CN103846630B - 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法 - Google Patents

一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN103846630B
CN103846630B CN201410116159.XA CN201410116159A CN103846630B CN 103846630 B CN103846630 B CN 103846630B CN 201410116159 A CN201410116159 A CN 201410116159A CN 103846630 B CN103846630 B CN 103846630B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hemispherical shell
metal
seam
manufacture method
metallic materials
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201410116159.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN103846630A (zh
Inventor
谢军
张昭瑞
张海军
黄燕华
魏胜
陶洋
朱磊
刘峰
李国�
宋成伟
王红莲
童维超
李朝阳
梅鲁生
袁光辉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Original Assignee
Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics filed Critical Laser Fusion Research Center China Academy of Engineering Physics
Priority to CN201410116159.XA priority Critical patent/CN103846630B/zh
Publication of CN103846630A publication Critical patent/CN103846630A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103846630B publication Critical patent/CN103846630B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

本发明提供了一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，所述方法通过机械加工实心金属球，采用四轴球体研磨方法对金属球进行研磨抛光，通过电火花线切割将金属半球壳割开，采用电火花成型加工对内半球面加工，通过micro-CT与小半球面研磨技术对半球壳壁厚进行修正，再通过电火花铣削加工止口，获得带止口的薄壁难加工金属材料半球壳。采用本发明的方法，能够实现超硬难加工金属材料的加工。

Description

一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法
技术领域
本发明属于精密切削及微细电火花加工领域，具体涉及一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法。
背景技术
精密球体是圆度仪、陀螺仪、轴承以及精密测量仪器中的重要元件。在静电陀螺仪中，空心球形转子是静电陀螺仪的核心部件，它的品质优劣和精密程度是直接影响静电陀螺整体精度（定位精度与导航精度）的重要因素，球形转子在高速旋转的工作状态下能保证有较小的球度误差和质量不平衡量，球度误差在0.05μm以下，表面粗糙度在25nm以下；在圆度仪等测量设备中，精密球体常作为精密测量的基准；在惯性约束聚变研究中，空心微球（靶丸）是内爆实验、Z-pinch实验和实现聚变点火的核心部件。惯性约束聚变金属靶丸（金属空心微球）制备一般采用在有机材料制成的模芯球表面采用磁控溅射等镀膜方式，在通过高温降解掉模芯，获得空心金属微球，这种方法能以保证材料的密度、致密性等，从而影响金属空心微球的使用性能。通过机械加工制备金属空心球体是一条可行的技术途径，分别通过机械加工出两个带有阴阳接口的金属半球壳，通过精密复合成一个空心球体。但一些难加工高熔点金属材料，如钨、钼、钽等，采用车、铣等常规的机械加工方法薄壁金属球壳，不但难以成形，而且表面质量也难以满足使用要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法。
本发明的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，依次包括步骤如下：
（1）粗加工实心金属球，通过四轴整球研磨机将球表面抛光成镜面，满足尺寸要求；
（2）通过圆度仪测量金属球表面圆度，通过轮廓仪测量金属球表面粗糙度，金属球表面粗糙度小于10nm，圆度小于0.5μm；
（3）通过微细铣削加工半球面夹具，利用球头铣刀在紫铜夹具端面加工与金属球直径相同的内半球面；
（4）将实心金属球通过导电胶粘接在夹具的内半球面内；
（5）通过电火花线切割将金属球分成两半；
（6）通过精密车削加工半球面电极，电极直径小于金属半球壳直径；
（7）采用电火花成型加工在金属半球内加工内半球面；
（8）通过micro-CT检测金属半球壳壁厚一致性；
（9）通过小半球面研磨对厚度较厚的区域进行定点研磨；
（10）重复步骤（8）~（9），经检测壁厚均匀性及壁厚满足要求时，通过内半球研磨对内表面进行研磨，直至圆度、表面粗糙度满足要求为止；
（11）通过微细电火花铣削加工金属半球壳止口；
（12）清洗，去除胶层。
所述金属球表面粗糙度小于10nm，圆度小于0.5μm
所述半球壳外径φ1mm~φ10mm，壁厚0.1mm~0.2mm。
所述四轴球体研磨工艺参数如下：研磨磨料：金刚石；粒度：W1；研具材料：聚甲醛；研磨压力：（100~150）g；四轴转速：400r/min；四轴转速换向时间：10s。
所述四轴球体研磨研具直径d与被研球体直径Ф满足以下关系：d=0.816Ф。
所述内半球面研磨工艺参数如下：研磨磨料：金刚石；粒度：W1；研具材料：聚甲醛；研磨压力：（40~60）g；主轴转速：（60~100）r/min；摆轴转速：5r/min。
所述内半球面研磨研具直径d1与被研球体直径Ф1满足以下关系：d1=0.707Ф1。
本发明的特点是：
1、通过微细电火花成型加工内半球面，微细电火花铣削加工止口，避免车、铣等机械加工方法对超硬难加工金属材料的加工；
2、通过小半球面研磨及micro-CT检测技术结合，可获得壁厚一致性较好的金属半球壳；
3、通过精密研磨可获得是球壳表面粗糙度小于10nm，圆度小于0.5μm。
附图说明
图1为本发明中的带止口的金属半球壳结构示意图；
图2为本发明中的带止口的薄壁金属半球壳加工工艺流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明中的带止口的金属半球壳结构示意图，图2为本发明中的带止口的薄壁金属半球壳加工工艺流程框图。从图1、2中可以看出，采用本发明的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法制造直径约3mm，壁厚(100~200)μm的钨半球壳。制备详细过程如下：粗加工直径约3mm实心钨球，通过四轴整球研磨机将球表面抛光成镜面，研磨工艺参数如下：研磨磨料：金刚石；粒度：W1；研具材料：聚甲醛；研磨压力：（100~150）g；四轴转速：400r/min；四轴转速换向时间：10s，研具直径为Ф2.45mm；通过圆度仪测量表面圆度，通过轮廓仪测量表面粗糙度，要求达到：表面粗糙度小于10nm，圆度小于0.5μm；再通过微细铣削加工内半球面夹具，利用球头铣刀在紫铜夹具端面加工直径φ3mm的内半球面；将实心钨球通过导电胶粘接在夹具的内半球面内；通过电火花线切割将钨球分成两半；通过精密金刚石刀具车削加工半球面电极，电极直径φ2.6mm，电极材料为紫铜金刚石刀具为尖刀，主偏角93°，副主偏角5°，车削工艺参数如下，主轴转速：（2000~3000）r/min，切削深度1μm，进给量1μm/r，1；采用电火花成型加工在钨半球内加工内半球面；通过micro-CT检测钨半球壳壁厚一致性；通过小半球面研磨对厚度较厚的区域进行定点研磨；反复测试及对厚度较厚的区域进行定点研磨，经检测壁厚均匀性及壁厚满足要求时，通过内半球研磨对内表面进行研磨，研磨工艺参数如下：研磨磨料：金刚石；粒度：W1；研具材料：聚甲醛；研磨压力：（40~60）g；主轴转速：（60~100）r/min；摆轴转速：5r/min。直至内半球面圆度小于0.5μm、表面粗糙度小于10nm为止；通过微细电火花铣削在钨半球壳上加工止口；最后通过丙酮超声波清洗，去除胶层。获得壁厚均匀的直径约3mm，壁厚(100~200)μm的钨半球壳。

Claims (7)

1.一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，其特征在于：所述的方法依次包括如下步骤：
（1）粗加工实心金属球，通过四轴整球研磨机将球表面抛光成镜面；
（2）通过圆度仪测量金属球表面圆度，通过轮廓仪测量金属球表面粗糙度；
（3）通过微细铣削加工半球面夹具，利用球头铣刀在紫铜夹具端面加工与金属球直径相同的内半球面；
（4）将实心金属球通过导电胶粘接在夹具的内半球面内；
（5）通过电火花线切割将金属球分成两半；
（6）通过精密车削加工半球面电极，电极直径小于金属半球壳直径；
（7）采用电火花成型加工在金属半球内加工内半球面；
（8）通过micro-CT检测金属半球壳壁厚一致性；
（9）通过小半球面研磨对厚度较厚的区域进行定点研磨；
（10）重复步骤（8）~（9），经检测壁厚均匀性及壁厚满足要求时，通过内半球研磨对内表面进行研磨，直至圆度、表面粗糙度满足要求为止；
（11）通过微细电火花铣削加工金属半球壳止口；
（12）清洗，去除胶层。
2.根据权利要求1所述的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，其特征在于：所述金属球表面粗糙度小于10nm，圆度小于0.5μm。
3.根据权利要求1所述的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，其特征在于：所述半球壳外径φ1mm~φ10mm，壁厚0.1mm~0.2mm。
4.根据权利要求1所述的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，其特征在于：所述四轴整球研磨机将球表面抛光成镜面，研磨工艺参数如下：研磨磨料：金刚石；粒度：W1；研具材料：聚甲醛；研磨压力：（100~150）g；四轴转速：400r/min；四轴转速换向时间：10s。
5.根据权利要求1所述的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，其特征在于：所述四轴整球研磨机研具直径d与被研球体直径Ф满足以下关系：d=0.816Ф。
6.根据权利要求1所述的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，其特征在于：所述内半球面研磨工艺参数如下：研磨磨料：金刚石；粒度：W1；研具材料：聚甲醛；研磨压力：（40~60）g；主轴转速：（60~100）r/min；摆轴转速：5r/min。
7.根据权利要求1所述的一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法，其特征在于：所述内半球面研磨研具直径d1与被研球体直径Ф1满足以下关系：d1=0.707Ф1。
CN201410116159.XA 2014-03-26 2014-03-26 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法 Expired - Fee Related CN103846630B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410116159.XA CN103846630B (zh) 2014-03-26 2014-03-26 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410116159.XA CN103846630B (zh) 2014-03-26 2014-03-26 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103846630A CN103846630A (zh) 2014-06-11
CN103846630B true CN103846630B (zh) 2016-04-06

Family

ID=50855007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410116159.XA Expired - Fee Related CN103846630B (zh) 2014-03-26 2014-03-26 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103846630B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107984161A (zh) * 2016-10-27 2018-05-04 北京遥感设备研究所 一种高频盒体内波导腔的加工方法
CN106475751A (zh) * 2016-12-05 2017-03-08 常州坤茂机械有限公司 超薄壁中间环的加工方法
CN106624640B (zh) * 2016-12-12 2018-08-28 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 一种精密异形支架类零件的加工工艺方法
CN106826096B (zh) * 2017-04-17 2018-08-17 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种金属空心微球制造方法
CN114654167B (zh) * 2022-02-15 2023-08-01 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 一种正交椭球型金黑腔制造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5907905A (en) * 1996-12-03 1999-06-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for manufacturing a hemisphere of a hemispheric bearing
CN102837162A (zh) * 2012-09-26 2012-12-26 张轩 大型球阀的厚壁空心阀芯生产方法
CN103009008A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国兵器科学研究院宁波分院 V-Cr-Ti合金超半球壳制造工艺
CN103322994A (zh) * 2013-08-01 2013-09-25 东南大学 一种双片集成式硅基超薄微半球谐振陀螺仪及其制备方法
CN103495844A (zh) * 2013-10-14 2014-01-08 南车戚墅堰机车有限公司 高精度外锥面薄壁套加工工艺

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5907905A (en) * 1996-12-03 1999-06-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Method for manufacturing a hemisphere of a hemispheric bearing
CN102837162A (zh) * 2012-09-26 2012-12-26 张轩 大型球阀的厚壁空心阀芯生产方法
CN103009008A (zh) * 2012-12-25 2013-04-03 中国兵器科学研究院宁波分院 V-Cr-Ti合金超半球壳制造工艺
CN103322994A (zh) * 2013-08-01 2013-09-25 东南大学 一种双片集成式硅基超薄微半球谐振陀螺仪及其制备方法
CN103495844A (zh) * 2013-10-14 2014-01-08 南车戚墅堰机车有限公司 高精度外锥面薄壁套加工工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN103846630A (zh) 2014-06-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103846630B (zh) 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法
CN105196116B (zh) 一种高精度金刚石玻式压头的机械刃磨方法
CN103934732B (zh) 氧化铝陶瓷材料带轴薄壁凸球面结构的旋转超声磨削加工方法
CN107470989B (zh) 一种高精度金刚石维氏压头的机械刃磨方法
CN113523968B (zh) 石英半球谐振子激光和超声辅助磨削制造装备及其方法
CN106826096B (zh) 一种金属空心微球制造方法
CN117226440B (zh) 一种二件套半球谐振陀螺的谐振子构型及其加工方法
Wang et al. On-machine electric discharge truing of small ball-end fine diamond grinding wheels
WO2016057222A3 (en) Probes, styli, systems incorporating same and methods of manufacture
CN104526889A (zh) 一种高精度压电式传感器用石英晶片制备方法
CN100432004C (zh) 压电陶瓷球壳制作方法
CN115741389A (zh) 一种半球谐振子超精密磨削加工装置及加工方法
CN115972073A (zh) 一种石英半球谐振子的双面抛光方法
CN102680502A (zh) 一种测量金属棒材织构的方法
Chen et al. On-machine precision preparation and dressing of ball-headed diamond wheel for the grinding of fused silica
CN105548003B (zh) 金刚石刀具预修有色金属试件的磨粒划擦快停测试方法
CN109807720B (zh) 一种微透镜阵列光学元件的范成式加工方法
CN110434754A (zh) 一种高精度单晶金刚石圆锥压头的机械研磨工艺
CN111844831A (zh) 一种轻质基材薄壁反射镜的制作方法
JP2016118492A (ja) レンズの厚さ測定装置
Xu et al. Laminated manufacturing and milling electrical discharge dressing of metal-bonded diamond grinding wheels
CN105834885A (zh) 半球型动压轴承零件研磨工装及研磨方法
Gawlik et al. Precision machining of spherical ceramic parts
CN110421413A (zh) 芬顿多域超声加工制备微半球凹模阵列方法及装置
CN213956949U (zh) 一种用于透射电镜样品的加工辅助装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20160406

Termination date: 20190326

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee