42、超精密加工中刀具定位与表面损伤及五轴机床误差检测研究

超精密加工中刀具定位与表面损伤及五轴机床误差检测研究

在超精密加工领域，大区域微结构表面的制造以及五轴机床的精度检测都是至关重要的研究方向。下面将分别对这两方面的内容进行详细介绍。

大区域微结构表面制造中的刀具定位与表面损伤

在大区域微结构表面的制造过程中，FS - FTS（Force - Sensing Fast Tool Servo）展现出了良好的应用前景。微结构表面要求单个微结构单元在大面积上具有精确的三维几何形状和可控的间距。然而，在耗时且切削路径极长的加工过程中，刀具磨损不可避免，随着切削路径的增加，加工精度会降低，这是大区域微结构表面制造的主要问题之一。因此，需要用新刀具替换磨损的刀具，对剩余未加工区域进行拼接加工。为了在FS - FTS的刀架中精确设置新刀具，开发一种能以微米级精度将新刀具设置到所需位置的精密刀具定位方法十分必要。

传统的刀具定位方法包括用接触式探头探测切削刃、测量已加工到规定几何形状的工件以及使用光学系统确定切削刃的位置。但这些方法只能在加工过程开始时将刀具设置到编程刀具路径的起点，并且需要额外的测量仪器，会使机床配置变得复杂。

为解决传统方法的不足，研究人员提出了一种基于FS - FTS的新刀具定位方法。该方法无需额外测量仪器就能准确识别新刀具的位置。具体操作如下：
1. 建立刀具与工件的接触 ：通过监测FS - FTS力传感器的输出，使FS - FTS上的新切削刀具与已加工表面接触。当力传感器输出达到设定阈值时，即可确定接触时刻。新刀具沿X方向的移动距离可由FS - FTS的位移传感器或精密车床X滑块的线性编码器检测。
2. 扫描已加工表面