宋颖慧 刘有海 张 敏 戴晓静 阳 红 陈东生

(中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，四川 绵阳 621900)

超精密加工领域中，零件的尺寸误差在亚微米级，表面粗糙度达到纳米级，因此为了减小工件尺寸误差、提高工件面形精度，精确对刀和刀尖曲率半径的精密测量就十分重要[1-4]。

超精密车床使用单点金刚石刀具加工超光滑平面、球面的光学零件时，如图1所示，当刀具在高度(y)方向没有达到主轴旋转定位中心时，即Δy>0，工件中心残留一小段圆柱；当刀具在高度(y)方向上超过定位中心时，即Δy<0，工件中心残留小圆锥；当刀具在水平方向(x)上没有达到主轴旋转定位中心时，即Δx>0，此时实际的切削量小于理想的切削量，导致工件欠切；当刀具在水平方向(x)上超过主轴旋转定位中心时，即Δx<0，此时实际的切削量大于理想的切削量，导致工件过切。此外刀具本身的刀尖曲率半径的测量误差ΔR(测量得到的刀具半径-实际的刀具半径)也会直接影响工件的面形精度和尺寸精度，若测量误差ΔR>0，会导致实际工件加工半径偏大；若测量误差ΔR<0，会导致实际工件加工半径偏小。

传统的对刀大多采用试切法，即对每一把刀具都进行试切、工件尺寸测量、计算、输入补偿值等操作。不仅对操作人员技术水平要求高，而且每次更换刀具后还要反复上述操作，人为带来的随机性误差大、安全性差、占用机时较多，不利于发挥超精密车床的功能[5-8]。而且目前国内的对刀装置大都采用带传感器的半自动对刀装置，其存在误差大、对刀精度不高及操作复杂等技术缺陷。

文献[2]中指出LVDT对刀装置在水平方向和刀尖半径R的测量误差一般在0.02 mm以上，难以满足超精密加工工件面形精度和尺寸精度的技术要求，提出的采用加工小直径球面对刀件精准对刀方法能够达到较好的加工效果，但是需要通过多次切削和面形测量才能确定实际刀尖半径的补偿值，过程繁琐、效率较低。