1.一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,由机械-检测一体化系统及控制系统经连接构成;
所述机械-检测一体化系统,包括有机身主体,所述机身主体由水平设置的机座(5)和垂直连接于机座(5)上表面上的立柱(29)构成;
所述机座(5)的上表面上设置有X轴方向进给单元,所述X轴方向进给单元上连接有Y轴方向进给单元,所述Y轴方向进给单元上设置有XY平面微调平单元,所述XY平面微调平单元的上设置有工作台;所述立柱(29)上分别设置有Z轴方向进给单元、主轴单元,且所述Z轴方向进给单元与主轴单元连接;
所述X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元及XY平面微调平单元均通过拖链b(42)与控制机构连接,所述Z轴方向进给单元、主轴单元均通过拖链a(27)与控制机构连接。
2.根据权利要求1所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述控制机构,包括有计算机(1),所述计算机(1)分别通过导线与X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元、Z轴方向进给单元连接;
所述计算机(1)还分别通过导线与一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)、机械封装式压电陶瓷驱动电源(3)及电机驱动电源(4)连接;
所述一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)通过导线与Z轴方向进给单元连接,所述机械封装式压电陶瓷驱动电源(3)通过导线与XY平面微调平单元连接,所述电机驱动电源(4)分别通过导线与X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元、Z轴方向进给单元及主轴单元连接;
上述用到所有导线分成两部分:一部分导线设置于拖链a(27)中,作为所述控制机构与所述Z轴方向进给单元及主轴单元的连接线,另一部分导线设置于拖链b(42)内,作为所述控制机构与所述X轴方向进给单元、Y轴方向进给单元及XY平面微调平单元之间的连接线。
3.根据权利要求1或2所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述X轴方向进给单元,包括有横向进给托架(8);所述横向进给托架(8),包括有矩形横向支撑板,且所述矩形横向支撑板在机座(5)的上表面上沿X轴方向固定设置;在所述矩形横向支撑板的上表面上靠近两相对的长边处各设置一条X轴精密导轨(13),所述矩形横向支撑板的一长侧面上设置有X轴方向精密光栅尺(11)内的标尺光栅;所述矩形横向支撑板上表面上两相对短边上各垂直设置一个轴承座a(49),两个所述轴承座a(49)的轴孔之间连接有X轴方向精密滚珠丝杠(15);
所述X轴方向精密滚珠丝杠(15)的一端通过X轴进给联轴器(7)与X轴伺服电机(6)连接,所述X轴伺服电机(6)与电机驱动电源(4)连接,所述X轴伺服电机(6)固定于马达座a(45)上,所述马达座a(45)固定于机座(5)的上表面,且所述马达座a(45)与一个轴承座a(49)连为一体;所述X轴方向精密滚珠丝杠(15)上套接有X轴方向滚珠丝杠螺母(14),所述X轴方向滚珠丝杠螺母(14)的螺母座与竖直设置的X轴拖板(12)连为一体,所述X轴拖板(12)的上部与Y轴方向进给单元连接,所述X轴拖板(12)的下部与滑块a(47)连接,且所述滑块a(47)能在两条X轴精密导轨(13)上滑动,所述X轴拖板(12)上设置有X轴光栅读数头支座a(43),所述X轴方向精密光栅尺(11)内的光栅读数头设置于X轴光栅读数头支座a(43)上,且所述X轴方向精密光栅尺(11)内的光栅读数头与计算机(1)连接;
由所述X轴伺服电机(6)通过X轴进给联轴器(7)把转动传递给X轴方向精密滚珠丝杠(15)一起转动,所述X轴方向精密滚珠丝杠(15)的转动通过X轴方向滚珠丝杠螺母(14)转变为X轴拖板(12)沿两条X轴精密导轨(13)在X轴方向精密直线进给,所述X轴方向精密光栅尺(11)内的标尺光栅和光栅读数头相互配合,实现对X轴方向进给量进行检测。
4.根据权利要求3所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述Y轴方向进给单元,包括有纵向进给托架(20);所述纵向进给托架(20),包括有固定于X轴拖板(12)上部的矩形纵向支撑板,且所述矩形纵向支撑板与横向进给托架(8)垂直;在所述矩形纵向支撑板的上表面上靠近两相对的长边处各设置一条Y轴精密导轨(17),所述矩形纵向支撑板的一长侧面上设置有Y轴方向精密光栅尺(19)内的标尺光栅;所述矩形纵向支撑板两相对短边上各垂直设置一个轴承座b(50),两个所述轴承座b(50)的轴孔之间连接有Y轴方向精密滚珠丝杠(16);
所述Y轴方向精密滚珠丝杠(16)的一端通过Y轴进给联轴器(9)与Y轴伺服电机(10)连接,所述Y轴伺服电机(10)与电机驱动电源(4)连接,且所述Y轴伺服电机(10)设置于马达座b(46)上,所述马达座b(46)设置于矩形纵向支撑板上且马达座b(46)与一个轴承座b(50)连为一体;所述Y轴方向精密滚珠丝杠(16)上套接有Y轴方向滚珠丝杠螺母(18),所述Y轴方向滚珠丝杠螺母(18)的螺母座与竖直设置的Y轴拖板(21)连为一体,所述Y轴拖板(21)的上部设置有XY平面微调平单元,所述Y轴拖板(21)的下部连接滑块b(48),所述滑块b(48)能在两条Y轴精密导轨(17)上滑动;所述Y轴拖板(21)上设置有光栅读数头支座b(44),所述Y轴方向精密光栅尺(19)内的光栅读数头设置于光栅读数头支座b(44)上,所述Y轴方向精密光栅尺(19)内的光栅读数头与计算机1连接;
由所述Y轴伺服电机(10)通过Y轴进给联轴器(9)把转动传递给Y轴方向精密滚珠丝杠(16)一起转动,所述Y轴方向精密滚珠丝杠(16)的转动通过Y轴方向滚珠丝杠螺母(18)转变为Y轴拖板(21)沿两条Y轴精密导轨(17)在Y轴方向精密直线进给,所述Y轴方向精密光栅尺(19)内的标尺光栅和光栅读数头相互配合,用于对Y轴方向进给量进行检测。
5.根据权利要求4所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述XY平面微调平单元,包括有调平柔性铰链(23),工作台设置于所述调平柔性铰链(23)上;
所述调平柔性铰链(23)内设置有两个机械封装式压电陶瓷(22),且每个所述机械封装式压电陶瓷(22)均与机械封装式压电陶瓷驱动电源(3)连接,分别驱动两个所述机械封装式压电陶瓷(22)能产生微位移,用以实现XY平面相对水平。
6.根据权利要求5所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述机械封装式压电陶瓷(22)的型号为PST150VS250。
7.根据权利要求5所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述工作台,包括有工作台主体(24),所述工作台主体(24)的上表面保持水平,且在所述工作台主体(24)的上表面上设置有用于夹持待加工工件(26)的夹具(25)。
8.根据权利要求1或2所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述Z轴方向进给单元,包括有两条Z轴精密导轨(28),且所述两条Z轴精密导轨(28)分别固定于立柱(29)一侧面上两相对的侧边处,所述Z轴方向精密光栅尺(34)内的标尺光栅靠近一条Z轴精密导轨(28)设置;
所述两条Z轴精密导轨(28)之间平行的架设有一根Z轴方向精密滚珠丝杠(32),所述Z轴方向精密滚珠丝杠(32)的一端通过Z轴进给联轴器(31)连接Z轴伺服电机(30),所述Z轴伺服电机(30)与电机驱动电源(4)连接,所述Z轴伺服电机(30)设置于马达座c(51)上,所述马达座c(51)固定于立柱(29)上;所述Z轴方向精密滚珠丝杠(32)上套接有Z轴方向滚珠丝杠螺母(33),所述Z轴方向滚珠丝杠螺母(33)的螺母座与竖直设置的Z轴拖板(35)连接,所述Z轴拖板(35)的下部连接滑块c(53),且所述滑块c(53)能在两条Z轴精密导轨(28)上滑动;Z轴拖板(35)上设置有光栅读数头支座c(52),所述Z轴方向精密光栅尺(34)内的光栅读数头设置于光栅读数头支座c(52)上,所述Z轴方向精密光栅尺(34)内的光栅读数头与计算机(1)连接;所述Z轴伺服电机(30)通过Z轴进给联轴器(31)把转矩传递给Z轴方向精密滚珠丝杠(32),所述Z轴方向精密滚珠丝杠(32)的转动通过Z轴方向滚珠丝杠螺母(33)转变为Z轴拖板(35)沿Z轴精密导轨(28)的Z轴方向精密直线移动进给;
所述Z轴拖板(35)上设置有延伸块(36),且在所述延伸块(36)上设置有一维微纳米移动平台(37),用于实现Z轴方向的微纳米进给,所述Z轴精密光栅尺(34)内的标尺光栅和光栅读数头相互配合用于实现对Z轴方向进给量进行检测;
所述一维微纳米移动平台(37)分别与主轴单元、一维微纳米移动平台用驱动控制电源(2)连接。
9.根据权利要求8所述的一种硬脆材料微细切削加工系统,其特征在于,所述主轴单元,包括有主轴电机安装架(39),所述主轴电机安装架(39)的一侧端面与一维微纳米移动平台(37)连接,且所述主轴电机安装架(39)的上表面上设置有主轴电机(38),所述主轴电机安装架(39)的下表面的中央通过刀柄(40)连接刀具(41),且所述主轴电机(38)通过驱动轴与刀柄(40)连接,所述主轴电机(38)能通过刀柄(40)把转矩传递给刀具(41)。