CN108527017A - 一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，包括工件进给装置和轴套轴传动进给装置，所述工件进给装置包括夹具以及带动所述夹具沿横向、纵向运动的驱动装置，待加工单晶金刚石夹持在所述夹具上；所述轴套轴传动进给装置包括箱体、微型砂轮以及设置在箱体内的行星齿轮传动***。本发明还公开了一种利用如上所述的用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备磨削单晶金刚石微刀刃的方法，该方法通过激光定位装置确定晶面的易磨方向，并将检测到的信息实时传输至控制***，由所述控制***控制工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作，实现对微刀刃的磨削。利用本发明能够实现对单晶金刚石刀具微刀刃的微纳米级别的超精密磨削。

Description

一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备及方法

技术领域

本发明属于超精密磨削加工领域，尤其涉及一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备及方法。

背景技术

在超精密加工中，保证加工表面质量的主要因素除了高精度的机床、超稳定的工作环境外，高质量的刀具也是很重要的一个方面。单晶金刚石因具有硬度高、耐磨好、强度高、与有色金属摩擦系数低以及优良的抗腐蚀性和稳定的化学性质，而被认为是最理想的超精密磨削刀具。

金刚石磨削技术在超精密加工方便发挥着很大的作用，而金刚石刀具刃磨的质量将是实现纳米级加工的关键影响因素，就现有技术而言，很难对单晶金刚石刀具微刀刃进行精度较高的加工，因为传统加工工业中所使用的大型夹具以及机床，达不到微纳米零件所需要的数量级。

由此可见，现有技术有待于进一步的改进和提高。

发明内容

本发明为避免上述现有技术存在的不足之处，提供了一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备及方法，以实现对单晶金刚石刀具微刀刃的微纳米级别的超精密磨削。

本发明所采用的技术方案为：

一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，包括工件进给装置和轴套轴传动进给装置，所述工件进给装置包括夹具以及带动所述夹具沿横向、纵向运动的驱动装置，待加工单晶金刚石夹持在所述夹具上；所述轴套轴传动进给装置包括箱体、微型砂轮以及设置在箱体内的行星齿轮传动***，所述行星齿轮传动***包括主轴、太阳轮轴、行星轮轴、刀具轴、中部太阳轮、行星轮、固定内齿轮、主轴末端太阳轮、刀具轴齿轮和联轴器；所述微型砂轮设置在刀具轴的末端并随刀具轴同步转动，太阳轮轴套置在主轴上，中部太阳轮套置在太阳轮轴上，行星轮套置在行星轮轴上，太阳轮轴与行星轮轴相连；所述轴套轴传动进给装置还包括用于带动主轴旋转的传动机构，主轴旋转时带动太阳轮轴旋转，太阳轮轴旋转时同步带动行星轮轴旋转，行星轮的内侧与中部太阳轮相互啮合，中部太阳轮沿太阳轮轴的轴线旋转，行星轮绕太阳轮轴的轴线公转并绕行星轮轴的轴线自转，行星轮的外侧与固定内齿轮相互啮合；刀具轴通过联轴器与行星轮轴相连，刀具轴齿轮套置在刀具轴上，主轴末端太阳轮设置在主轴的末端，刀具轴齿轮与主轴末端太阳轮相互啮合；当联轴器连接时，刀具轴由行星轮轴带动旋转，微型砂轮对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行圆周刃磨；当联轴器断开时，主轴旋转带动主轴末端太阳轮旋转，主轴末端太阳轮通过刀具轴齿轮的啮合传动带动刀具轴转动，微型砂轮对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行定点悬停刃磨。

所述微型设备还包括激光定位装置和控制***，激光定位装置面向待加工单晶金刚石设置，激光定位装置用于检测待加工单晶金刚石的晶面的空间位置，并将检测到的位置信息实时传输至控制***，控制***控制所述工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作。

所述传动机构包括伺服电机、输入轴、过渡传动轴、输入轴传动齿轮、过渡轴传动齿轮、过渡轴滑移齿轮组、主轴前部齿轮和主轴中部齿轮，所述输入轴由伺服电机驱动旋转，输入轴传动齿轮套置在输入轴上，过渡轴传动齿轮套置在过渡传动轴上，输入轴传动齿轮与过渡轴传动齿轮相互啮合，输入轴通过输入轴传动齿轮、过渡轴传动齿轮带动所述过渡传动轴同步运动；过渡轴滑移齿轮组安装在过渡传动轴上，主轴前部齿轮安装在主轴前部，主轴中部齿轮安装在主轴中部，主轴前部齿轮与主轴中部齿轮的齿数不同，当需要改变传动比时，过渡轴滑移齿轮组分别与主轴前部齿轮或主轴中部齿轮相啮合并带动主轴旋转。

所述驱动装置包括十字滑块导轨，十字滑块导轨包括左侧纵向直线导轨、右侧纵向直线导轨和横向直线导轨；左侧纵向直线导轨的上方设置有左侧纵向导轨滑块，右侧纵向直线导轨的上方设置有右侧纵向导轨滑块，横向直线导轨与左侧纵向直线导轨通过左侧纵向导轨滑块形成十字状动配合连接，横向直线导轨与右侧纵向直线导轨通过右侧纵向导轨滑块形成十字状动配合连接；横向直线导轨的上方设置有横向导轨滑块，所述夹具安装在横向导轨滑块上并随横向导轨滑块同步运动。

所述驱动装置还包括用于带动左侧纵向导轨滑块沿左侧纵向直线导轨滑移的第一直线驱动机构、用于带动右侧纵向导轨滑块沿右侧纵向直线导轨滑移的第二直线驱动机构以及用于带动横向导轨滑块沿横向直线导轨滑移的第三直线驱动机构。

所述第一、第二、第三直线驱动机构均包括直线电机。

所述夹具包括夹具支撑台以及设置在夹具支撑台上方的夹具体，夹具体呈几字形，夹具体的内部设置有两片相对设置的弹簧板，两块弹簧板之间配合形成供待加工单晶金刚石穿过的夹持间隙，该夹持间隙用于限制待加工单晶金刚石沿纵向移动和沿竖向旋转的自由度，各弹簧板的一侧分别通过一根卷弹簧与夹具体相连，所述夹具体的上部还设置有螺杆，螺杆与夹具支撑台配合共同限制待加工单晶金刚石沿竖向移动和沿纵向旋转的自由度。

所述微型设备还包括后角调整装置，后角调整装置设置在箱体的下方，后角调整装置包括支撑台，支撑台的顶端面上设置有多个第一万向节，后角调整装置还包括与所述第一万向节数量相同的液压缸，一个液压缸对应连接一个第一万向节，各液压缸的底端与第一万向节相连，各液压缸的活塞杆端与箱体的底端固连；所述后角调整装置还包括中央立柱，箱体的底端中央设置有第二万向节，中央立柱的顶端与第二万向节相连，中央立柱的底端与支撑台固连。

所述微型设备还包括底座和基座，所述基座安装在底座内，所述工件进给装置安装在基座上，所述轴套轴传动进给装置位于基座的上方；所述微型设备还包括减振装置，减振装置包括若干个空气弹簧和若干个超磁致伸缩器，空气弹簧均布在底座的底部，空气弹簧连接底座和基座，以对加工过程中整个微型设备的纵向振动进行缓冲，超磁致伸缩器安装在底座四面内壁的中心位置，超磁致伸缩器连接底座和基座，以对加工过程中整个微型设备的横向振动进行缓冲。

本发明还公开了一种利用如上所述的用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备磨削单晶金刚石微刀刃的方法，该方法通过所述激光定位装置，利用单晶金刚石在不同晶体方向上的晶面结构不同，对激光反射而形成的不同衍射图像确定晶面的空间位置，对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行定位，确定晶面的易磨方向，并将检测到的信息实时传输至控制***，由所述控制***控制工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作，实现对微刀刃的磨削。

由于采用了上述技术方案，本发明所取得的有益效果为：

1、本发明对行星轮系进行了重新设计，利用本发明中的微型设备，一次装夹，即可实现对单晶金刚石刀具不同晶向的具体晶面进行定点刃磨，减少了装夹次数，大大降低了累积误差，提高了加工精度，减少了能/物耗比，对解决现有技术中单晶金刚石刃磨中存在的问题具有十分重要的意义。

2、本发明中的轴套轴传动进给装置的设计，在满足刃磨要求的同时缩小了空间，使结构变得紧凑，减小了整个设备的体积。此外，本发明中的轴套轴传动进给装置通过联轴器的通断改变微型砂轮的刃磨方式，提高了单晶金刚石刀具微刀刃磨削的精准性。

3、本发明中的轴套轴传动进给装置具有不同的传动比，可以根据需要进行改变，从而提高了整个传动机构的传动效率，并使传动过程更加稳定，大大提高了加工精度。

4、本发明通过设置减振装置，使微型设备在工作过程中减少了振动，降低了磨削加工中产生的颤振和外界传递的强迫振动对刃磨过程的干扰。

5、本发明解决了现有技术中刃磨机加工单晶金刚石微刀刃所存在的多次装夹产生累积误差和工件加工过程中所产生的颤振等问题，缩短了加工过程中各道工序之间的辅助时间，提高了加工精度，使之更加有效的达到理想的锋利程度，实现了更高的传动能/物耗比，适用于超精密单晶金刚石刀具微刀刃的磨削。

附图说明

图1为本发明的轴测图。

图2为本发明的正视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明的局部剖视图。

图5为本发明中轴套轴传动进给装置的内部结构轴测图一。

图6为本发明中轴套轴传动进给装置的内部结构轴测图二。

图7为本发明中轴套轴传动进给装置的内部结构轴测图三。

图8为本发明中上箱盖的轴测图一。

图9为本发明中上箱盖的轴测图二。

图10为本发明中下箱盖的轴测图一。

图11为本发明中下箱盖的轴测图二。

图12为本发明中输入轴的正视图。

图13为本发明中输入轴及输入轴传动齿轮的装配图。

图14为本发明中过渡传动轴的正视图。

图15为本发明中过渡传动轴、过渡传动轴齿轮以及滑移齿轮组的装配图。

图16为本发明中主轴的正视图。

图17为本发明中主轴、主轴前部齿轮、主轴末端太阳轮的装配图。

图18为本发明中主轴中部齿轮、太阳轮和太阳轮轴的装配图。

图19为本发明中太阳轮轴的轴测图。

图20为本发明中行星轮轴、行星轮、刀具轴、刀具轴齿轮及微型砂轮的装配图。

图21为本发明中行星轮和行星轮轴的装配图。

图22为本发明中刀具轴和刀具轴齿轮的装配图。

图23为本发明中液压缸的正视图。

图24为本发明中中央立柱的正视图。

图25为本发明中第一万向节的正视图。

图26为本发明中第一万向节的轴测图。

图27为本发明中第一万向节的分布图。

图28为本发明中支撑台的轴测图。

图29为本发明中夹具除去夹具支撑台的的轴测图。

图30为本发明中夹具支撑台的轴测图。

图31为本发明中左侧纵向直线导轨及左侧纵向导轨滑块的相对位置关系示意图。

图32为本发明中横向直线导轨和横向导轨滑块的相对位置关系示意图。

图33为本发明中导轨基座的轴测图。

图34为示出了本发明中减振装置的分布图。

图35为本发明中基座的轴测图。

图36为本发明中底座的轴测图。

其中，

1、轴套轴传动进给装置 101、输入轴 102、过渡传动轴 103、主轴 104、太阳轮轴105、行星轮轴 106、刀具轴 107、下箱盖 108、输入轴传动齿轮 109、 过渡传动轴传动齿轮110、过渡轴滑移齿轮组 111、主轴前部齿轮 112、主轴中部齿轮 113、行星轮 114、中部太阳轮 115、固定内齿轮 116、刀具轴齿轮 117、主轴末端太阳轮118、微型砂轮 119、伺服电机 120、上箱盖

2、后角调整装置 201、支撑台 202、第一万向节 203、液压缸 204、中央立柱3、工件进给装置 301、十字滑块导轨 3011、左侧纵向直线导轨 3012、右侧纵向直线导轨 3013、横向直线导轨 3014、横向导轨滑块 3015、左侧纵向导轨滑块 302、夹具 3021、夹具支撑台3022、夹具体 3023、弹簧板 3024、卷弹簧 303、导轨基座

4、减振装置 401、底座 402、基座 403、超磁致伸缩器 404、空气弹簧

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明并不限于这些实施例。

如图1至图36所示，一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，包括工件进给装置3和轴套轴传动进给装置1。

所述工件进给装置3包括夹具302以及带动所述夹具302沿横向、纵向运动的驱动装置，待加工单晶金刚石夹持在所述夹具302上。

所述夹具302包括夹具支撑台3021以及设置在夹具支撑台3021上方的夹具体3022，夹具体3022呈几字形，夹具体3022的内部设置有两片相对设置的弹簧板3023，两块弹簧板3023之间配合形成供待加工单晶金刚石穿过的夹持间隙，该夹持间隙用于限制待加工单晶金刚石沿纵向移动和沿竖向旋转的自由度，各弹簧板3023的一侧分别通过一根卷弹簧3024与夹具体3022相连，所述夹具体3022的上部还设置有螺杆，螺杆与夹具支撑台3021配合共同限制待加工单晶金刚石沿竖向移动和沿纵向旋转的自由度。

所述驱动装置包括十字滑块导轨301，十字滑块导轨301包括左侧纵向直线导轨3011、右侧纵向直线导轨3012和横向直线导轨3013；左侧纵向直线导轨3011的上方设置有左侧纵向导轨滑块3015，右侧纵向直线导轨3012的上方设置有右侧纵向导轨滑块，横向直线导轨3013与左侧纵向直线导轨3011通过左侧纵向导轨滑块3015形成十字状动配合连接，横向直线导轨3013与右侧纵向直线导轨3012通过右侧纵向导轨滑块形成十字状动配合连接；横向直线导轨3013的上方设置有横向导轨滑块3014，所述夹具302安装在横向导轨滑块3014上并随横向导轨滑块3014同步运动。

所述驱动装置还包括用于带动左侧纵向导轨滑块3015沿左侧纵向直线导轨3011滑移的第一直线驱动机构、用于带动右侧纵向导轨滑块沿右侧纵向直线导轨3012滑移的第二直线驱动机构以及用于带动横向导轨滑块3014沿横向直线导轨3013滑移的第三直线驱动机构。

优选地，所述第一、第二、第三直线驱动机构均包括直线电机。采用直线电机直接驱动相应的滑块做直线运动的方式，不需要把旋转运动变成直线运动，因而使得整个设备的结构大为简化，重量和体积也相应降低和减小，且采用直线电机驱动，定位精度高，反应速度快，灵敏度高，随动性好，故障少，提高了整个设备运行的可靠性和稳定性。

所述轴套轴传动进给装置1包括箱体、微型砂轮118以及设置在箱体内的行星齿轮传动***。所述箱体包括上箱盖120和下箱盖107，所述行星齿轮传动***设置在上、下箱盖之间。

所述行星齿轮传动***包括主轴103、太阳轮轴104、行星轮轴105、刀具轴106、中部太阳轮114、行星轮113、固定内齿轮115、主轴末端太阳轮117、刀具轴齿轮116和联轴器。所述微型砂轮118设置在刀具轴106的末端并随刀具轴106同步转动。太阳轮轴104通过内孔套置在主轴103上，太阳轮轴104与主轴103之间为过盈配合，中部太阳轮114套置在太阳轮轴104上，行星轮113套置在行星轮轴105上，太阳轮轴104与行星轮轴105相连。主轴103旋转时带动太阳轮轴104旋转，太阳轮轴104旋转时同步带动行星轮轴105旋转，行星轮113的内侧与中部太阳轮114相互啮合，中部太阳轮114沿太阳轮轴104的轴线旋转，行星轮113绕太阳轮轴104的轴线公转并绕行星轮轴105的轴线自转，行星轮113的外侧与固定内齿轮115相互啮合。刀具轴106通过联轴器与行星轮轴105相连，刀具轴齿轮116套置在刀具轴106上，主轴末端太阳轮117设置在主轴103的末端，刀具轴齿轮116与主轴末端太阳轮117相互啮合。当联轴器连接时，刀具轴106由行星轮轴105带动旋转，微型砂轮118对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行圆周刃磨；当联轴器断开时，主轴103旋转带动主轴末端太阳轮117旋转，主轴末端太阳轮117通过刀具轴齿轮116的啮合传动带动刀具轴106转动，微型砂轮118对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行定点悬停刃磨。所述联轴器的通断由下述控制***控制。

所述轴套轴传动进给装置1还包括用于带动主轴103旋转的传动机构。所述传动机构包括伺服电机119、输入轴101、过渡传动轴102、输入轴传动齿轮108、过渡轴传动齿轮109、过渡轴滑移齿轮组110、主轴前部齿轮111和主轴中部齿轮112。所述输入轴101由伺服电机119驱动旋转，输入轴传动齿轮108套置在输入轴101上，过渡轴传动齿轮109套置在过渡传动轴102上，过渡轴传动齿轮109地外径小于输入轴传动齿轮108的外径，输入轴传动齿轮108与过渡轴传动齿轮109相互啮合，输入轴101通过输入轴传动齿轮108、过渡轴传动齿轮109带动所述过渡传动轴102同步运动。过渡轴滑移齿轮组110采用导向键与过渡传动轴102相连，主轴前部齿轮111安装在主轴103前部，主轴中部齿轮112安装在主轴103中部，主轴前部齿轮111与主轴中部齿轮112的齿数不同，当需要改变传动比时，在导向键的作用下，过渡轴滑移齿轮组110不同齿数的部分分别与主轴前部齿轮111或主轴中部齿轮112相啮合并带动主轴103旋转，进而改变总传动比，达到微型砂轮118所需要的特定转速。

所述微型设备还包括激光定位装置和控制***，激光定位装置面向待加工单晶金刚石设置，激光定位装置用于检测待加工单晶金刚石的晶面的空间位置，并将检测到的位置信息实时传输至控制***，控制***控制所述工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作。

所述微型设备还包括后角调整装置2，后角调整装置2设置在下箱盖107的下方，后角调整装置包括支撑台201，支撑台201的顶端面上设置有多个第一万向节202，后角调整装置还包括与所述第一万向节202数量相同的液压缸203，一个液压缸203对应连接一个第一万向节202，各液压缸203的底端与第一万向节202相连，各液压缸203的活塞杆端与下箱盖107的底端固连。优选地，所述第一万向节202为球笼式万向节。所述后角调整装置还包括中央立柱204，下箱盖107的底端中央设置有第二万向节，中央立柱204的顶端与第二万向节相连，中央立柱204的底端与支撑台201固连。

所述微型设备还包括底座401和基座402，所述基座402安装在底座401内，所述工件进给装置3安装在基座402上，所述轴套轴传动进给装置1位于基座402的上方。所述微型设备还包括减振装置4，减振装置4包括若干个空气弹簧404和若干个超磁致伸缩器403，空气弹簧404均布在底座401的底部，空气弹簧404连接底座401和基座402，以对加工过程中整个微型设备的纵向振动进行缓冲，超磁致伸缩器403安装在底座401四面内壁的中心位置，超磁致伸缩器403连接底座401和基座402，以对加工过程中整个微型设备的横向振动进行缓冲。

本发明还公开了一种利用如上所述的用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备磨削单晶金刚石微刀刃的方法，该方法通过所述激光定位装置，利用单晶金刚石在不同晶体方向上的晶面结构不同，对激光反射而形成的不同衍射图像确定晶面的空间位置，对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行定位，确定晶面的易磨方向，并将检测到的信息实时传输至控制***，由所述控制***控制工件进给装置3和轴套轴传动进给装置1的动作，实现对微刀刃的磨削。

本发明的工作原理为：

当需要对单晶金刚石刀具的微刀刃进行磨削时，将单晶金刚石刀具装夹在工件进给装置的夹具302上，工件进给装置通过十字滑块导轨301进行横向与纵向的进给运动进而来调整单晶金刚石刀具的微刀刃与微型砂轮118的相对位置，通过工件进给装置3带动单晶金刚石刀具的微刀刃到达相对微型砂轮118的精确地位置进行刃磨，工件进给装置3左侧纵向直线导轨3011和右侧纵向直线导轨3012安装在导轨基座303上，左侧纵向导轨滑块3015和右侧纵向导轨滑块分别与左侧纵向直线导轨3011和右侧纵向直线导轨3012动配合连接，分别通过直线电机驱动滑块在相应的直线导轨上的沿直线运动，横向直线导轨3013与左侧纵向直线导轨3011通过左侧纵向导轨滑块3015成十字动配合连接，横向直线导轨3013与右侧纵向直线导轨3012通过右侧纵向导轨滑块也成十字动配合连接，使得横向直线导轨3013通过两侧滑块在直线电机的驱动下，实现带动工件沿纵向的运动，同时通过横向导轨滑块3014在直线电机的驱动下沿横向直线导轨3013的运动，实现带动工件沿横向的运动。

启动伺服电机119，伺服电机119通过联轴器带动输入轴传动齿轮108转动，输入轴传动齿轮108与过渡传动轴传动齿轮109相啮合，带动过渡传动轴102和过渡传动轴102上的过渡轴滑移齿轮组110转动，过渡传动轴102上的过渡轴滑移齿轮组110在需要不同传动比时分别与主轴的主轴前部齿轮111和主轴中部齿轮112啮合，达到刀刃轴上微型砂轮118所需要的特定转速，并带动主轴103转动。主轴103转动带动中部太阳轮114的转动，中部太阳轮114转动的同时带动行星轮113转动，行星轮113内侧与中部太阳轮114啮合，外侧与固定内齿轮115啮合，中部太阳轮114沿太阳轮轴104的轴线旋转，行星轮113一方面沿太阳轮轴104的轴线公转，另一方面沿自身行星轮轴105的轴线自转，构成行星轮系结构。同样后面也是行星轮系结构，刀具轴106与通过联轴器与行星轮轴105相连，行星轮轴105的转动带动刀具轴106末端的微型砂轮118转动实现对单晶金刚石刀具的微刀刃磨削。

在对进行磨削的过程中，通过激光定位装置，利用金刚石在不同晶体方向上晶面结构不同。对激光反射而形成的不同衍射图像确定晶面的空间位置，对金刚石刀具微刀刃进行定位，确定晶面的易磨方向，通过行星轮系带动刀具轴106转动到其刃磨方向，使刀具轴106上的微型砂轮118进行圆周或悬停刃磨。

同时，在对单晶金刚石刀具的微刀刃进行磨削的过程中，通过后角调整装置2来对传动进给装置在任意方向进行一定的角度调整，将轴套轴传动进给装置1在任意方向旋转一定的角度达到理想刃磨的位置，实现对单晶金刚石微刀刃不同的晶向的易磨晶面的后角精确定位。

为实现对单晶金刚石微刀刃进行多角度的精确磨削，加工过程中产生的横向与纵向的振动分别通过超磁致伸缩器403与空气弹簧404进行缓冲，以避免加工中的振动对于加工精度的影响，提高刃磨的精度。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明的精神所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，包括工件进给装置和轴套轴传动进给装置，所述工件进给装置包括夹具以及带动所述夹具沿横向、纵向运动的驱动装置，待加工单晶金刚石夹持在所述夹具上；所述轴套轴传动进给装置包括箱体、微型砂轮以及设置在箱体内的行星齿轮传动***，所述行星齿轮传动***包括主轴、太阳轮轴、行星轮轴、刀具轴、中部太阳轮、行星轮、固定内齿轮、主轴末端太阳轮、刀具轴齿轮和联轴器；所述微型砂轮设置在刀具轴的末端并随刀具轴同步转动，太阳轮轴套置在主轴上，中部太阳轮套置在太阳轮轴上，行星轮套置在行星轮轴上，太阳轮轴与行星轮轴相连；所述轴套轴传动进给装置还包括用于带动主轴旋转的传动机构，主轴旋转时带动太阳轮轴旋转，太阳轮轴旋转时同步带动行星轮轴旋转，行星轮的内侧与中部太阳轮相互啮合，中部太阳轮沿太阳轮轴的轴线旋转，行星轮绕太阳轮轴的轴线公转并绕行星轮轴的轴线自转，行星轮的外侧与固定内齿轮相互啮合；刀具轴通过联轴器与行星轮轴相连，刀具轴齿轮套置在刀具轴上，主轴末端太阳轮设置在主轴的末端，刀具轴齿轮与主轴末端太阳轮相互啮合；当联轴器连接时，刀具轴由行星轮轴带动旋转，微型砂轮对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行圆周刃磨；当联轴器断开时，主轴旋转带动主轴末端太阳轮旋转，主轴末端太阳轮通过刀具轴齿轮的啮合传动带动刀具轴转动，微型砂轮对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行定点悬停刃磨。

2.根据权利要求1所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述微型设备还包括激光定位装置和控制***，激光定位装置面向待加工单晶金刚石设置，激光定位装置用于检测待加工单晶金刚石的晶面的空间位置，并将检测到的位置信息实时传输至控制***，控制***控制所述工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作。

3.根据权利要求2所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述传动机构包括伺服电机、输入轴、过渡传动轴、输入轴传动齿轮、过渡轴传动齿轮、过渡轴滑移齿轮组、主轴前部齿轮和主轴中部齿轮，所述输入轴由伺服电机驱动旋转，输入轴传动齿轮套置在输入轴上，过渡轴传动齿轮套置在过渡传动轴上，输入轴传动齿轮与过渡轴传动齿轮相互啮合，输入轴通过输入轴传动齿轮、过渡轴传动齿轮带动所述过渡传动轴同步运动；过渡轴滑移齿轮组安装在过渡传动轴上，主轴前部齿轮安装在主轴前部，主轴中部齿轮安装在主轴中部，主轴前部齿轮与主轴中部齿轮的齿数不同，当需要改变传动比时，过渡轴滑移齿轮组分别与主轴前部齿轮或主轴中部齿轮相啮合并带动主轴旋转。

4.根据权利要求2所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述驱动装置包括十字滑块导轨，十字滑块导轨包括左侧纵向直线导轨、右侧纵向直线导轨和横向直线导轨；左侧纵向直线导轨的上方设置有左侧纵向导轨滑块，右侧纵向直线导轨的上方设置有右侧纵向导轨滑块，横向直线导轨与左侧纵向直线导轨通过左侧纵向导轨滑块形成十字状动配合连接，横向直线导轨与右侧纵向直线导轨通过右侧纵向导轨滑块形成十字状动配合连接；横向直线导轨的上方设置有横向导轨滑块，所述夹具安装在横向导轨滑块上并随横向导轨滑块同步运动。

5.根据权利要求4所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述驱动装置还包括用于带动左侧纵向导轨滑块沿左侧纵向直线导轨滑移的第一直线驱动机构、用于带动右侧纵向导轨滑块沿右侧纵向直线导轨滑移的第二直线驱动机构以及用于带动横向导轨滑块沿横向直线导轨滑移的第三直线驱动机构。

6.根据权利要求5所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述第一、第二、第三直线驱动机构均包括直线电机。

7.根据权利要求2所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述夹具包括夹具支撑台以及设置在夹具支撑台上方的夹具体，夹具体呈几字形，夹具体的内部设置有两片相对设置的弹簧板，两块弹簧板之间配合形成供待加工单晶金刚石穿过的夹持间隙，该夹持间隙用于限制待加工单晶金刚石沿纵向移动和沿竖向旋转的自由度，各弹簧板的一侧分别通过一根卷弹簧与夹具体相连，所述夹具体的上部还设置有螺杆，螺杆与夹具支撑台配合共同限制待加工单晶金刚石沿竖向移动和沿纵向旋转的自由度。

8.根据权利要求2所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述微型设备还包括后角调整装置，后角调整装置设置在箱体的下方，后角调整装置包括支撑台，支撑台的顶端面上设置有多个第一万向节，后角调整装置还包括与所述第一万向节数量相同的液压缸，一个液压缸对应连接一个第一万向节，各液压缸的底端与第一万向节相连，各液压缸的活塞杆端与箱体的底端固连；所述后角调整装置还包括中央立柱，箱体的底端中央设置有第二万向节，中央立柱的顶端与第二万向节相连，中央立柱的底端与支撑台固连。

9.根据权利要求2所述的一种用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备，其特征在于，所述微型设备还包括底座和基座，所述基座安装在底座内，所述工件进给装置安装在基座上，所述轴套轴传动进给装置位于基座的上方；所述微型设备还包括减振装置，减振装置包括若干个空气弹簧和若干个超磁致伸缩器，空气弹簧均布在底座的底部，空气弹簧连接底座和基座，以对加工过程中整个微型设备的纵向振动进行缓冲，超磁致伸缩器安装在底座四面内壁的中心位置，超磁致伸缩器连接底座和基座，以对加工过程中整个微型设备的横向振动进行缓冲。

10.一种利用如权利要求2至9任一项权利要求所述的用于磨削单晶金刚石微刀刃的微型设备磨削单晶金刚石微刀刃的方法，其特征在于，该方法通过所述激光定位装置，利用单晶金刚石在不同晶体方向上的晶面结构不同，对激光反射而形成的不同衍射图像确定晶面的空间位置，对待加工单晶金刚石刀具的微刀刃进行定位，确定晶面的易磨方向，并将检测到的信息实时传输至控制***，由所述控制***控制工件进给装置和轴套轴传动进给装置的动作，实现对微刀刃的磨削。