CN205111464U - 全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备。加工设备包括精磨用的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，其加工流程为：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；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。本实用新型的加工设备磨削效率高，有利于改善工件的表面粗糙度。

Description

全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备

技术领域

本实用新型涉及光学加工领域，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设备。

背景技术

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。

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。现有的加工设备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。

有鉴于此，特提出本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的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，所述的加工设备磨削效率高，有利于改善工件的表面粗糙度。

为了实现本实用新型的上述目的，特采用以下技术方案：

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：

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；

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。

与传统的加工方法相比，本实用新型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，则磨削效率更高，工件表面粗糙度更小；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。

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。

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。

该凸起部是方便后续加工中的定位。

优选地，用铣磨机捞球成型时，砂轮轴与工件轴交叉呈25-35°。

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。

优选地，所述精磨采用金刚石丸片。

金刚石丸片的硬度大，这样会大幅度的提升生产率。

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。

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。

优选地，所述金刚石丸片中金刚石的重量比为45-55％。

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。

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。

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。

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。

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，但是从浓度高于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，成粉末状在球罩表面。

一种全等厚蓝宝石半球、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；

所述凹面模具和所述凸面模具上均设有多个用于添加磨料的通孔。

首先，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高，所以可以大大降低工件表面粗糙度。

其次，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，这样就很好地解决了上述问题。并且通孔的大小、位置及角度可以根据实际需求调整。

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。

优选地，所述通孔交错排布，使加料更均匀。

优选地，所述凹面模具和凸面模具均为砂模模具。

这样更易控制成品的质量。

优选地，所述凹面模具的凹面设有凹槽。

凹槽是为了方便工件的定位。

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。

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。

优选地，所述高速精磨机为单轴研磨机。

单轴研磨机的磨削效率高，过程更可控。

优选地，所述球面铣磨机中的电机为变速电机。

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，同时降低能耗。

优选地，所述通孔对称设置，保证工件各处磨削的均匀性，例如中心对称。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)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。

(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。

(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。

(4)自制砂模模具，实现了更高精度的质量控制。

(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

为了更清楚地说明本实用新型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。

图1为实施例1提供的铣磨的流程图；

图2为本实用新型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；

图3为本实用新型提供的凹面模具的结构图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型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实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。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。

实施例1

全等厚蓝宝石半球整流罩的加工方法：

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。

精磨：磨料为金刚石丸片(型号W240#)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

高抛光：用浓度为25％(重量百分比)的三氧化二铝抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

低抛光：用浓度为25％(重量百分比)的氧化铈抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

实施例2

全等厚蓝宝石半球整流罩的加工方法：

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60N，砂轮轴与工件轴交叉呈25°，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。

精磨：磨料为金刚石丸片(型号W240#)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

高抛光：用浓度为20％(重量百分比)的三氧化二铝抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

低抛光：用浓度为20％(重量百分比)的氧化铈抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

实施例3

全等厚蓝宝石半球整流罩的加工方法：

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80N，砂轮轴与工件轴交叉呈35°，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。

精磨：磨料为金刚石丸片(型号W240#)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

高抛光：用浓度为25％(重量百分比)的三氧化二铝抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

低抛光：用浓度为25％(重量百分比)的氧化铈抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

实施例4

全等厚蓝宝石半球整流罩的加工方法：

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。

第一道精磨：磨料为金刚石丸片(型号W20#)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

第二道精磨：磨料为金刚石丸片(型号W14#)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

第三道精磨：磨料为金刚石丸片(型号W3.5)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

高抛光：用浓度为25％(重量百分比)的三氧化二铝抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

低抛光：用浓度为25％(重量百分比)的氧化铈抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

实施例5

全等厚蓝宝石半球整流罩的加工方法：

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。

第一道精磨：磨料为金刚石丸片(型号W28#)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

第二道精磨：磨料为金刚石丸片(型号W14#)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

第三道精磨：磨料为金刚石丸片(型号W3.5)，采用单轴研磨机上加工在1000r/min以上转速下精磨，在操作过程中保持拇指相扣，并及时填砂。

高抛光：用浓度为25％(重量百分比)的三氧化二铝抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

低抛光：用浓度为25％(重量百分比)的氧化铈抛光液，抛光模选用的是阻尼布。

以上实施例1-5的加工方法通过以下设备实现。

全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，如图1-2所示：

包括精磨用的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1、高速精磨机2、抛光机3。

球面铣磨机1上的砂轮为筒形金刚石砂轮。

凹面模具和凸面模具均为砂模模具，凹面模具和凸面模具上均设有多个用于添加磨料的通孔，通孔对称设置，如图2中凹面模具上的通孔4。

凹面模具和凸面模具的表面按余弦规律排列有金刚石丸片。金刚石丸片的型号按照实际需求调整。

高速精磨机2为单轴研磨机。

另外，还可以根据需求在凹面模具的凹面设置一个凹槽，以免工件定位。

尽管已用具体实施例来说明和描述了本实用新型，然而应意识到，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本实用新型范围内的所有这些变化和修改。

Claims (10)

1.一种全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，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；

所述凹面模具和所述凸面模具上均设有多个用于添加磨料的通孔。

2.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述通孔对称设置。

3.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述通孔交错排布。

4.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述凹面模具和凸面模具均为砂模模具。

5.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述凹面模具的凹面设有凹槽。

6.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述高速精磨机中磨具的表面按余弦规律排列有金刚石丸片。

7.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述高速精磨机为单轴研磨机。

8.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述球面铣磨机中的电机为变速电机。

9.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述球面铣磨机上的砂轮为筒形金刚石砂轮。

10.根据权利要求1所述的全等厚蓝宝石半球、超半球整流罩的加工设备，其特征在于，所述通孔呈中心对称设置。