一種適合于鉆石切片刀機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程不穩定以及鉆石切片刀大范圍角度調節不便的問題，它包括刃磨角度與進給機構、水平往復運動機構和機床基座，所述刃磨角度與進給機構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、固定塊、鎖緊螺釘和擋圈；所述水平往復運動機構包括水平平移臺、機架、伺服電機、聯軸器和第二絲杠；機架固裝在機床基座的上端面上，連桿座固裝在豎直平移臺上，擋圈安裝在鎖緊螺釘上，連桿的一端通過鎖緊螺釘和擋圈轉動安裝在連桿座上，連桿的另一端安裝有豎向設置的鉆石切片刀夾具。本發明用于鉆石切片刀的機械刃磨加工。
【專利說明】—種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種超精密加工裝置，屬于超精密加工【技術領域】。
【背景技術】
[0002]21世紀以來，納米技術革命已深入我國工業領域的細枝末節。加工工具的超精密制造技術作為整個產業鏈最底端、最基礎的支撐技術，正面臨著納米技術革命的洗禮與挑戰，如鉆石切片刀的納米刃口輪廓創成技術，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等。
[0003]目前，在病理診斷、納米材料研發、生物制藥、農業新品種培育以及生命科學等科研部門和研究機構，都廣泛采用超薄切片技術。在上述應用場合，被研究對象需被切成超薄切片，然后才能在透射電子顯微鏡、光學顯微鏡或原子力顯微鏡下獲取人體病變組織結構、材料晶粒晶界、細胞內部變異、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，研究對象須被切成30~70nm的切片。若為原子力顯微鏡提供觀測樣件，研究對象則需被切成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直線刀刃上(刃長>lmm)必須滿足:刃口鋒利度≤10nm、刃口微缺陷< 10nm，亦即切片質量對切片刀具的刃口輪廓精度極其敏感。
[0004]過去，人們通常采用廉價但并不理想的玻璃刀進行切片。因為受玻璃的多晶特性限制，玻璃刀的刃口鋒利度很難加工到10nm以內，使得切片很容易發生擠壓、褶皺。在使用時，玻璃刀還極易磨損、破損，切片很快就會發生斷痕、劃痕，由此喪失切片意義。
[0005]近年來，隨著高精度金剛石刀具制造技術的出現，鉆石切片刀被引入了超薄切片【技術領域】，以彌補玻璃切片刀的不足。超精密切削加工技術是20世紀60年代專門針對現代化高技術需要而發展起來的先進制造技術，是一種向傳統加工方法不易突破的高精度極限挑戰的機械加工新工藝。
[0006]縱觀國外鉆石切片刀制造的成功案例，首選技術方案都是機械刃磨技術。但是目前鉆石切片刀的刃磨主要由操作人員手動完成，無法保證刃磨過程的穩定性，導致鉆石切片刀刃口始終存在微缺陷，無法滿足技術指標，而且在進行大范圍角度調節時需要將刀體脫焊后重新調整角度再焊上，十分不方便。綜上所述，亟需研制一種新型裝置來保證鉆石切片刀的刃磨質量。
【發明內容】
[0007]本發明是為解決鉆石切片刀刃磨過程不穩定以及鉆石切片刀大范圍角度調節不便的問題，進而提供一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置。
[0008]本發明為解決上述問題采取的技術方案是:本發明的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置包括刃磨角度與進給機構、水平往復運動機構和機床基座；
[0009]所述刃磨角度與進給機構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、固定塊、鎖緊螺釘和擋圈；所述水平往復運動機構包括水平平移臺、機架、伺服電機、聯軸器和第二絲杠副，第二絲杠副水平布置；
[0010]機架固裝在機床基座的上端面上，水平平移臺布置在機架的上端面，機架上安裝有伺服電機、聯軸器和第二絲杠副，伺服電機與聯軸器連接，聯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的下端面連接，水平平移臺的上端面上固裝有固定塊，固定塊與機床基座的研磨盤相鄰的側面上固裝有固定座，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，豎直平移臺能在固定座上上下移動；
[0011]連桿座固裝在豎直平移臺上，擋圈安裝在鎖緊螺釘上，連桿的一端通過鎖緊螺釘和擋圈轉動安裝在連桿座上，連桿的另一端安裝有豎向設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]本發明的有益效果是:本發明通過刃磨角度與進給機構，實現了鉆石切片刀前后刀面O?45°大范圍角度調整，有效的避免了刃磨過程中反復刀體脫焊后重新調整角度再焊上的過程，并通過高精度的刀具進給，保證了鉆石切片刀的刃磨效率與刃磨質量。本發明通過水平往復運動機構，避免了操作人員手動往復運動而引起的刃磨接觸深度變化，保證了刃磨過程的穩定性，有助于提高刃磨質量，并且利用伺服電機實現刃磨軌跡復雜化，有效避免鉆石切片刀表面的溝槽，改善表面粗糙度。本發明在于不進行刃磨時，將連接桿抬起至豎直方向，利用光學顯微鏡對鉆石切片刀刃磨質量進行在位評價。本發明具有剛度高、刃磨過程穩定、可方便實現刃磨角度調整和高精度進給的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的立體結構示意圖，圖2為本發明的主視示意圖，圖3為本發明的俯視不意圖。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:結合圖1-3說明，本實施方式的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置包括刃磨角度與進給機構1、水平往復運動機構2和機床基座3 ；
[0015]所述刃磨角度與進給機構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1_6、固定塊1_9、鎖緊螺釘1_11和擋圈1-12 ;所述水平往復運動機構2包括水平平移臺2_1、機架2_3、伺服電機2_4、聯軸器2_5和第二絲杠副2-6，第二絲杠副2-6水平布置；
[0016]機架2-3固裝在機床基座3的上端面上，水平平移臺2-1布置在機架2_3的上端面，機架2-3上安裝有伺服電機2-4、聯軸器2-5和第二絲杠副2-6，伺服電機2_4與聯軸器
2-5連接，聯軸器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2-1的下端面連接，水平平移臺2-1的上端面上固裝有固定塊1-9，固定塊1-9與機床基座3的研磨盤1-3-1相鄰的側面上固裝有固定座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1-6，豎直平移臺1-6能在固定座1-14上上下移動；
[0017]連桿座1-5固裝在豎直平移臺1-6上，擋圈1-12安裝在鎖緊螺釘1_11上，連桿1-4的一端通過鎖緊螺釘1-11和擋圈1-12轉動安裝在連桿座1-5上，連桿1-4的另一端安裝有豎向設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]本實施方式在調整角度時需要借助豎直平移臺調整鉆石切片刀夾具1-1的高度位置。調整連桿與水平面之間的角度時松開鎖緊螺釘1-11，連桿可水平面下方旋轉，刃磨角度調整范圍O?45°，調整連桿角度至設定值后，擰緊鎖緊螺釘，保證高剛度的刃磨過程。當連桿與水平面面夾角為0°時，可通過觀察水平儀中水平珠的位置，保證連桿的水平。當連桿向上旋轉至豎向時，此時連桿與水平面的夾角為90°，此時不進行刃磨，但可利用光學顯微鏡對鉆石切片刀刃磨質量進行在位評價。
[0019]本實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通過襯套安裝在連桿上。
[0020]本實施方式的第二絲杠副2-6的絲杠能在機架2-3上轉動；水平平移臺2-1能在機架2-1上往復移動；第一絲杠副1-13的絲杠能在固定座1-14上轉動。
[0021]【具體實施方式】二:結合圖1說明，本實施方式的第二絲杠副2-6的絲母為圓柱滾子絲母。如此設置，水平平移臺移動穩定可靠，滿足設計要求和實際需要。其它與【具體實施方式】一相同。
[0022]【具體實施方式】三:結合圖1和圖2說明，本實施方式的固定塊1-9為L形固定塊，固定塊1-9的立臂上固裝有固定座1-14。如此設置，固定塊結構穩定可靠，強度大，滿足豎直平移臺和水平平移臺的連接需要。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0023]【具體實施方式】四:結合圖1說明，本實施方式的固定座1-14的側面上加工有燕尾槽，豎直平移臺1-6為與燕尾槽相互配合的梯形豎直平移臺。如此設置，豎直平移臺運動穩定可靠，精度高，燕尾槽能起到很好的導向和支撐作用。其它與【具體實施方式】三相同。
[0024]【具體實施方式】五:結合圖1-圖3說明，本實施方式的第一絲杠副1-13的絲杠的螺距為1mm，豎直平移臺1-6的行程為100mm。如此設置，可實現刃磨過程中高精度的進給，更加保證了鉆石切片刀的刃磨質量與刃磨效率。其它與【具體實施方式】一、二或四相同。
[0025]【具體實施方式】六:結合圖1-圖3說明，本實施方式的第二絲杠副2-6的絲杠的螺距為1mm，水平平移臺2-1的行程為100mm。如此設置，更加保證了刃磨過程的穩定性，提高了鉆石切片刀的刃磨質量與刃磨效率。其它與【具體實施方式】五相同。
[0026]【具體實施方式】七:結合圖2說明，本實施方式所述裝置還包括多個第一螺栓1-7和與第一螺栓1-7數量相一致的第一螺母1-8，固定塊1-9通過多個第一螺栓1-7和多個第一螺母1-8與固定座1-14連接。如此設置，固定座1-14和固定塊1-9連接簡便高效，便于拆裝。其它與【具體實施方式】一、二、四或六相同。
[0027]【具體實施方式】八:結合圖2說明，本實施方式所述裝置還包括多個第一螺釘1-10，水平平移臺2-1通過多個第一螺釘1-10與固定塊1-9連接。如此設置，固定塊1-9與水平平移臺2-1連接簡便高效，便于拆裝。其它與【具體實施方式】七相同。
[0028]【具體實施方式】九:結合圖2說明，本實施方式所述裝置還包括多個第二螺釘2-2，伺服電機2-4通過多個第二螺釘2-2與機架2-3連接。如此設置，伺服電機2-4與機架2_3連接方便高效，便于拆裝。其它與【具體實施方式】一、二、四、六或八相同。
[0029]工作原理
[0030]本發明的連桿1-4向水平面下方能旋轉0-45°，連桿1-4和機床基座3的研磨盤1-3-1成0°時，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環帶；連桿1_4和機床基座3的研磨盤1_3_1成30°時,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的環帶；連桿1-4和機床基座3的研磨盤1-3-1成45°時，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環帶。
[0031]本發明在于不進行刃磨時，連桿1-4可抬起至豎直方向，利用光學顯微鏡對鉆石切片刀刃磨質量進行在位評價。
【權利要求】
1.一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，其特征在于:它包括刃磨角度與進給機構(I)、水平往復運動機構(2)和機床基座(3)； 所述刃磨角度與進給機構(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(1_6)、固定塊(1_9)、鎖緊螺釘(1-11)和擋圈(1-12);所述水平往復運動機構(2)包括水平平移臺(2-1)、機架(2-3)、伺服電機(2-4)、聯軸器(2-5)和第二絲杠副(2-6)，第二絲杠副(2-6)水平布置； 機架(2-3)固裝在機床基座(3)的上端面上，水平平移臺(2-1)布置在機架(2-3)的上端面，機架(2-3)上安裝有伺服電機(2-4)、聯軸器(2-5)和第二絲杠副(2-6)，伺服電機(2-4)與聯軸器(2-5)連接，聯軸器(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(2-1)的下端面連接，水平平移臺(2-1)的上端面上固裝有固定塊(1-9)，固定塊(1-9)與機床基座(3)的研磨盤(1-3-1)相鄰的側面上固裝有固定座(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(1-6)，豎直平移臺(1-6)能在固定座(1-14)上上下移動； 連桿座(1-5)固裝在豎直平移臺(1-6)上，擋圈(1-12)安裝在鎖緊螺釘(1-11)上，連桿(1-4)的一端通過鎖緊螺釘(1-11)和擋圈(1-12)轉動安裝在連桿座(1-5)上，連桿(1-4)的另一端安裝有豎向設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.根據權利要求2所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，其特征在于:第二絲杠副(2-6)的絲母為圓柱滾子絲母。
3.根據權利要求1或2所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，其特征在于:固定塊(1-9)為L形固定塊，固定塊(1-9)的立臂上固裝有固定座(1-14)。
4.根據權利要求3所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，其特征在于:固定座(1-14)的側面上加工有燕尾槽，豎直平移臺(1-6)為與燕尾槽相互配合的梯形豎直平移臺。
5.根據權利要求1、2或4所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，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(1-6)的行程為100mm。
6.根據權利要求5所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，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(2-1)的行程為100mm。
7.根據權利要求1、2、4或6所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，其特征在于:所述裝置還包括多個第一螺栓(1-7)和與第一螺栓(1-7)數量相一致的第一螺母(1-8)，固定塊(1-9)通過多個第一螺栓(1-7)和多個第一螺母(1-8)與固定座(1-14)連接。
8.根據權利要求7所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，其特征在于:所述裝置還包括多個第一螺釘(1-10)，水平平移臺(2-1)通過多個第一螺釘(1-10)與固定塊(1-9)連接。
9.根據權利要求1、2、4、6或8所述的一種適合于鉆石切片刀機械刃磨的裝置，其特征在于:所述裝置還包括多個第二螺釘(2-2)，伺服電機(2-4)通過多個第二螺釘(2-2)與機架(2-3)連接。
【文檔編號】B24B3/60GK104070428SQ201410341790
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年7月17日 優先權日:2014年7月17日
【發明者】宗文俊, 胡振江, 李增強, 王宇建, 孫濤 申請人:哈爾濱工業大學