切片刀的刃磨質(zhì)量與刃磨效率。其它與【具體實(shí)施方式】五相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖2說(shuō)明，本實(shí)施方式所述裝置還包括多個(gè)第一螺栓1-7和與第一螺栓1-7數(shù)量相一致的第一螺母1-8，固定塊1-9通過(guò)多個(gè)第一螺栓1-7和多個(gè)第一螺母1-8與固定座1-14連接。如此設(shè)置，固定座1-14和固定塊1-9連接簡(jiǎn)便高效，便于拆裝。其它與【具體實(shí)施方式】一、二、四或六相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖2說(shuō)明，本實(shí)施方式所述裝置還包括多個(gè)第一螺釘1-10，水平平移臺(tái)2-1通過(guò)多個(gè)第一螺釘1-10與固定塊1-9連接。如此設(shè)置，固定塊1-9與水平平移臺(tái)2-1連接簡(jiǎn)便高效，便于拆裝。其它與【具體實(shí)施方式】七相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖2說(shuō)明，本實(shí)施方式所述裝置還包括多個(gè)第二螺釘2-2，伺服電機(jī)2-4通過(guò)多個(gè)第二螺釘2-2與機(jī)架2-3連接。如此設(shè)置，伺服電機(jī)2-4與機(jī)架2_3連接方便高效，便于拆裝。其它與【具體實(shí)施方式】一、二、四、六或八相同。
[0029]工作原理
[0030]本發(fā)明的連桿1-4向水平面下方能旋轉(zhuǎn)0-45°，連桿1-4和機(jī)床基座3的研磨盤1-3-1成0°時(shí)，刃磨的行程為37mm ;研磨盤可刃磨鉆石切片刀夾具1_1上的鉆石切片刀的范圍為直徑150mm?224mm環(huán)帶；連桿1_4和機(jī)床基座3的研磨盤1_3_1成30°時(shí),研磨盤1-3-1可刃磨鉆石切片刀夾具1-1上的鉆石切片刀的范圍直徑為150mm?260mm的環(huán)帶；連桿1-4和機(jī)床基座3的研磨盤1-3-1成45°時(shí)，刃磨的行程為35mm，研磨盤1_3_1可刃磨鉆石切片刀夾具1-1上的鉆石切片刀的范圍為直徑224mm?300mm環(huán)帶。
[0031]本發(fā)明在于不進(jìn)行刃磨時(shí)，連桿1-4可抬起至豎直方向，利用光學(xué)顯微鏡對(duì)鉆石切片刀刃磨質(zhì)量進(jìn)行在位評(píng)價(jià)。
【權(quán)利要求】
1.一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:它包括刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)(I)、水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)和機(jī)床基座(3)； 所述刃磨角度與進(jìn)給機(jī)構(gòu)(I)包括鉆石切片刀夾具(1-1)、水平儀(1-3)、第一絲杠副(1-13)、連桿(1-4)、連桿座(1-5)、固定座(1-14)、豎直平移臺(tái)(1_6)、固定塊(1_9)、鎖緊螺釘(1-11)和擋圈(1-12);所述水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)(2)包括水平平移臺(tái)(2-1)、機(jī)架(2-3)、伺服電機(jī)(2-4)、聯(lián)軸器(2-5)和第二絲杠副(2-6)，第二絲杠副(2-6)水平布置； 機(jī)架(2-3)固裝在機(jī)床基座(3)的上端面上，水平平移臺(tái)(2-1)布置在機(jī)架(2-3)的上端面，機(jī)架(2-3)上安裝有伺服電機(jī)(2-4)、聯(lián)軸器(2-5)和第二絲杠副(2-6)，伺服電機(jī)(2-4)與聯(lián)軸器(2-5)連接，聯(lián)軸器(2-5)與第二絲杠副(2-6)的絲杠連接，第二絲杠副(2-6)的絲母與水平平移臺(tái)(2-1)的下端面連接，水平平移臺(tái)(2-1)的上端面上固裝有固定塊(1-9)，固定塊(1-9)與機(jī)床基座(3)的研磨盤(1-3-1)相鄰的側(cè)面上固裝有固定座(1-14)，第一絲杠副(1-13)的絲杠豎向安裝在固定座(1-14)上，第一絲杠副(1-13)的絲母上安裝有豎直平移臺(tái)(1-6)，豎直平移臺(tái)(1-6)能在固定座(1-14)上上下移動(dòng)； 連桿座(1-5)固裝在豎直平移臺(tái)(1-6)上，擋圈(1-12)安裝在鎖緊螺釘(1-11)上，連桿(1-4)的一端通過(guò)鎖緊螺釘(1-11)和擋圈(1-12)轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在連桿座(1-5)上，連桿(1-4)的另一端安裝有豎向設(shè)置的鉆石切片刀夾具(1-1)，鉆石切片刀夾具(1-1)的上端面安裝有水平儀(1-3)，連桿(1-4)與水平面之間的夾角(β)為0-45°。
2.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:第二絲杠副(2-6)的絲母為圓柱滾子絲母。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:固定塊(1-9)為L(zhǎng)形固定塊，固定塊(1-9)的立臂上固裝有固定座(1-14)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:固定座(1-14)的側(cè)面上加工有燕尾槽，豎直平移臺(tái)(1-6)為與燕尾槽相互配合的梯形豎直平移臺(tái)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:第一絲杠副(1-13)的絲杠的螺距為1mm，豎直平移臺(tái)(1-6)的行程為100mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:第二絲杠副(2-6)的絲杠的螺距為1mm，水平平移臺(tái)(2-1)的行程為100mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4或6所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:所述裝置還包括多個(gè)第一螺栓(1-7)和與第一螺栓(1-7)數(shù)量相一致的第一螺母(1-8)，固定塊(1-9)通過(guò)多個(gè)第一螺栓(1-7)和多個(gè)第一螺母(1-8)與固定座(1-14)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:所述裝置還包括多個(gè)第一螺釘(1-10)，水平平移臺(tái)(2-1)通過(guò)多個(gè)第一螺釘(1-10)與固定塊(1-9)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或8所述的一種適合于鉆石切片刀機(jī)械刃磨的裝置，其特征在于:所述裝置還包括多個(gè)第二螺釘(2-2)，伺服電機(jī)(2-4)通過(guò)多個(gè)第二螺釘(2-2)與機(jī)架(2-3)連接。
【文檔編號(hào)】B24B3/60GK104070428SQ201410341790
【公開(kāi)日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】宗文俊, 胡振江, 李增強(qiáng), 王宇建, 孫濤 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)