一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法
【專利摘要】本發明提供了一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，所述方法通過機械加工實心金屬球，采用四軸球體研磨方法對金屬球進行研磨拋光，通過電火花線切割將金屬半球殼割開，采用電火花成型加工對內半球面加工，通過micro-CT與小半球面研磨技術對半球殼壁厚進行修正，再通過電火花銑削加工止口，獲得帶止口的薄壁難加工金屬材料半球殼。采用本發明的方法，能夠實現超硬難加工金屬材料的加工。
【專利說明】一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于精密切削及微細電火花加工領域，具體涉及一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法。
【背景技術】
[0002]精密球體是圓度儀、陀螺儀、軸承以及精密測量儀器中的重要元件。在靜電陀螺儀中，空心球形轉子是靜電陀螺儀的核心部件，它的品質優劣和精密程度是直接影響靜電陀螺整體精度(定位精度與導航精度)的重要因素，球形轉子在高速旋轉的工作狀態下能保證有較小的球度誤差和質量不平衡量，球度誤差在0.05 μ m以下，表面粗糙度在25nm以下；在圓度儀等測量設備中，精密球體常作為精密測量的基準；在慣性約束聚變研究中，空心微球(祀丸)是內爆實驗、Z-pinch實驗和實現聚變點火的核心部件。慣性約束聚變金屬靶丸(金屬空心微球)制備一般采用在有機材料制成的模芯球表面采用磁控濺射等鍍膜方式，在通過高溫降解掉模芯，獲得空心金屬微球，這種方法能以保證材料的密度、致密性等，從而影響金屬空心微球的使用性能。通過機械加工制備金屬空心球體是一條可行的技術途徑，分別通過機械加工出兩個帶有陰陽接口的金屬半球殼，通過精密復合成一個空心球體。但一些難加工高熔點金屬材料，如鎢、鑰、鉭等，采用車、銑等常規的機械加工方法薄壁金屬球殼，不但難以成形，而且表面質量也難以滿足使用要求。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法。
[0004]本發明的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，依次包括步驟如下:
(1)粗加工實心金屬球，通過四軸整球研磨機將球表面拋光成鏡面，滿足尺寸要求；
(2)通過圓度儀測量金屬球表面圓度，通過輪廓儀測量金屬球表面粗糙度，金屬球表面粗糙度小于IOnm,圓度小于0.5Mm ；
(3)通過微細銑削加工半球面夾具，利用球頭銑刀在紫銅夾具端面加工與金屬球直徑相同的內半球面；
(4)將實心金屬球通過導電膠粘接在夾具的內半球面內；
(5)通過電火花線切割將金屬球分成兩半；
(6)通過精密車削加工半球面電極，電極直徑小于金屬半球殼直徑；
(7)采用電火花成型加工在金屬半球內加工內半球面；
(8)通過micro-CT檢測金屬半球殼壁厚一致性；
(9)通過小半球面研磨對厚度較厚的區域進行定點研磨；
(10)重復步驟(8)?(9)，經檢測壁厚均勻性及壁厚滿足要求時，通過內半球研磨對內表面進行研磨，直至圓度、表面粗糙度滿足要求為止；
(11)通過微細電火花銑削加工金屬半球殼止口；
(12)清洗，去除膠層。[0005]所述金屬球表面粗糙度小于IOnm,圓度小于0.5Mm 所述半球殼外徑Φ 1mm~Φ IOmm,壁厚0.1_~0.2mm。
[0006]所述四軸球體研磨工藝參數如下:研磨磨料:金剛石；粒度:W1 ;研具材料:聚甲醒；研磨壓力:(100~150) g ;四軸轉速:400 r/min ;四軸轉速換向時間:10s。
[0007]所述四軸球體研磨研具直徑d與被研球體直徑Φ滿足以下關系:d=0.816Φ。
[0008]所述內半球面研磨工藝參數如下:研磨磨料:金剛石；粒度:W1 ;研具材料:聚甲醒；研磨壓力:(40~60) g ;主軸轉速:(60~100) r/min ;擺軸轉速:5 r/min。
[0009]所述內半球面研磨研具直徑Cl1與被研球體直徑O1滿足以下關系=Cl1=0.707Φ1ο
[0010]本發明的特點是:
1、通過微細電火花成型加工內半球面，微細電火花銑削加工止口，避免車、銑等機械加工方法對超硬難加工金屬材料的加工；
2、通過小半球面研磨及micro-CT檢測技術結合,可獲得壁厚一致性較好的金屬半球
殼;
3、通過精密研磨可獲得是球殼表面粗糙度小于IOnm,圓度小于0.5Mm。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明中的帶止口的金屬半球殼結構示意圖；
圖2為本發明中`的帶止口的薄壁金屬半球殼加工工藝流程框圖。
【具體實施方式】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0013]圖1為本發明中的帶止口的金屬半球殼結構示意圖，圖2為本發明中的帶止口的薄壁金屬半球殼加工工藝流程框圖。從圖1、2中可以看出，采用本發明的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法制造直徑約3mm,壁厚(100-200) μ m的鶴半球殼。制備詳細過程如下:粗加工直徑約3mm實心鎢球，通過四軸整球研磨機將球表面拋光成鏡面，研磨工藝參數如下:研磨磨料:金剛石；粒度:W1 ;研具材料:聚甲醒；研磨壓力:(10(Tl50)g ;四軸轉速:400 r/min;四軸轉速換向時間:10s，研具直徑為Φ2.45mm;通過圓度儀測量表面圓度，通過輪廓儀測量表面粗糙度，要求達到:表面粗糙度小于10nm，圓度小于0.5Mm ;再通過微細銑削加工內半球面夾具，利用球頭銑刀在紫銅夾具端面加工直徑Φ3_的內半球面；將實心鎢球通過導電膠粘接在夾具的內半球面內；通過電火花線切割將鎢球分成兩半；通過精密金剛石刀具車削加工半球面電極，電極直徑Φ 2.6mm,電極材料為紫銅金剛石刀具為尖刀，主偏角93°，副主偏角5°，車削工藝參數如下，主軸轉速:(200(T3000)r/min，切削深度lMm，進給量IMm /r,
I;采用電火花成型加工在鎢半球內加工內半球面；通過micro-CT檢測鎢半球殼壁厚一致性；通過小半球面研磨對厚度較厚的區域進行定點研磨；反復測試及對厚度較厚的區域進行定點研磨，經檢測壁厚均勻性及壁厚滿足要求時，通過內半球研磨對內表面進行研磨，研磨工藝參數如下:研磨磨料:金剛石；粒度:W1 ;研具材料:聚甲醒；研磨壓力:(4(T60) g ;主軸轉速:(6(T100) r/min ;擺軸轉速:5 r/min。直至內半球面圓度小于0.5Mm、表面粗糙度小于IOnm為止;通過微細電火花銑削在鎢半球殼上加工止口 ；最后通過丙酮超聲波清洗，去除膠層。獲得壁厚均勻的直徑約3mm，壁厚(100-200) μ m的鎢半球殼。
【權利要求】
1.一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，其特征在于:所述的方法依次包括如下步驟: (1)粗加工實心金屬球，通過四軸整球研磨機將球表面拋光成鏡面； (2)通過圓度儀測量金屬球表面圓度，通過輪廓儀測量金屬球表面粗糙度； (3)通過微細銑削加工半球面夾具，利用球頭銑刀在紫銅夾具端面加工與金屬球直徑相同的內半球面； (4)將實心金屬球通過導電膠粘接在夾具的內半球面內； (5)通過電火花線切割將金屬球分成兩半； (6)通過精密車削加工半球面電極，電極直徑小于金屬半球殼直徑； (7)采用電火花成型加工在金屬半球內加工內半球面； (8)通過micro-CT檢測金屬半球殼壁厚一致性； (9)通過小半球面研磨對厚度較厚的區域進行定點研磨； (10)重復步驟(8)?(9)，經檢測壁厚均勻性及壁厚滿足要求時，通過內半球研磨對內表面進行研磨，直至圓度、表面粗糙度滿足要求為止； (11)通過微細電火花銑削加工金屬半球殼止口； (12)清洗，去除膠層。
2.根據權利要求1所述的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，其特征在于:所述金屬球表面粗糙度小于IOnm,圓度小于0.5Mm。
3.根據權利要求1所述的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，其特征在于:所述半球殼外徑Φ 1mm?Φ IOmm,壁厚0.1_?0.2mm。
4.根據權利要求1所述的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，其特征在于:所述四軸球體研磨工藝參數如下:研磨磨料:金剛石；粒度:W1 ;研具材料:聚甲醛；研磨壓力:(100?150) g ;四軸轉速:400 r/min ;四軸轉速換向時間:10s。
5.根據權利要求1所述的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，其特征在于:所述四軸球體研磨研具直徑d與被研球體直徑Φ滿足以下關系:d=0.816Φ。
6.根據權利要求1所述的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，其特征在于:所述內半球面研磨工藝參數如下:研磨磨料:金剛石；粒度:W1 ;研具材料:聚甲醛；研磨壓力:(40?60) g ;主軸轉速:(60?100) r/min ;擺軸轉速:5 r/min。
7.根據權利要求1所述的一種帶止口的薄壁金屬材料半球殼制造方法，其特征在于:所述內半球面研磨研具直徑Cl1與被研球體直徑O1滿足以下關系=Cl1=0.707Φ1ο
【文檔編號】B23P15/00GK103846630SQ201410116159
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月26日 優先權日:2014年3月26日
【發明者】謝軍, 張昭瑞, 張海軍, 黃燕華, 魏勝, 陶洋, 朱磊, 劉峰, 李國 , 宋成偉, 王紅蓮, 童維超, 李朝陽, 梅魯生, 袁光輝 申請人:中國工程物理研究院激光聚變研究中心