全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工方法及加工设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学加工领域，具体而言，涉及一种全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工方法及加工设备。
【背景技术】
[0002]随着现代科学技术的发展，具有各种优良性质的非金属材料在红外技术领域得到了广泛的应用。蓝宝石单晶体材料硬度高(莫氏硬度为9)，具有良好的光学性能和抗腐蚀性，材料耐热，因此常被用来作为红外空空导弹、卫星火箭等的整流罩。
[0003]由于蓝宝石材质的特殊性，采用机械加工的方法加工蓝宝石材料是非常困难的。现有的工艺技术不能够生产出全等厚的蓝宝石半球及超半球整流罩。这样在应用的过程中，由于存在厚度上的误差公差，这样火箭，卫星，导弹等在制导过程中就会失之毫厘，谬以千里。
[0004]有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0005]本发明的第一目的在于提供一种全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工方法，所述的加工方法磨削效率高，有利于改善工件的表面粗糙度。
[0006]本发明的第二目的在于提供一种全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，所述的加工设备机械化程度高，生产整流罩的效率高。
[0007]为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案:
[0008]全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工方法，包括下列步骤:
[0009]取蓝宝石，先用铣磨机捞球成型，得到预设形状的整流罩，再经过精磨、抛光，得到成品；
[0010]其中，用铣磨机捞球成型时，砂轮的转速为4000r/min以上，施加的压力为60-90N。[0011 ]与传统的加工方法相比，本发明的上述方法首先提高了铣磨时砂轮的转速，从而提高了砂轮边缘的线速度，磨削效率更高，工件表面粗糙度也更小;其次提高了铣磨时的压力，因此进一步提高了磨削效率，降低了工件表面的粗糙度。
[0012]由此可见，上述加工方法磨削效率高，生产周期短，而且制得的整流罩表面粗糙度小，用于火箭、卫星、导弹等领域性能更优异。
[0013]优选地，用铣磨机捞球成型时，在工件的凸面上加工出一个凸起部。
[0014]该凸起部是方便后续加工中的定位。
[0015]优选地，用铣磨机捞球成型时，砂轮轴与工件轴交叉呈25-35°。
[0016]这样，砂轮的切削刃口在工件表面上的磨削轨迹的包络面为一球面，加工出的整流罩的球面更规则，曲面更平滑。
[0017]优选地，所述精磨采用金刚石丸片。
[0018]金刚石丸片的硬度大，这样会大幅度提升生产率。
[0019]优选地，所述金刚石丸片按照余弦规律排列在所述精磨的磨具上。
[0020]按照余弦磨耗规律排列丸片可以得到光滑度最理想的磨具。
[0021]优选地，所述金刚石丸片中金刚石的重量比为45-55%。
[0022]浓度的提高，磨削效率也在提高，但是如果浓度太大，超过55%，结合剂把持力不够，金刚石颗粒没有磨钝就掉了，磨具的磨耗大。综合考虑磨削效率与表面粗糙度，45-55%重量比为最佳。
[0023]优选地，所述精磨分三道进行，第一道所用的金刚石丸片型号为W28或W20，第二道所用的金刚石丸片型号为W14，第三道所用的金刚石丸片型号为W3.5。
[0024]通过三道精磨反复磨削整流罩表面的不平整，能获得更高质量的工件，并且以下述型号为佳:第一道所用的金刚石丸片型号为W28或W20，第二道所用的金刚石丸片型号为W14，第三道所用的金刚石丸片型号为W3.5。
[0025]优选地，所述抛光分高抛和低抛依次进行，所述高抛采用三氧化二铝抛光液，所述低抛采用氧化铈抛光液。
[0026]高抛主要是去除前道工序留下的突出部分，低抛修复面形。综合考虑抛光粉的硬度及抛光效率，选取三氧化二铝抛光粉作为高抛阶段的辅料。在低抛阶段考虑到修复球罩的整个面形等，因此选用氧化铈作为抛光辅料。关于抛光液的浓度，在浓度为0-25%之间抛光效率明显增强，但是浓度高于27%之后抛光效率开始下降，并且成品带有明显的抛光工序的划痕等，这是因为浓度过高抛光粉不溶于水中，成粉末状粘贴在球罩表面。
[0027]全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，包括凹面模具和凸面模具，以及通过输送带依次连接的球面铣磨机、高速精磨机、抛光机。
[0028]上述设备中的三个机器均由输送带连接起来，避免人工转送工件的麻烦，不仅节省了人力成本，还提高了生产效率。另外，相比普通的精磨机，高速精磨机磨削效率更高。
[0029]用该设备加工整流罩的流程为:取蓝宝石，先用球面铣磨机捞球成型，得到预设形状的整流罩，再用高速精磨机结合凹面模具和凸面模具进行精磨，最后用抛光机抛光，即得成品。
[0030]优选地，所述凹面模具和凸面模具均为砂模模具。
[0031]这样更易控制成品的质量。
[0032]优选地，所述凹面模具的凹面设有凹槽。
[0033]凹槽是为了方便工件的定位。
[0034]优选地，所述精磨机包含磨具，所述磨具的表面按余弦规律排列有金刚石丸片。
[0035]按照余弦磨耗规律排列丸片可以得到光滑度最理想的磨具。
[0036]优选地，所述高速精磨机为单轴研磨机。
[0037]单轴研磨机的磨削效率高，过程更可控。
[0038]优选地，所述球面铣磨机中的电机为变速电机。
[0039]加工过程中需要根据实际磨削情况调整转速，此时采用变速电机，可以降低对设备的损害，冋时降低能耗。
[0040]优选地，所述凹面模具和凸面模具上均设有多个用于添加磨料的通孔。
[0041]传统的加工设备中，磨料时需停机将模具从零件上取下，将金刚砂添加到零件中部，然后再将模具放在零件上进行加工，精磨模具与零件因刚添加金刚砂，磨料层较厚，砂粒在模具与零件之间滚动，磨削力下降，直至磨料层均匀，厚度减少，磨削力增加。这样需要多个周期才能完成凸面的精磨。由于多次将精磨模具放上取下，增加了与零件碰撞的机会，这样对零件是不利的。通过在模具上设置多个通孔，磨料能够顺利地通过小孔流到模具与零件之间，料孔的大小、位置及角度可以用实验的方法确定。
[0042 ] 优选地，所述通孔对称设置，保证工件各处磨削的均匀性。
[0043]与现有技术相比，本发明的有益效果为:
[0044](I)改进整流罩加工中铣磨成型的工艺条件(转速、压力等)，从第一关就改善了磨削效率和工件表面粗糙度，从而既降低了后面工序的难度，又从整体上提高了整流罩的质量。
[0045](2)在工件的凸面上加工出一个凸起部，用于定位，提高生产效率。
[0046](3)优化了铣磨砂轮轴与工件轴的角度、精磨模具的材质和磨料分布方式，优化了抛光的工作条件，从加工工艺中的每个细节着手，整体上改善整流罩的质量，提高工作效率。
[0047](4)自制砂模模具，实现了更高精度的质量控制。
[0048](5)改进了模具的机械构造，增设了输送磨料的通孔，从而避免了反复拆装模具时对工件的损伤。
【附图说明】
[0049]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0050]图1为实施例1提供的铣磨的流程图；
[0051]图2为本发明提供的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备的模型图；
[0052]图3为本发明提供的凹面模具的结构图。
【具体实施方式】
[0053]下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
[0054]实施例1
[0055]全等厚蓝宝石半球整流罩的加工方法:
[0056]捞球成型:取蓝宝石，先用铣磨机捞球成型，得到预设形状的整流罩，工况为:砂轮的转速为4000r/min以上，施加的压力为90N，砂轮轴与工件轴交叉呈30°，为了磨出一个完整的球面，砂轮边缘的圆角中心必须对准工件转轴，否则，工件中心将由于磨削不到而出现凸台，同时，砂轮直径应足够大，必须探出于工件边缘。以上捞球成型的流程如图1所示。
[0057]精磨:磨料为金刚