表征单晶金刚石轮廓工具的几何形状

金刚石切削工具是高度精确的工具，用于创建精确轮廓的表面。由于近年来这些切削工具的发展，刀尖的几何形状现在可以达到几微英寸的完美。

必须知道切割工具几何形状的类似程度的精度，以产生具有几个微英寸的轮廓精度的组件。本文演示了一种技术，可以完全限定金刚石切割工具的几何形状，从而可以确定将精确地产生预定工件的刀具路径。

类似于其他切削工具，通常通过置于刀具半径的值来定义金刚石工具。该值与扫描角度，间隙角度和顶部耙角一起被认为是检测工具的性质。然而，这种数据不足以准确地表征工具。

在轮廓工具上，通过在工具鼻上产生圆柱形表面，可以以与所提出的切割平面成一定角度来制造间隙角度。或者，可以通过产生垂直于切割平面的轴线形成锥形表面来形成间隙角度。但是，每个方法都具有某些优点和缺点。

圆柱形间隙工具的一个益处是当拆分工具的上表面时，其半径保持不变。已知这些工具比锥形间隙工具更稳健。相反，圆柱形间隙工具的主要缺点是由于切割从工具轴移位并且最终接近零度，因此间隙角减少。锥形间隙工具的一个优点是间隙角度不会随着切割从工具轴移动而变化，但主要缺点是刀具半径每次复位锥形间隙工具时会改变，因此需要再次获得资格。

工具的半径具有重要意义。许多金刚石工具不是圆形的，而是椭圆形的。如图1所示，它显示了一个零度顶前角，圆柱形间隙工具的间隙角为10°。在这个标准配置中，可以观察到刀具的上前刀面位于切削平面，以10°角穿过间隙圆柱。这反过来又会在离工具轴40°的点上产生0.000011的工具半径误差。除了顶部前角等于-1倍间隙角的情况，整个圆柱形前角工具是椭圆形的。即使在这个例子中，当刀具的切削刃投射到切割平面上时，刀具也会形成一个椭圆。

图1所示。甚至具有零度顶部耙子的工具甚至是椭圆形，其与圆形不同的椭圆，常用于近似它。

具有零率的顶部耙子的圆锥形清除工具是明显的圆形，但也观察到具有等于-2倍的顶部耙子的锥形间隙，即使它们的投影也是当切削刃时的椭圆也是椭圆形的圆形。该工具投射到切割平面中。

工具半径应该如何表征？确定刀具半径的一个标准方法是采用钻石刀具分析仪在显微镜下转动工具，同时调节显微镜的位置，以及工具的位置，相对于中心回转。最初，刀具的边缘是居中的，然后是圆的中心，最佳地适合边缘。两个位置之间的变化是最适合圆的半径。这是指定为工具“RADIUS”的值。在进行该测量后，倾斜该工具使其顶部耙表面保留在旋转平面中。这可确保刀具的边缘仍然焦点整个旋转范围。必须与工具半径一起旋转工具的角度。

图2。具有锥形间隙角的负顶前角工具。该工具显示为沿其对称轴取的横截面。

参考图2，示出了负耙，锥形间隙工具，线j的长度（椭圆的一个轴）如下：

由此，另一个轴k可以说明如下：

椭圆的公式是：

求p的表达式:

椭圆的偏心距e为:

在等式6中，'a'是椭圆形的主轴，'b'是短轴。通过替换'a'和j for'b'，观察到馏分a / b仅包括角度a和β的功能。当评估等式6时，发现其值超过1.众所周知，J，而不是k，是椭圆的主轴。如果是这种情况，则在求解E的公式6之前，必须反转等式7，以使其值低于1。

这可以简化如下:

要解方程5，必须同时求出X和Y的值。这些值是由金刚石刀具分析仪检测到的最佳拟合圆产生的。例如，如果这个圆使用±350的扫距与工具匹配，那么它与工具的轴线相切，并在中心线的任意一侧与椭圆相交35°。交点坐标如下:

其中σ等于工具总掠角的一半。将这些值代入式5，即可求出p。当p已知后，可求出L、K、J的值:

如果等式7高于1，则为负耙工具具有小于间隙角度小于两倍的负耙刀具的情况，椭圆的短轴将沿着工具轴线铺设。在这种情况下，椭圆公式被提供为：

在这种情况下，以下等式保持为真：

如果优选的工具表现出圆柱形间隙角度（图3），则椭圆的主轴将始终沿着工具轴线铺设。计算与刚刚讨论的计算相同，只在计算e的计算方面。

图3。具有负顶部耙子的工具和圆柱形间隙角度。

一旦确定了e的值，就可以用方程5求p的值，用方程10求K的值，用方程21求J的值。

一旦通过刀尖形成的椭圆定义，该椭圆应投影到工具的切割平面中。为了将工具的鼻子突出到该平面中，K尺寸应由顶部耙角的余弦缩短，β。

一旦刀具形状到切割平面的投影，必须考虑额外的点。对于除零之外的顶部耙子的所有工具，真正切割工件的工具上的点以超越切割平面，这是工作的瞬时斜坡的函数，工具方向角度，斜率其旋转中心的工作，工具尖端尺寸j和k，以及顶部耙角。这仅引起小错误，但必须在刀具路径中构建校正以解释该几何形状的结果。随着这种几何形状的完整治疗超出了本次讨论的范围，留下了感兴趣的用户来开发可以应用于解决这些错误的技术。

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