一种超精密单点金刚石飞切刀盘的制作方法

本发明涉及机械加工设备技术领域，具体涉及一种超精密单点金刚石飞切刀盘。

背景技术：

单点金刚石飞切刀盘是超精密飞切机床的刀具夹持装置，由飞切刀盘体、压板、活动叶片、可调刀柄，限位螺杆等组成。单点金刚石飞切刀盘广泛运用于超精密光学零件表面加工技术领域，其中，飞切刀盘在加工过程中由于本身旋转导致的翘曲变形对加工精度具有重大的影响。

技术实现要素：

针对上述飞切刀盘本身旋转导致的翘曲变形影响光学零件加工精度的技术问题，本发明提供了一种超精密单点金刚石飞切刀盘，可通过空气施加在刀盘上的压力抑制刀盘由离心力作用而产生的翘曲变形，进而抑制单点金刚石刀具切削点产生高度变化，以达到预定的切削深度，进而确保光学零件表面的加工精度。

本发明通过下述技术方案实现：

一种超精密单点金刚石飞切刀盘，包括刀盘本体，所述刀盘本体设有若干叶片，所述叶片绕刀盘本体旋转轴线均布，以通过叶片旋转时产生的气压差下压刀盘本体。

在单点金刚石飞切加工的过程中，由于离心力作用导致单点金刚石刀具切削点产生高度变化，而导致光学零件表面加工精度低，因此需要多次调整或依靠操作人员的经验来保证加工至预定尺寸，增加了加工过程的不确定性，光学零件表面的加工精度难以控制。

本发明在刀盘本体上沿刀盘旋转轴线均布若干叶片，以通过刀盘本体旋转带动叶片旋转，使得叶片旋转时产生的气压差下压刀盘本体。因此本发明由空气作用在叶片上的压力可抑制飞切刀盘在工作中的翘曲变形，使切削量达到预定值，避免因飞切刀盘的翘曲变形带来的加工量的变化，能够减少加工过程中繁琐的调整，使加工量处于可控状态，以减小加工误差，从而确保光学零件表面的加工精度。

进一步的，所述叶片的冲角可调。由于飞切刀盘的翘曲变形与转速有关，而叶片所受的压力与其截面形状、冲角、转速等相关，因此在叶片的截面形状固定的情况下，改变叶片的冲角，能够实现不同转速下飞切刀盘的翘曲变形抑制。

作为叶片冲角可调的一个具体实施方式，所述叶片两端均与刀盘本体转动连接，所述叶片的一端设有若干第一限位孔，所述刀盘本体上螺接有限位螺杆，以通过限位螺杆插入第一限位孔内对叶片进行限位。

具体而言，所述限位螺杆包括与刀盘本体螺接的螺纹段和插入限位通孔的光杆段。

优选的，所述刀盘本体设有若干固定通槽，所述固定通槽绕刀盘本体旋转轴线均布，所述固定通槽用于容纳叶片。将叶片固定在固定通槽内，一方面能够对叶片进行保护，另一方面能够缩小刀盘本体的体积，继而减小叶片对飞切加工的影响。

作为叶片与刀盘本体连接的具体实施方式，所述叶片内端设有第一连接轴，所述叶片外端设有第二连接轴，所述限位通孔设置在第二连接轴上。

具体而言，所述固定通槽外侧壁设有限位槽，所述限位槽内适配有压板，以通过压板将第二连接轴压设在限位槽内。

优选的，所述限位槽设有用于容纳第二连接轴的第一弧形凹缺，相应所述压板设有第二弧形凹缺，以便于固定第二连接轴。同时，所述第一弧形凹缺内设有供限位螺杆下端插入的第二限位孔，以使得压块和刀盘本体同时对限位螺杆进行限位，确保叶片在加工过程的稳定性，进一步确保飞切加工的加工精度。

作为叶片的一个具体实施方式，所述叶片的截面为上平下凸的截面。

具体而言，所述刀盘本体设有两个刀柄，两所述刀柄关于刀盘本体轴线中心对称设置。

优选的，所述刀柄在刀盘本体轴向的位置可调，以便于调整金刚石刀具的切削量。

本发明的有益效果：

1、本发明在刀盘本体上沿刀盘旋转轴线均布若干叶片，以通过刀盘本体旋转带动叶片旋转，使得叶片旋转时产生的气压差下压刀盘本体，可抑制飞切刀盘在工作中的翘曲变形，使切削量达到预定值，避免因飞切刀盘的翘曲变形带来的加工量的变化，能够减少加工过程中繁琐的调整，使加工量处于可控状态，以减小加工误差，从而确保光学零件表面的加工精度；

2、叶片的冲角可调，在叶片的截面形状固定的情况下，改变叶片的冲角，能够实现不同转速下的飞切刀盘的翘曲变形抑制；

3、所述刀盘本体设有若干固定通槽，所述固定通槽绕刀盘本体旋转轴线均布，所述固定通槽用于容纳叶片。将叶片固定在固定通槽内，一方面能够对叶片进行保护，另一方面能够缩小刀盘本体的体积，继而减小叶片对飞切加工的影响。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的刀盘本体立体结构示意图；

图3为本发明的叶片结构示意图；

图4为本发明的压紧部结构示意图；

图5为本发明的限位螺杆结构示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-刀盘本体，11-固定通槽，12-限位槽，121-第一弧形凹缺，122-第二限位孔，2-压板，21-第二弧形凹缺，22-限位螺杆孔，23-固定螺杆孔，3-叶片，31-第一连接轴，32-第二连接轴，321-第一限位孔，4-刀柄，5-限位螺杆，51-螺纹段，52-光杆段。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

一种超精密单点金刚石飞切刀盘，包括刀盘本体1，所述刀盘本体1设有若干叶片3，所述叶片3绕刀盘本体1旋转轴线均布，以通过叶片3旋转时产生的气压差下压刀盘本体1。

在单点金刚石飞切加工的过程中，由于离心力作用导致单点金刚石刀具切削点产生高度变化，而导致光学零件表面加工精度低，因此需要多次调整或依靠操作人员的经验来保证加工至预定尺寸，增加了加工过程的不确定性，光学零件表面的加工精度难以控制。

本发明在刀盘本体1上沿刀盘旋转轴线均布若干叶片3，以通过刀盘本体1旋转带动叶片3旋转，使得叶片3旋转时产生的气压差下压刀盘本体1。因此本发明由空气作用在叶片3上的压力可抑制飞切刀盘在工作中的翘曲变形，使切削量达到预定值，避免因飞切刀盘的翘曲变形带来的加工量的变化，能够减少加工过程中繁琐的调整，使加工量处于可控状态，以减小加工误差，从而确保光学零件表面的加工精度。

能够理解的是，由于流线分布密度与流体流速成正比，根据伯努利原理同一高度(忽略活动叶片3的厚度)流体流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。所以在本实施例中，只需使叶片3上方的空气流速小于其下方空气流速便可，以在活动叶片3上下表面便形成压强差，从而利用压强差对叶片产生一个向下的作用力，从而实现对飞切刀盘翘曲变形的抑制。

作为叶片3的一个具体实施方式，所述叶片3的截面为上平下凸的截面，使得叶片3周围的空气流线分布上疏下密，也便于叶片3的生产加工。

进一步的，所述叶片3的冲角可调。需要说的是，冲角是指叶片角(叶片型线切线和圆周速度间的夹角)和相对气流角(相对速度和圆周速度间的夹角)的差值。由于飞切刀盘的翘曲变形与转速有关，而叶片3所受的压力与其截面形状、冲角、转速等相关，因此在叶片3的截面形状固定的情况下，改变叶片3的冲角，能够实现不同转速下的飞切刀盘的翘曲变形抑制。

作为叶片3冲角可调的一个具体实施方式，所述叶片3两端均与刀盘本体1转动连接，所述叶片3的一端设有若干第一限位孔321，所述刀盘本体1上螺接有限位螺杆5，以通过限位螺杆5插入第一限位孔321内对叶片3进行限位。

具体而言，所述限位螺杆5包括与刀盘本体1螺接的螺纹段51和插入限位通孔的光杆段52。

优选的，所述刀盘本体1设有若干固定通槽11，所述固定通槽11绕刀盘本体1旋转轴线均布，所述固定通槽11用于容纳叶片3。将叶片3固定在固定通槽11内，一方面能够对叶片3进行保护，另一方面能够缩小刀盘本体1的体积，继而减小叶片3对飞切加工的影响。

作为叶片3与刀盘本体1连接的具体实施方式，所述叶片3内端设有第一连接轴31，所述叶片3外端设有第二连接轴32，所述限位通孔设置在第二连接轴32上。

具体而言，所述固定通槽11外侧壁设有限位槽12，所述限位槽12内适配有压板2，以通过压板2将第二连接轴32压设在限位槽12内。

优选的，所述限位槽设有用于容纳第二连接轴32的第一弧形凹缺121，相应所述压板2设有第二弧形凹缺21，以便于固定第二连接轴32。同时，所述第一弧形凹缺121内设有供限位螺杆5下端插入的第二限位孔122，以使得压块和刀盘本体1同时对限位螺杆5进行限位，确保叶片3在加工过程的稳定性，进一步确保飞切加工的加工精度。

具体来说，在本实施例中，所述固定通槽11设置有四个、叶片3设置有八个，也就是说，每个固定槽11内设置有两个叶片3。且刀盘本体1有两个同心的圆环通过四个连接筋固定连接而成，在内圈的圆环外侧壁设置有供第一连接轴31插入的通孔或盲孔，同时在外圈的圆环内侧壁设有限位槽12，在限位槽12底部的第一弧形凹缺121底部设置第二限位孔122。

安装时，将供第一连接轴31插入刀盘本体1内圈的圆环外侧壁设置通孔或盲孔，并将第二连接轴32放入第二弧形凹缺21内，然后将压板2放入限位槽12内，并在压板2两端的固定螺杆孔23拧入固定螺杆便可完成叶片3的装配。然后根据飞切加工的刀盘本体1转速，调整叶片3的冲角，再将限位螺杆5光杆段52的下端通过限位螺杆孔22依次插入第一限位孔321和第二限位孔122内，并将螺纹段51拧入限位螺杆孔22内，完成叶片3的固定。

另外，所述刀盘本体1设有两个刀柄4，两所述刀柄4关于刀盘本体1轴线中心对称设置，以确保刀盘本体1转动的平稳性。

优选的，所述刀柄4在刀盘本体1轴向的位置可调，以便于调整金刚石刀具的切削量。可以理解的是，通常通过粗牙螺纹实现刀柄4的快速调节，通过微调螺母实现刀柄4的精细调节。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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