CN103737467B - 一种超精密平面陶瓷件的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超精密平面陶瓷件的加工方法，包括以下步骤：用天然或合成化合物经过成形和高温烧结，然后对其进行磨削和研磨加工，使陶瓷件的面型达到一定精度要求，若当机械加工的常规测量技术检测不了时再用超精密抛光系统对陶瓷件进行抛光，使陶瓷件的表面光洁度提高，当其光洁度达到一定程度时即平面干涉仪能检测出整个陶瓷件的面型数据时，通过平面干涉仪检测其面型精度，根据检测出的面型数据及特点，以数字拟合基准面技术为基础并结合相关的抛光工艺，规划出下一次抛光时运动轨迹，结合超精密抛光系统对陶瓷件进行下一次加工，使其面型达到更高的精度要求。采用本发明技术方案，减少了误差，提高了精度，加工效率也得到了提高。

Description

一种超精密平面陶瓷件的加工方法
技术领域
本发明属于超精密加工技术领域，具体涉及一种超精密平面陶瓷件的加工方法。
背景技术
在超精密加工技术领域中，除需要采用新的加工方法或新的加工机理之外，对工件材质、加工设备、工具、测量和环境条件等都有特殊的要求。超精密加工方法和工艺必须配合超精密测量技术才能完成工件最终的高精度。陶瓷材料是用天然或合成化合物经过成形和高温烧结制成的一类无机非金属材料。它具有高熔点、高硬度、高耐磨性、耐氧化等优点。可用作结构材料、刀具材料，由于陶瓷还具有某些特殊的性能，又可作为功能材料，因此陶瓷材料的应用广泛，随着科技的发展，对陶瓷件的要求越来越高，例如超精密平面的陶瓷件。然而由于陶瓷材料的高硬度、高耐磨性和常规检测手段的局限，想要加工出高精度的陶瓷件很不容易。
发明内容
为克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种超精密平面陶瓷件的加工方法。
为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
一种超精密平面陶瓷件的加工方法，包括以下步骤：
步骤1）先用天然或合成化合物经过成形和高温烧结，然后对其进行磨削和研磨加工，使陶瓷件的面型达到一定精度要求；
步骤2）当机械加工的常规测量技术检测不了时，用超精密抛光系统对陶瓷件进行抛光，使陶瓷件的表面光洁度提高；
步骤3）当光洁度达到一定程度时即平面干涉仪能检测出整个陶瓷件的面型数据时，可通过平面干涉仪检测其面型精度；
步骤4）最后根据检测出的面型数据及特点，以数字拟合基准面技术为基础并结合相关的抛光工艺，规划出下一次的抛光时运动轨迹，结合超精密抛光系统对陶瓷件进行下一次加工，使其面型达到更高的精度要求。
进一步的，所述数字拟合基准面技术实现方法如下：首先把平面干涉仪采集的离散面型数据拟合成一个加工基准面；基于加工基准面，对工件面型高度进行分层，根据顶层的局部面型特征进行加工；加工后测量得到新的离散面型数据，新拟合基准面及其法向量较之前发生了改变；基准面的改变使每次分层后的顶层加工区域根据新面型而发生变化。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1）常规机械加工检测手段一般能检精度不高，通常为微米级。本发明采用光学的检测手段来检测陶瓷件的机械加工面型精度，避免了上述常规机械加工检测手段的局限性，平面干涉仪的检测精度高，可以达到纳米级检测，使超精密平面陶瓷件的加工成为可能。
2）常规机械加工检测手段一般通过打点方式测量数据，效率不高且不能反映出面型高频误差。本发明采用光学的检测手段来检测陶瓷件的机械加工面型精度，避免了上述常规机械加工检测手段的局限性，平面干涉仪一次采集的是整个陶瓷件的面型精度，可以还原整个面型特征和高频误差，为陶瓷件的面型分析和工艺研究提供了数据。
3）常规机械加工过程中，当陶瓷件的面型精度达到了一定程度，最后通过手工打磨抛光。由于技术人员的经验和水平不同，同一陶瓷件的加工效率差别很大。本发明采用数字拟合基准面技术，结合相关的抛光工艺，规划出下一次抛光时运动轨迹，保证了较高的加工效率，并使陶瓷件面型精度越来越高。
4）常规机械加工过程中，当陶瓷件的面型精度达到了一定程度后，最后通过手工打磨抛光。同一技术人员对于规划好的运动轨迹，在实际加工过程中，每次的加工路线和去除量不一定相同。本发明采用把规划轨迹编制成加工程序文件，输入加工设备实现加工，保证了同一运动轨迹的一致性，加工结果便于工艺研究与分析。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的数字拟合基准面技术流程图；
图2为本发明的超精密平面陶瓷件的加工流程图。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
参照图2所示，一种超精密平面陶瓷件的加工方法，包括以下步骤：
步骤1）先用天然或合成化合物经过成形和高温烧结，然后对其进行磨削和研磨加工，使陶瓷件的面型达到一定精度要求；
步骤2）当机械加工的常规测量技术检测不了时，用超精密抛光系统对陶瓷件进行抛光，使陶瓷件的表面光洁度提高；
步骤3）当光洁度达到一定程度时即平面干涉仪能检测出整个陶瓷件的面型数据时，可通过平面干涉仪检测其面型精度；
步骤4）最后根据检测出的面型数据及特点，以数字拟合基准面技术为基础并结合相关的抛光工艺，规划出下一次的抛光时运动轨迹，结合超精密抛光系统对陶瓷件进行下一次加工，使其面型达到更高的精度要求。
进一步的，如图1所示，所述数字拟合基准面技术实现方法如下：首先把平面干涉仪采集的离散面型数据拟合成一个加工基准面；基于加工基准面，对工件面型高度进行分层，根据顶层的局部面型特征进行加工；加工后测量得到新的离散面型数据，新拟合基准面及其法向量较之前发生了改变；基准面的改变使每次分层后的顶层加工区域根据新面型而发生变化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种超精密平面陶瓷件的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）先用天然或合成化合物经过成形和高温烧结，然后对其进行磨削和研磨加工，使陶瓷件的面型达到一定精度要求；
步骤2）当机械加工的常规测量技术检测不了时，用超精密抛光系统对陶瓷件进行抛光，使陶瓷件的表面光洁度提高；
步骤3）当光洁度达到一定程度时即平面干涉仪能检测出整个陶瓷件的面型数据时，可通过平面干涉仪检测其面型精度；
步骤4）最后根据检测出的面型数据及特点，以数字拟合基准面技术为基础并结合相关的抛光工艺，规划出下一次的抛光时运动轨迹，结合超精密抛光系统对陶瓷件进行下一次加工，使其面型达到更高的精度要求。
2.根据权利要求1所述的超精密平面陶瓷件的加工方法，其特征在于，所述数字拟合基准面技术实现方法如下：首先把平面干涉仪采集的离散面型数据拟合成一个加工基准面；基于加工基准面，对工件面型高度进行分层，根据顶层的局部面型特征进行加工；加工后测量得到新的离散面型数据，新拟合基准面及其法向量较之前发生了改变；基准面的改变使每次分层后的顶层加工区域根据新面型而发生变化。
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