本發(fā)明屬于孔加工機械設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微納觀尺度微小孔加工機床。

背景技術(shù)：

孔加工在機械加工中占有很大的比重，據(jù)統(tǒng)計孔加工約占機械加工的30％，占總加工時間的20％。隨著航空、電子、儀器儀表、精密機械和自動控制等科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展，微小孔的應(yīng)用范圍越來越廣，其加工要求也逐漸嚴(yán)格。

在孔加工中，微小孔加工最為困難，而微小孔的深孔加工更是難上加難，一般工程上把徑在3mm以下的孔稱為微小孔，孔深與孔徑之比在5以上的孔稱為深孔。目前國內(nèi)外可用于微孔加工的方法有很多，如激光束、電子束、離子束和電火花，但由于加工成本和加工質(zhì)量等原因，應(yīng)用最廣泛、實用性最強的仍是鉆削加工，特別在電子、精密機械、儀器儀表等行業(yè)，更是備受關(guān)注?，F(xiàn)有的微小孔鉆削加工存在以下問題：微小鉆頭剛度低，入鉆位置易偏移，嚴(yán)重影響入鉆位置精度進而影響尺寸和形狀精度；因孔徑很小，故排屑困難，易造成切屑堵塞，增加刀具的發(fā)熱和磨損；普通鉆床的軸向鉆削力相對較大，出口處毛刺相對較高，而且其轉(zhuǎn)速也不適應(yīng)微小孔徑的加工，要獲得一定的切削速度，必須配以相應(yīng)的高速主軸，制作成本大大提高。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)有待于進一步的改進和提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為避免上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，提供了一種加工尺寸精度高、表面質(zhì)量好的微納觀尺度微小孔加工機床。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

一種微納觀尺度微小孔加工機床，包括機床底座、鉆削裝置、多自由度工作臺系統(tǒng)、微納觀顯微視頻系統(tǒng)以及控制系統(tǒng)，所述多自由度工作臺系統(tǒng)設(shè)置在機床底座上，多自由度工作臺系統(tǒng)包括用于放置工件的工作臺以及帶動工作臺運動的工作臺驅(qū)動裝置，所述工作臺驅(qū)動裝置包括帶動工作臺沿X軸做直線運動的工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)、帶動工作臺沿Y軸做直線運動的工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)以及帶動工作臺繞Y軸擺動的工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)；鉆削裝置設(shè)置在工作臺的上方，所述鉆削裝置包括鉆頭部、帶動鉆頭部沿X軸做直線運動的鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)以及帶動鉆頭部擺動的鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)；微納觀顯微視頻系統(tǒng)設(shè)置在機床底座上，且微納觀顯微視頻系統(tǒng)設(shè)置在多自由度工作臺系統(tǒng)一側(cè)，微納觀顯微視頻系統(tǒng)用于對工作臺上的工件加工過程進行圖像采集分析并及時將采集分析數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)；控制系統(tǒng)用于實時控制工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)、鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)以及鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)的動作。

所述鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)包括第一機械臂、第二機械臂、第三機械臂、第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸及第三轉(zhuǎn)軸，第一機械臂的頂端與鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)相連，第一機械臂的底端通過第一轉(zhuǎn)軸與第二機械臂的一端轉(zhuǎn)動連接，第二機械臂的另一端通過第二轉(zhuǎn)軸與第三機械臂的一端轉(zhuǎn)動連接，第三機械臂的另一端通過第三轉(zhuǎn)軸與鉆頭部轉(zhuǎn)動連接；所述鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)還包括第一伺服電機、第二伺服電機、第三伺服電機、第一諧波減速器和第二諧波減速器，第一伺服電機的輸出軸通過第一諧波減速器與第一轉(zhuǎn)軸相連，第二伺服電機的輸出軸通過第二諧波減速器與第二轉(zhuǎn)軸相連，第三伺服電機的輸出軸通過第三諧波減速器與第三轉(zhuǎn)軸相連；所述第一、第二、第三轉(zhuǎn)軸上均設(shè)置有角度傳感器。

所述鉆頭部包括機械手腕、設(shè)置在機械手腕底部的多個氣動主軸以及設(shè)置在氣動主軸上的麻花鉆，一根氣動主軸上對應(yīng)設(shè)置一個麻花鉆，機械手腕的內(nèi)部設(shè)置有帶動氣動主軸旋轉(zhuǎn)的氣動主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)，氣動主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括第四伺服電機、階梯軸及用于固定氣動主軸的固定卡套，第四伺服電機設(shè)置在機械手腕的腕部，階梯軸與第四伺服電機的輸出軸相連，固定卡套的數(shù)量與氣動主軸的數(shù)量相等，一個固定卡套對應(yīng)安裝一根氣動主軸，固定卡套圍繞在階梯軸周邊，且各固定卡套均與階梯軸相連并由階梯軸帶動旋轉(zhuǎn)。

所述鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)包括機械臂頂座和鉆頭X向直線電機，機械臂頂座的底部與第一機械臂的頂端相連，機械臂頂座與鉆頭X向直線電機相連，機械臂頂座在鉆頭X向直線電機的帶動下沿X軸做直線運動。

所述工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)包括聯(lián)動臺、擺動軸、電動機及變速箱，工作臺設(shè)置在聯(lián)動臺的上方并隨聯(lián)動臺同步運動，擺動軸的軸向與Y軸方向平行，擺動軸橫穿所述聯(lián)動臺，電動機的輸出軸通過變速箱與擺動軸相連，擺動軸旋轉(zhuǎn)帶動聯(lián)動臺擺動；所述工作臺上設(shè)置有直線光柵尺，擺動軸上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)光電編碼器。

所述加工機床還包括摩擦鎖緊裝置，摩擦鎖緊裝置有一套或兩套，摩擦鎖緊裝置位于擺動軸軸端一側(cè)，各摩擦緊縮裝置包括支撐塊、T型滑塊及微型直線電機，支撐塊的頂端開設(shè)有與T型滑塊相適配的T型滑槽，微型直線電機設(shè)置在T型滑槽內(nèi)，T型滑塊安裝在微型直線電機上，T型滑塊在微型直線電機的帶動下沿T型滑槽來回移動；T型滑塊的上部開設(shè)有與擺動軸的軸徑相適配的摩擦鎖緊槽，擺動軸的端部設(shè)置有摩擦紋路。

所述工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)包括工作臺Y向直線電機，工作臺安裝在工作臺Y向直線電機的頂部并在工作臺Y向直線電機的帶動下沿Y軸做直線運動；所述工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)包括工作臺X向直線電機，所述工作臺Y向直線電機安裝在工作臺X向直線電機上并在工作臺X向直線電機的帶動下沿X軸做直線運動。

所述微納觀顯微視頻系統(tǒng)包括CCD攝像機、圖像采集卡、適配器、步進馬達調(diào)焦臺、運動控制卡、光學(xué)顯微鏡以及LED環(huán)型照明光源，所述CCD攝像機正對工作臺，微納觀顯微視頻系統(tǒng)經(jīng)CCD攝像機采集圖像，輸入控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)根據(jù)此圖像計算自動聚焦評價函數(shù)值，并得出步進馬達調(diào)焦臺驅(qū)動量，從而控制調(diào)焦臺運動量，采集到最清晰的圖像；所述工作臺上設(shè)置有壓電力覺傳感器。

所述加工機床還包括工件自動裝卸裝置，工件自動裝卸裝置設(shè)置在多自由度工作臺系統(tǒng)的一側(cè)，用于進行工件加工前的自動裝夾以及加工完成后的松卸。

所述加工機床還包括減振與隔振系統(tǒng)，減振與隔振系統(tǒng)包括設(shè)置在機床底座周邊的多個第一超磁致伸縮棒、設(shè)置在機床底座底部中央處的空氣彈簧以及設(shè)置在機床底座底部且圍繞空氣彈簧設(shè)置的多個第二超磁致伸縮棒；所述減振與隔振系統(tǒng)還包括隔振槽，所述機床底座放置在隔振槽內(nèi)，隔振槽的周邊側(cè)壁開設(shè)有多個與第一超磁致伸縮棒位置相對且用于放置第一超磁致伸縮棒的第一安置孔，隔振槽的底部開設(shè)有與空氣彈簧位置相對且用于放置空氣彈簧的第二安置孔，隔振槽的底部圍繞所述第二安置孔開設(shè)有多個與第二超磁致伸縮棒位置相對且用于放置第二超磁致伸縮棒的第三安置孔。

由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明所取得的有益效果為：

1、本發(fā)明采用微納觀顯微視頻系統(tǒng)對工作臺上的工件加工過程進行圖像采集分析并及時將采集分析數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)微納觀顯微視頻系統(tǒng)采集的工件加工信息及時對工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)、鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)以及鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)作出操控指令，實現(xiàn)了對工件的精確加工，提高了成品質(zhì)量，同時也提高了加工效率。

2、本發(fā)明在工作臺上設(shè)置壓電力覺傳感器，在微納顯微視頻出現(xiàn)遮擋或失效等情況，無法對工件加工和麻花鉆的位置進行精確采集而使整個加工系統(tǒng)喪失伺服控制能力的時候，可以借助該壓電力覺傳感器來判斷麻花鉆和工件間的接觸情況，進而實現(xiàn)精確定位，為工件的精確加工提供了有力的保障。

3、本發(fā)明通過角度傳感器進行相鄰兩機械臂的彎曲度檢測，通過直線光柵尺對工作臺X向的直線運動、工作臺Y向的直線運動以及麻花鉆X向的直線運動進行檢測，通過旋轉(zhuǎn)光電編碼器對工作臺沿Y軸的擺動幅度進行檢測，控制系統(tǒng)根據(jù)檢測結(jié)果實時調(diào)整對工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)、鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)以及鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)的控制，保證了工件表面入鉆位置的精確性，提高了工件的加工精度和成品質(zhì)量。

4、本發(fā)明中摩擦鎖緊裝置的設(shè)置，能夠順利實現(xiàn)擺動軸的自鎖，實現(xiàn)了工作臺擺動的精準(zhǔn)控制，為工件加工精度提供了有力的保證。

5、本發(fā)明中減振與隔振系統(tǒng)的設(shè)計，大大降低了工件加工過程中機床底座上各器件的振動，使振動的傳遞和周期性的沖擊力大大減小，保證了機床的加工性能和加工工件質(zhì)量，保證了加工獲得光滑的表面質(zhì)量，同時還降低了噪音，保證了加工機床的精度。

6、本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊，便于安裝維修，制作成本較低且自動化程度高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的主視圖。

圖2為本發(fā)明的俯視圖。

圖3為本發(fā)明去除外殼和自動門后的軸測圖。

圖4為本發(fā)明中外殼的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明中隔振槽的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明中機床底座的仰視圖。

圖7為本發(fā)明中機床底座、A型支撐架、軸支撐的相對位置關(guān)系示意圖。

圖8為本發(fā)明中鉆削裝置的軸測圖。

圖9為本發(fā)明中機械臂底座的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為本發(fā)明中第一機械臂一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為本發(fā)明中第二機械臂的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為本發(fā)明中固定卡套的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為本發(fā)明中階梯軸的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖14為本發(fā)明中固定卡套與階梯軸的一種實施方式的裝配圖。

圖15為本發(fā)明中多自由度工作臺系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖16為本發(fā)明中聯(lián)動臺的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖17為本發(fā)明中擺動軸的一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖18為本發(fā)明中擺動軸與主、從動齒輪的相對位置關(guān)系示意圖。

圖19為本發(fā)明中T型滑塊一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖20為本發(fā)明中支撐塊一種實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖21為本發(fā)明中T型滑塊與支撐塊的裝配示意圖。

其中，

1、電動門

2、微納觀顯微視頻系統(tǒng)

3、外殼

4、鉆削裝置 41、機械臂底座 42、鉆頭X向直線電機 43、第一機械臂 44、第一伺服電機 45、第二機械臂 46、第二伺服電機 47、第二轉(zhuǎn)軸 48、第三機械臂 49、第三伺服電機 410、機械手腕 411、氣動主軸 412、麻花鉆 413、橫向頂板 414、固定卡套 414.1、第一連接板 414.2、第二連接板 414.3、半圓弧結(jié)構(gòu) 414.4、四分之一圓弧結(jié)構(gòu) 415、階梯軸

5、多自由度工作臺系統(tǒng) 51、工作臺 52、工作臺Y向直線電機 53、工作臺X向直線電機 54、聯(lián)動臺 54.1、頂板 54.2、定位耳板 55、變速箱 56、電動機 57、擺動軸 57.1、摩擦紋路 58、軸承 59、軸支撐 510、從動齒輪 511、主動齒輪

6、控制系統(tǒng)

7、工件自動裝卸裝置

8、摩擦鎖緊裝置 81、支撐塊 82、T型滑槽 83、T型滑塊 84、摩擦鎖緊槽

9、機床底座

10、隔振槽 101、第一安置孔 102、第二安置孔 103、第三安置孔

111、第一超磁致伸縮棒 112、第二超磁致伸縮棒

12、空氣彈簧

13、A型支撐架

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。

如圖1至圖21所示，一種微納觀尺度微小孔加工機床，包括機床底座9、鉆削裝置4、多自由度工作臺系統(tǒng)5、微納觀顯微視頻系統(tǒng)2以及控制系統(tǒng)6。為方便描述，將機床底座9的長度方向定義為X軸方向，將機床底座9的寬度方向定義為Y軸方向。

如圖3、圖6所示，為減輕加工工件過程中的振動，所述加工機床還包括減振與隔振系統(tǒng)。減振與隔振系統(tǒng)包括設(shè)置在機床底座周邊的四個第一超磁致伸縮棒111、設(shè)置在機床底座9底部中央處的空氣彈簧12以及設(shè)置在機床底座9底部且圍繞空氣彈簧12設(shè)置的四個第二超磁致伸縮棒112。

如圖10所示，所述減振與隔振系統(tǒng)還包括隔振槽10，所述機床底座9放置在隔振槽10內(nèi)，隔振槽10的周邊側(cè)壁開設(shè)有四個與第一超磁致伸縮棒111位置相對且用于放置第一超磁致伸縮棒111的第一安置孔101，隔振槽10的底部開設(shè)有與空氣彈簧12位置相對且用于放置空氣彈簧10的第二安置孔102，隔振槽10的底部圍繞所述第二安置孔102開設(shè)有多個與第二超磁致伸縮棒112位置相對且用于放置第二超磁致伸縮棒112的第三安置孔103。

優(yōu)選的，所述隔振槽10由大理石或花崗石制成。

如圖1、圖2及圖4所示，所述機床底座9、鉆削裝置4、多自由度工作臺系統(tǒng)5、微納觀顯微視頻系統(tǒng)2以及下述工件自動裝卸裝置7包裹在外殼3內(nèi)，所述外殼3包括框架、設(shè)置在框架一側(cè)的電動門1及設(shè)置在框架左側(cè)面、右側(cè)面、頂面及底面的防塵板。所述控制系統(tǒng)6包括顯示屏和控制面板，顯示屏和控制面板均安裝在外殼3的外側(cè)。

如圖7所示，所述加工機床還包括支撐機構(gòu)，所述支撐機構(gòu)包括兩個設(shè)置在機床底座9左、右兩邊的A型支撐架13，各A型支撐架13均由兩長一短三根空心長方形鐵柱和一塊長方形鐵板焊接而成，所述長方形鐵板用于安裝下述橫向頂板413。A型支撐架的13的結(jié)構(gòu)設(shè)計不僅滿足了減輕整個加工機床重量的目的，而且其鏤空部分不會遮光，便于所述微納觀顯微視頻系統(tǒng)2在光線充足的條件下及時采集工作臺51上工件加工過程的信息。

如圖3、圖15、圖16、圖17及圖18所示，所述多自由度工作臺系統(tǒng)5設(shè)置在機床底座9上，多自由度工作臺系統(tǒng)5包括用于放置工件的工作臺51以及帶動工作臺51運動的工作臺驅(qū)動裝置，所述工作臺驅(qū)動裝置包括帶動工作臺51沿X軸做直線運動的工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)、帶動工作臺51沿Y軸做直線運動的工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)以及帶動工作臺51繞Y軸擺動的工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)。

所述工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)包括聯(lián)動臺54、擺動軸57、電動機56及變速箱55，工作臺51設(shè)置在聯(lián)動臺54的上方并隨聯(lián)動54臺同步運動，擺動軸57的軸向與Y軸方向平行，擺動軸57橫穿所述聯(lián)動臺54。具體的說，所述聯(lián)動軸57上還套置有兩個軸承58，下述頂板54.1的下方設(shè)置有兩塊軸支撐59，兩塊軸支撐59上分別開設(shè)有用于安裝軸承58的軸承孔，兩塊軸支撐59位于兩塊定位耳板54.2之間。所述軸支撐59由鑄鐵制成，軸支撐59直接焊接在機床底座9上。所述聯(lián)動臺54包括頂板54.1及設(shè)置在頂板54.1下端兩側(cè)且分別與頂板54.1固連的兩塊定位耳板54.2，兩塊定位耳板54.2的相對位置處分別開設(shè)有供擺動軸57穿過的花鍵孔，兩塊定位耳板54.2與擺動軸57之間通過花鍵連接，擺動軸57旋轉(zhuǎn)帶動定位耳板54.2擺動，進而帶動頂板54.1及設(shè)置在頂板54.1上方的工作臺51擺動。

所述電動機56的輸出軸通過變速箱55與擺動軸57相連，擺動軸57旋轉(zhuǎn)帶動聯(lián)動臺54擺動，進而帶動工作臺51沿Y軸擺動。具體的說，電動機56的輸出軸與變速箱55相連，變速箱55的輸出軸上套置有主動齒輪511，擺動軸57上套置有與主動齒輪511相適配的從動齒輪510，電動機56工作，通過變速箱55及主動齒輪511和從動齒輪510的傳動帶動擺動軸57旋轉(zhuǎn)。

所述工作臺51上設(shè)置有直線光柵尺，所述直線光柵尺對工作臺51X向的直線運動、工作臺51Y向的直線運動以及下述麻花鉆412X向的直線運動進行檢測。擺動軸57上設(shè)置有旋轉(zhuǎn)光電編碼器。擺動軸57的各項精度對機床加工精度的影響遠遠大于三個直線運動精度的影響，因此對該加工機床的檢測重點是擺動軸57的旋轉(zhuǎn)精度，因此旋轉(zhuǎn)光電編碼器的需采用高精度光電編碼器。

圖圖3、圖19、圖20及圖21所示，所述加工機床還包括摩擦鎖緊裝置8，摩擦鎖緊裝置8有一套或兩套，摩擦鎖緊裝置8位于擺動軸57的軸端一側(cè)，當(dāng)摩擦鎖緊裝置8有兩套時，兩套摩擦鎖緊裝置8分別設(shè)置在擺動軸57的兩端一側(cè)。

各摩擦緊縮裝置8均包括支撐塊81、T型滑塊83及微型直線電機，支撐塊81的頂端開設(shè)有與T型滑塊83相適配的T型滑槽82，微型直線電機設(shè)置在T型滑槽82內(nèi)，T型滑塊83安裝在微型直線電機上，T型滑塊83在微型直線電機的帶動下沿T型滑槽82來回移動。T型滑塊83的上部開設(shè)有與擺動軸57的軸徑相適配的摩擦鎖緊槽84，擺動軸57的軸端設(shè)置有摩擦紋路57.1。

需要說明的是，T型滑塊83的來回滑移并不僅僅局限于上述的通過微型直線電機帶動的方式來實現(xiàn)，還可以通過液壓缸活塞桿帶動的方式來實現(xiàn)。

所述工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)包括工作臺Y向直線電機52，工作臺51安裝在工作臺Y向直線電機52的頂部并在工作臺Y向直線電機52的帶動下沿Y軸做直線運動。所述工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)包括工作臺X向直線電機53，所述工作臺Y向直線電機52安裝在工作臺X向直線電機53上并在工作臺X向直線電機53的帶動下沿X軸做直線運動。

需要說明的是，工作臺51沿X向、Y向分別做直線運動的驅(qū)動方式并不僅僅局限于上述的通過工作臺X向直線電機53、工作臺Y向直線電機52的方式來實現(xiàn)，還可以通過其他直線驅(qū)動方式來實現(xiàn)，例如電機+滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式，具體地說，可以采用Y向?qū)к?、Y向滾珠絲杠副、Y向電機、Y向隔板、X向?qū)к墶向滾珠絲杠副、X向電機的組合結(jié)構(gòu)形式，工作臺51設(shè)置在Y向滾珠絲杠副上，并在Y向電機的帶動下沿Y向?qū)к壸鲋本€運動，Y向?qū)к壟cX向滾珠絲杠副相連，X向電機帶動X向滾珠絲杠副沿X向?qū)к壸鲋本€運動，從而帶動Y向?qū)к夁B同Y向滾珠絲杠副整體沿X軸做直線運動，進而帶動工作臺51做直線運動。

當(dāng)然，工作臺51沿X向、Y向分別做直線運動的驅(qū)動方式還可以通過其他直線驅(qū)動方式來實現(xiàn)，例如液壓缸+運動平臺的結(jié)構(gòu)形式，具體地說，可以采用Y向運動平臺、Y向液壓缸、X向運動平臺、X向液壓缸的組合結(jié)構(gòu)形式，工作臺51設(shè)置在Y向運動平臺上，Y向運動平臺由Y向液壓缸帶動沿Y軸做直線運動，Y向液壓缸設(shè)置在X向運動平臺上，X向液壓缸帶動X向運動平臺沿X軸做直線運動，從而帶動Y向液壓缸連同Y向運動平臺整體沿X軸做直線運動，進而帶動工作臺51做直線運動。

此外，工作臺51沿X向、Y向分別做直線運動的驅(qū)動方式還可以采用多種直線驅(qū)動方式來實現(xiàn)，例如工作臺沿X軸做直線運動采用工作臺X向直線電機53驅(qū)動，同時其Y向運動采用電機+滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式；又例如工作臺沿X軸做直線運動采用電機+滾珠絲杠副驅(qū)動，同時其Y向運動采用液壓缸+運動平臺的結(jié)構(gòu)形式的結(jié)構(gòu)形式。

因此，工作臺51沿X向、Y向分別做直線運動的驅(qū)動方式并不局限于上述的例舉形式，只要能夠?qū)崿F(xiàn)帶動工作臺51的X向直線運動和Y向直線運動即可。

如圖3、圖8、圖9、圖10、圖11、圖12、圖13、圖14所示，鉆削裝置4設(shè)置在工作臺51的上方，所述鉆削裝置4包括鉆頭部、帶動鉆頭部沿X軸做直線運動的鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)以及帶動鉆頭部擺動的鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)。

所述鉆頭部包括機械手腕410、設(shè)置在機械手腕410底部的四個氣動主軸411以及設(shè)置在氣動主軸411上的麻花鉆412，一根氣動主軸411上對應(yīng)設(shè)置一個麻花鉆412，機械手腕410的內(nèi)部設(shè)置有帶動氣動主軸411旋轉(zhuǎn)的氣動主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)。

所述氣動主軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動機構(gòu)包括第四伺服電機、階梯軸415及用于固定氣動主軸411的固定卡套，第四伺服電機設(shè)置在機械手腕410的腕部，階梯軸415與第四伺服電機的輸出軸相連，固定卡套有四個，一個固定卡套對應(yīng)安裝一根氣動主軸411，固定卡套圍繞在階梯軸415周邊，且各固定卡套均與階梯軸415相連并由階梯軸415帶動旋轉(zhuǎn)。

具體地說，如圖12所示，各所述固定卡套均包括兩個半圓弧結(jié)構(gòu)414.3，各半圓弧結(jié)構(gòu)414.3的兩邊分別固連有第一連接板414.1和第二連接板414.2，屬于同一套固定卡套的兩個第二連接板通過一個四分之一圓弧結(jié)構(gòu)414.4相連。如圖13和圖14所示，四個固定卡套兩兩配對，相鄰兩個固定卡套的半圓弧結(jié)構(gòu)414.3配合形成一個用于固定氣動主軸的套狀結(jié)構(gòu)，四個固定卡套的四個四分之一圓弧結(jié)構(gòu)414.4共同配合形成一個用于固定階梯軸415的軸孔。

所述鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)包括第一機械臂43、第二機械臂45、第三機械臂48、第一轉(zhuǎn)軸、第二轉(zhuǎn)軸47及第三轉(zhuǎn)軸，第一機械臂43的頂端與鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)相連，第一機械臂43的底端通過第一轉(zhuǎn)軸與第二機械臂45的一端轉(zhuǎn)動連接，第二機械臂45的另一端通過第二轉(zhuǎn)軸47與第三機械臂48的一端轉(zhuǎn)動連接，第三機械臂48的另一端通過第三轉(zhuǎn)軸與鉆頭部轉(zhuǎn)動連接。

所述鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)還包括第一伺服電機44、第二伺服電機46、第三伺服電機49、第一諧波減速器和第二諧波減速器，第一伺服電機44的輸出軸通過第一諧波減速器與第一轉(zhuǎn)軸相連，第二伺服電機46的輸出軸通過第二諧波減速器與第二轉(zhuǎn)軸47相連，第三伺服電機的輸出軸通過第三諧波減速器與第三轉(zhuǎn)軸相連。

為方便控制，在所述第一、第二、第三轉(zhuǎn)軸上均設(shè)置有角度傳感器，角度傳感器用于實時檢測第一機械臂43和第二機械臂45之間的彎曲角度以及第二機械臂45和第三機械臂48之間的彎曲角度，并將檢測到的彎曲角度信息及時傳輸至控制系統(tǒng)，用于控制系統(tǒng)及時對各伺服電機做出控制指令。

所述鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)包括機械臂頂座41和鉆頭X向直線電機42，機械臂頂座41的底部與第一機械臂43的頂端相連，機械臂頂座41與鉆頭X向直線電機42相連，鉆頭X向直線電機42設(shè)置在橫向頂板413上。機械臂頂座41在鉆頭X向直線電機42的帶動下沿X軸做直線運動。

需要說明的是，鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)并不僅僅局限于使用鉆頭X向直線電機42驅(qū)動的方式，還可以采用其它直線驅(qū)動結(jié)構(gòu)形式，例如電機+滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式，將機械臂頂座41安裝在滾珠絲杠副上，由電機帶動滾珠絲杠副動作進而帶動機械臂頂座41沿X軸方向做直線運動，還可以采用液壓缸驅(qū)動的方式，帶動機械臂頂座41做直線運動。

如圖3所示，微納觀顯微視頻系統(tǒng)2設(shè)置在機床底座9上，且微納觀顯微視頻系統(tǒng)2設(shè)置在多自由度工作臺系統(tǒng)5一側(cè)，微納觀顯微視頻系統(tǒng)2用于對工作臺51上的工件加工過程進行圖像采集分析并及時將采集分析數(shù)據(jù)傳輸至控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)通過分析、處理由微納觀顯微視頻系統(tǒng)2傳輸來的數(shù)據(jù)，用于實時控制工作臺X向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺Y向驅(qū)動機構(gòu)、工作臺擺動驅(qū)動機構(gòu)、鉆頭X向驅(qū)動機構(gòu)以及鉆頭擺動驅(qū)動機構(gòu)的動作。

具體地說，所述微納觀顯微視頻系統(tǒng)包括CCD攝像機、圖像采集卡、適配器、步進馬達調(diào)焦臺、運動控制卡、光學(xué)顯微鏡以及LED環(huán)型照明光源，所述CCD攝像機正對工作臺，微納觀顯微視頻系統(tǒng)經(jīng)CCD攝像機采集圖像，輸入控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)根據(jù)此圖像計算自動聚焦評價函數(shù)值，并得出步進馬達調(diào)焦臺驅(qū)動量，從而控制調(diào)焦臺運動量，采集到最清晰的圖像。

具體地說，通過調(diào)整一對放置在望遠鏡光路中的準(zhǔn)直鏡，移動其中一塊來改變空間光程，達到調(diào)整目標(biāo)像點使其與主焦面重合的目的。控制系統(tǒng)內(nèi)的計算機通過串口把距離信息發(fā)送給控制系統(tǒng)的單片機，單片機讀取電位器的值來確定準(zhǔn)直鏡的當(dāng)前位置。根據(jù)光學(xué)設(shè)計和實驗數(shù)據(jù)。采用數(shù)據(jù)擬合的方法，得出離焦量計算公式，進而設(shè)計自動調(diào)焦程序，獲得較為清晰的圖像。通過調(diào)節(jié)步進馬達調(diào)焦臺的運動量以獲得清晰的圖像是已有的公知技術(shù)，因此其具體過程只做上述簡單介紹，不作具體闡述。

所述工作臺上設(shè)置有壓電力覺傳感器，設(shè)置壓電力覺傳感器的目的在于：在微納顯微視頻出現(xiàn)遮擋或失效等情況，無法對工件加工和麻花鉆的位置進行精確采集而使整個加工系統(tǒng)喪失伺服控制能力的時候，可以借助該壓電力覺傳感器來判斷麻花鉆和工件間的接觸情況，進而實現(xiàn)精確定位，為工件的精確加工提供了有力的保障。

所述加工機床還包括工件自動裝卸裝置，工件自動裝卸裝置設(shè)置在多自由度工作臺系統(tǒng)的一側(cè)，用于進行工件加工前的自動裝夾以及加工完成后的松卸。因工件自動裝卸裝置在現(xiàn)有技術(shù)中存在多種成熟的結(jié)構(gòu)設(shè)計，例如機械手的結(jié)構(gòu)形式，因此再次不再贅述其具體結(jié)構(gòu)形式。

本發(fā)明中未述及的部分采用或借鑒已有技術(shù)即可實現(xiàn)。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”、“第四”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明的精神所作的舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。