專利名稱：藍寶石棒材的超聲振動磨削加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種材料的加工方法，具體地說是一種采用超聲振動的磨削方法。
背景技術(shù)：
目前，藍寶石棒材主要是通過薄壁金鋼石砂輪磨削而成。由于藍寶石材料硬度很高，使用這種方法加工藍寶石棒材時，不但加工效率非常低，砂輪容易堵塞，而且砂輪的磨損嚴重，需要經(jīng)常修整和更換砂輪；而且，加工表面粗糙度差，需要較多的后續(xù)研磨拋光時間。因而這種方法生產(chǎn)周期長，成本很高等不足，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代生產(chǎn)的要求。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高加工表面質(zhì)量，縮短生產(chǎn)周期，提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本的藍寶石棒材的超聲振動磨削加工方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的1、藍寶石工件坯料定向后將上、下表面磨平，用火漆膠粘結(jié)在電木上，再將電木固定在機床工作臺上；2、打開超聲波，在17kHz-23kHz之間調(diào)節(jié)超聲波頻率，使其處于共振狀態(tài)；3、打開冷卻液，采用內(nèi)冷卻與外冷卻混合方式對工件進行冷卻；4、采用粒度為80-230#、內(nèi)徑為20-140mm、長度為50-150mm、壁厚為0.6-1.5mm的中空薄壁電鍍或燒結(jié)金鋼石工具以800-4000r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以2-5mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以4-10mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給0.2-2mm，以1000-3000mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以1000-3000mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成，采用冷卻與外冷卻混合方式對工件進行冷卻；5、加工完成后，將藍寶石工件連同電木一起放在電爐上，加熱至115℃-125℃，將藍寶石工件從電木上取下，由此得到直徑為20-140mm、長度為50-150mm的藍寶石棒材。
本發(fā)明還可以包括這樣一些特征1、所述的火漆膠是按下列質(zhì)量百分比配制而成漆片20％-40％，松香20％-30％，碳酸鈣20％-55％，蓖麻油5％-10％。
2、所述的內(nèi)冷卻是從中空的金鋼石工具中直接噴在工件上，所述的外冷卻是通過噴嘴調(diào)節(jié)其澆注位置，使冷卻液盡量沿著金鋼石工具外壁噴射在工具底部與工件之間。
本發(fā)明是在普通數(shù)控鉆床主軸上安裝超聲振動磨削工具，使中空薄壁金鋼石工具在高速旋轉(zhuǎn)的同時，以一定頻率和振幅沿Z軸作超聲振動完成加工。本發(fā)明的藍寶石棒材的超聲振動磨削加工，是將超聲加工和磨削加工相結(jié)合的一種復(fù)合加工方法，本發(fā)明的有益效果是采用超聲振動磨削方法，即將超聲加工與磨削加工相結(jié)合，高效地制造出低成本、高質(zhì)量的藍寶石棒材。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的主要優(yōu)勢在于生產(chǎn)效率高，比普通磨削方法效率約提高5倍；加工表面質(zhì)量好，表面粗糙度可達Ra0.3-0.9μm；加工成本低，一方面是由于降低了工具損耗，延長了工具使用壽命(比普通磨削方法約增加10倍)，另一方面也是由于加工表面質(zhì)量好，縮短了后續(xù)的研磨拋光時間。因此，該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠創(chuàng)造出明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。
具體實施方式
下面舉例對本發(fā)明做更詳細地描述具體實施方式
一1、藍寶石工件坯料定向后將上、下表面磨平，使用火漆膠粘結(jié)在電木上，再將電木固定在機床工作臺上?；鹌崮z按下列質(zhì)量百分比配制而成漆片20％-40％，松香20％-30％，碳酸鈣20％-55％，蓖麻油5％-10％；2、打開超聲波，在17kHz-23kHz之間調(diào)節(jié)超聲波頻率，使其處于共振狀態(tài)；3、冷卻液采用內(nèi)冷和外冷兩種方式供給；4、編程加工。采用粒度為230#、內(nèi)徑為20mm、長度為50mm、壁厚為0.6mm的中空薄壁電鍍金鋼石工具以4000r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以5mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以10mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給0.5mm，以800mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以800mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成；5、加工完成后，將藍寶石工件連同電木一起放在電爐上，加熱至120℃左右，即可將藍寶石工件從電木上取下，由此得到直徑為20mm、長度為50mm的藍寶石棒材。藍寶石棒材的表面粗糙度可達Ra0.3μm，C軸定向精度±0.05。
具體實施例方式
二第1、2、3、5步驟同具體實施方式
一，第4步為采用粒度為230#、內(nèi)徑為30mm、長度為50mm、壁厚為0.8mm的中空薄壁電鍍金鋼石工具以3000r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以4.5mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以9mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給0.5mm，以1000mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以1000mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成。本方案可得到直徑為30mm、長度為50mm的藍寶石棒材。藍寶石棒材的表面粗糙度可達Ra0.3μm，C軸定向精度±0.05。
具體實施例方式
三它是按以下步驟實現(xiàn)的第1、2、3、5步驟同具體實施方式
一，第4步為采用粒度為120#、內(nèi)徑為51mm、長度為150mm、壁厚為1.2mm的中空薄壁金屬結(jié)合劑燒結(jié)金鋼石工具以2000r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以3.5mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以7mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給1.2mm，以2000mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以2000mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成。本方案可得到直徑為51mm、長度為150mm的藍寶石棒材。藍寶石棒材的表面粗糙度可達Ra0.5μm，C軸定向精度±0.05。
具體實施例方式
四第1、2、3、5步驟同具體實施方式
一，第4步為采用粒度為120#、內(nèi)徑為76mm、長度為100mm、壁厚為1.3mm的中空薄壁金屬結(jié)合劑燒結(jié)金鋼石工具以1500r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以3mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以6mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給1mm，以2000mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以2000mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成。本方案可得到直徑為76mm、長度為100mm的藍寶石棒材。藍寶石棒材的表面粗糙度可達Ra0.5μm，C軸定向精度±0.05。
具體實施例方式
五第1、2、3、5步驟同具體實施方式
一，第4步為采用粒度為100#、內(nèi)徑為101.5mm、長度為80mm、壁厚為1.4mm的中空薄壁金屬結(jié)合劑燒結(jié)金鋼石工具以1200r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以2.5mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以5mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給0.8mm，以3000mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以3000mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成。本方案可得到直徑為101.5mm、長度為80mm的藍寶石棒材。藍寶石棒材的表面粗糙度可達Ra0.7μm，C軸定向精度±0.05。
具體實施例方式
六第1、2、3、5步驟同具體實施方式
一，第4步為采用粒度為80#、內(nèi)徑為140mm、長度為80mm、壁厚為1.5mm的中空薄壁金屬結(jié)合劑燒結(jié)金鋼石工具以800r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以2mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以4mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給0.5mm，以3000mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以3000mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成。本方案可得到直徑為140mm、長度為80mm的藍寶石棒材。藍寶石棒材的表面粗糙度可達Ra0.9μm，C軸定向精度±0.05。
權(quán)利要求
1.一種藍寶石棒材的超聲振動磨削加工方法，其特征是第一步藍寶石工件坯料定向后將上、下表面磨平，用火漆膠粘結(jié)在電木上，再將電木固定在機床工作臺上；第二步打開超聲波，在17kHz-23kHz之間調(diào)節(jié)超聲波頻率，使其處于共振狀態(tài)；第三步打開冷卻液，采用內(nèi)冷卻與外冷卻混合方式對工件進行冷卻；第四步采用粒度為80-230#、內(nèi)徑為20-140mm、長度為50-150mm、壁厚為0.6-1.5mm的中空薄壁電鍍或燒結(jié)金鋼石工具以800-4000r/min速度旋轉(zhuǎn)，同時以2-5mm/min的速度沿Z軸進給，并安排工具回退動作即工具每進給0.02mm后，以4-10mm/min的速度回退0.01mm，工具每進給0.2-2mm，以1000-3000mm/min的速度回退到工件表面以上2mm，然后工具再以1000-3000mm/min的速度進給到回退前位置以上0.01mm繼續(xù)重復(fù)上述加工動作，直至加工完成；第五步加工完成后，將藍寶石工件連同電木一起放在電爐上，加熱至115℃-125℃，將藍寶石工件從電木上取下，由此得到直徑為20-140mm、長度為50-150mm的藍寶石棒材。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的藍寶石棒材的超聲振動磨削加工方法，其特征是所述的火漆膠是按下列質(zhì)量百分比配制而成漆片20％-40％，松香20％-30％，碳酸鈣20％-55％，蓖麻油5％-10％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的藍寶石棒材的超聲振動磨削加工方法，其特征是所述的內(nèi)冷卻是從中空的金鋼石工具中直接噴在工件上，所述的外冷卻是通過噴嘴調(diào)節(jié)其澆注位置，使冷卻液盡量沿著金鋼石工具外壁噴射在工具底部與工件之間。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種藍寶石棒材的超聲振動磨削加工方法。藍寶石工件坯料定向后將上、下表面磨平，用火漆膠粘結(jié)在電木上，再將電木固定在機床工作臺上；打開超聲波，在17kHz－23kHz之間調(diào)節(jié)超聲波頻率，使其處于共振狀態(tài)；打開冷卻液，采用內(nèi)冷卻與外冷卻混合方式對工件進行冷卻；進行超聲振動磨削加工；加工完成后，將藍寶石工件連同電木一起放在電爐上，加熱至115℃－125℃，將藍寶石工件從電木上取下，由此得到直徑為20－140mm、長度為50－150mm的藍寶石棒材。本發(fā)明具有加工表面質(zhì)量好，加工成本低等優(yōu)點，具有廣闊的應(yīng)用前景，能夠創(chuàng)造出明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。
文檔編號B24B9/06GK101041227SQ20071007201
公開日2007年9月26日 申請日期2007年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月10日
發(fā)明者韓杰才, 左洪波, 孟松鶴, 張明福, 楊鑫宏 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)