处理后的多晶ZnS 材料；
[0049] 四、安装：通过高精度气浮主轴吸盘安装抛光预处理后的多晶ZnS材料，然后 安装天然金刚石刀具I，所述的天然金刚石刀具I的前角γ = -30°，刀尖圆弧半径 R>2000 μ m，并完成对刀和主轴动平衡调整；
[0050] 五、粗切：开启切削液喷头，采用高纯度酒精喷雾加工；设置参数：apl= 6. 0 μm，f i =2 μπι/r，η = 2000r/min，apl为切削深度，f i为走刀量，η为超精密加工机床主轴转速，在 apl= 6. O μπι、f i= 2 μπι/r和n = 2000r/min条件下对抛光预处理后的多晶ZnS材料进行 粗切，得到表面粗糙度为Sa= 30±5nm的多晶ZnS材料；
[0051] 六、半精切：设置参数：apl= 4. 0 μπι，f i= 2 μπι/r，n = 2000r/min，a pl为切削深 度，fi为走刀量，n为超精密加工机床主轴转速，在a pl = 4. 0 μ m、f i = 2 μ m/r和η = 2000r/ min条件下对表面粗糙度为Sa = 30nm±5nm的多晶ZnS材料进行半精切，得到表面粗糙度 为Sa= 20nm±5nm的多晶ZnS材料；
[0052] 七、斜角车削：关闭切削液喷头，拆下前角γ =-30°、刀尖圆弧半径R>2000 ym 的天然金刚石刀具，采用精密分度卡具紧固天然金刚石刀具II，所述的天然金刚石刀具II 的刀尖圆弧半径R = 750 μ m，前角γ =-30°，调整天然金刚石刀具II刃口的倾斜角度λ = -50°，λ为天然金刚石刀具Π 刃口的斜切角度，实现后续的斜角车削加工，得到斜角车 削后多晶ZnS材料，定义天然金刚石刀具II偏转方向朝向表面粗糙度为S a= 20nm±5nm的 多晶ZnS材料的待加工表面为负值；
[0053] 八、精切：首先完成天然金刚石刀具II的对刀操作和主轴动平衡调整，然后设置参 数：a pl= L 0 ym，f i= 2 ym/r，n = 2000r/min，apl为切削深度，f i为走刀量，η为超精密加 工机床主轴转速，开启切削液喷头，采用高纯度酒精喷雾加工，在apl= LOynuf1= 2 μm/ r和η = 2000r/min条件下斜角车削后多晶ZnS材料进行精切，精切过程中应特别注意各种 振动反馈信号，尤其是沿主轴轴向的工件与刀具接触振动，至加工完成，关闭切削液喷头， 停机取件，用酒精清洗并保存，即完成软脆材料镜面加工，得到镜面多晶ZnS材料。
[0054] 本实施例刀具（天然金刚石刀具I或天然金刚石刀具II )和待加工试件安装要十 分牢固，避免在刀具和待加工试件之间引入微振动。
[0055] 本实施例所述的超精密加工机床为Nanoform 700ultra。
[0056] 本实施例步骤四中所述的天然金刚石刀具I的切削钝圆半径应小于30nm ;且所 述的天然金刚石刀具I的刃口一致性较好。
[0057] 本实施例步骤七中所述的天然金刚石刀具II的切削钝圆半径应小于30nm ;且所 述的天然金刚石刀具II的刃口一致性较好。
[0058] 本实施例步骤七中所述的精密分度卡具的分度误差在±0.5°以内。
[0059] 利用原子力显微镜AFM(Nanosurf Nanite_B)对实施例1制备的镜面多晶ZnS材 料表面70 μ mX 70 μ m范围内的表面三维形貌进行检测与分析，分析结果如图2所示，图2 是实施例1制备的镜面多晶ZnS材料的AFM图；由图2可知，采用本发明提出的超精密斜角 车削的加工方法，有效抑制了多晶ZnS材料加工表面微缺陷的产生，实现了镜面多晶ZnS材 料表面的高效加工。
[0060] 通过原子力显微镜扫描方法检测实施例1制备的镜面多晶ZnS材料的表面粗糙度 Sa，可知表面粗糙度Sa = 7. 5nm。
【主权项】
1. 一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法，其特征在于它是按以下步骤完成 的： 一、 前期准备：严控超精密加工机床周围的环境温度、湿度和洁净度，温度控制 23°C ±0. 1°C，湿度控制45% ±5%，洁净度达到1000级以上； 二、机床预热：启动超精密加工机床，待机预热至超精密加工机床的性能稳定为止； 三、 抛光预处理：对多晶ZnS材料进行抛光预处理，得到抛光预处理后的多晶ZnS材 料； 四、 安装：通过高精度气浮主轴吸盘安装抛光预处理后的多晶ZnS材料，然后安装天然 金刚石刀具I，所述的天然金刚石刀具I的前角y =_30°，刀尖圆弧半径R>2000 iim，并 完成对刀和主轴动平衡调整； 五、 粗切：开启切削液喷头，采用高纯度酒精喷雾加工；设置参数：apl= 6.0 ym，f1 = 2 y m/r，n = 2000r/min，apl为切削深度，f i为走刀量，n为超精密加工机床主轴转速，在a pl =6. 0 ym、A= 2 ym/r和n = 2000r/min条件下对抛光预处理后的多晶ZnS材料进行粗 切，得到表面粗糙度为Sa= 30nm±5nm的多晶ZnS材料； 六、 半精切：设置参数：apl= 4. 0 ym，f丨=2 ym/r，n = 2000r/min，apl为切削深度，f i 为走刀量，n为超精密加工机床主轴转速，在apl= 4. 0 ym、f丨=2 ym/r和n = 2000r/min 条件下对表面粗糙度为Sa = 30nm±5nm的多晶ZnS材料进行半精切，得到表面粗糙度为Sa =20nm±5nm的多晶ZnS材料； 七、 斜角车削：关闭切削液喷头，拆下前角y =_30°、刀尖圆弧半径R>2000 iim的天 然金刚石刀具，采用精密分度卡具紧固天然金刚石刀具II，所述的天然金刚石刀具II的刀 尖圆弧半径R = 750 ym，前角y =-30°，在A =0°~-50°之间调整天然金刚石刀具 II刃口的倾斜角度，A为天然金刚石刀具II刃口的斜切角度，实现后续的斜角车削加工， 得到斜角车削后多晶ZnS材料，定义天然金刚石刀具II偏转方向朝向表面粗糙度为S a = 20nm±5nm的多晶ZnS材料的待加工表面为负值； 八、 精切：首先完成天然金刚石刀具II的对刀操作和主轴动平衡调整，然后设置参数： apl= L 0 ym，f丨=2 ym/r，n = 2000r/min，a pl为切削深度，f丨为走刀量，n为超精密加工 机床主轴转速，开启切削液喷头，采用高纯度酒精喷雾加工，在a pl= l.Oym、f 2ym/r 和n = 2000r/min条件下斜角车削后多晶ZnS材料进行精切，精切过程中应特别注意各种 振动反馈信号，尤其是沿主轴轴向的工件与刀具接触振动，至加工完成，关闭切削液喷头， 停机取件，用酒精清洗并保存，即完成软脆材料镜面加工，得到镜面多晶ZnS材料。2. 根据权利要求1所述的一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法，其特征在于 步骤四中所述的天然金刚石刀具I的切削钝圆半径应小于30nm。3. 根据权利要求1所述的一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法，其特征在于 步骤七中所述的天然金刚石刀具II的切削钝圆半径应小于30nm。4. 根据权利要求1所述的一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法，其特征在于 步骤七中所述的精密分度卡具的分度误差在±0.5°以内。
【专利摘要】一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法，它属于精密和超精密切削加工方法，具体涉及一种适合于软脆材料的车削方法。本发明的目的是要解决现有软脆材料镜面加工过程中材料表层很容易发生破碎和崩裂，并造成严重的亚表面损伤和表面粗糙度的问题。超精密斜角车削方法：一、前期准备；二、机床预热；三、抛光预处理；四、安装；五、粗切；六、半精切；七、斜角车削；八、精切，得到镜面多晶ZnS材料。本发明优点：软脆材料镜面加工表面粗糙度Sa从18.2nm降到了7.5nm。本发明主要用于软脆材料镜面加工。
【IPC分类】B23B1/00
【公开号】CN105081355
【申请号】CN201510534671
【发明人】宗文俊, 曹志民, 何春雷, 孙涛
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月27日