CN106826096A - 一种金属空心微球制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种金属空心微球制造方法，本发明通过金刚石刀具在金属棒料端面加工内半球面及接口。通过内半球面研磨技术将内半球面抛光至镜面，在真空、高温、高压环境下，通过材料扩散实现两内半球面连接，通过金刚石车削技术加工第一外半球面，再利用外半球面专用夹具夹持加工第二外半球面，通过四轴球体研磨技术研磨外整球面，通过CT检测球体的壁厚及壁厚均匀性，进行修正，直至壁厚及壁厚均匀性满足需求，再抛光至镜面，从而实现金属空心微球的制造。本发明制造的金属空心微球外径Ø1mm~Ø10mm，壁厚100µm~200µm。本发明的有益效果是，实现了金属空心微球的内半球面的加工；实现两内半球面连接自动定心；实现两半球面连接，确保金属空心微球成分一致。
Description
技术领域
本发明属于超精密微细加工领域，具体涉及一种金属空心微球制造方法。
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。因此，精密球面的加工无论是在现代工业领域还是在精密工程领域都占有十分重要的地位。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，再通过高温降解掉模芯，获得空心金属微球，这种方法难以保证材料的密度、致密性等，从而影响金属空心微球的使用性能。
发明内容
为了克服已有技术中，难以保证微球材料的密度、致密性，从而影响金属空心微球的实用性能的不足，本发明提供一种金属空心微球制造方法。
为了实现上述目的，本发明的金属空心微球制造方法，其具体步骤如下：
a.采用金刚石车床车削加工圆柱端面内半球面及阴阳接口结构；
b.对内半球面进行研磨抛光；
c.将有阴阳接口的内半球面通过真空扩散连接成一整体；
d.采用金刚石车床车削加工第一外半球面；
e.利用外半球面专用夹具固定第一外半球面；
f.采用金刚石车床车削加工第二外半球面；
g.检测壁厚及壁厚均匀性，并进行相应处理；
h.对整个外球面进行研磨抛光。
所述步骤a中，内半球面加工刀具几何参数：前角γ 0 = 0°，后角α 0 >5°，主偏角κr>90°，副偏角κ′r >45°，刀尖圆弧半径r ε 小于1µm。
所述步骤a中，在圆柱端面通过金刚石切削加工内半球面同时加工阴阳接口，接口面表面粗糙度小于Ra10nm。
所述步骤b中，研具为圆柱形，研具半径r与内半球面半径R满足：R=0.707r，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圆度小于1µm。
所述步骤h中，加工外球面后需通过研磨加工，研具为圆柱形，研具半径r’与外球面半径R’满足：r’=0.816R’，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圆度小于1µm。
所述步骤d、e中，外半球面加工刀具几何参数：前角γ 0 = 0°，后角α 0 >5°，主偏角κr >90°，副偏角κ′r >0°，刀尖圆弧半径r ε 小于1µm。
通过本发明方法制得的金属空心微球的外径Ø1mm~Ø10mm，壁厚100µm~200µm。
本发明的有益效果是：
1、通过金刚石车削方法，实现了金属空心微球的内半球面的加工；通过连接接口设计及尺寸公差的控制，实现两内半球面连接自动定心；
2、通过对金属空心微球的内半球面研磨，实现金属空心微球表面粗糙度小于10nm，球度小于1μm；
3、通过真空扩散连接技术，实现两半球面连接，连接界面不会引入其它杂质，确保金属空心微球成分一致。
附图说明
图1为本发明中的接口结构示意图；
图2为本发明中的扩散连接后样件示意图；
图3为本发明中的加工完第一外半球面后样件示意图；
图4为本发明中的真空吸附夹持已加工第一外半球面的样品示意图；
图5为本发明加工的金属空心微球结构示意图。
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。
实施例1
图1为本发明中的接口结构示意图，其中，图1a、图1b分别为阴阳接口结构示意图，图2为本发明中的扩散连接后样件示意图，图3为本发明中的加工完第一外半球面后样件示意图，图4为本发明中的真空吸附夹持已加工第一外半球面的样品示意图，图5为本发明加工的金属空心微球结构示意图。在图1至图5中制造外径Ø2.0mm，壁厚200µm的金属空心微球。金属空心微球的材料采用紫铜，其制造过程如下：
a.采用金刚石车削加工圆柱端面内半球面及阴阳接口结构；
b.采用内半球面研磨对内半球面进行研磨抛光；
c.采用真空扩散连接将有阴阳接口的内半球面连接成一整体；
d.采用金刚石车削加工第一外半球面，确保所加工外半球面球心与内面同心；
e.利用外半球面专用夹具固定第一外半球面，采用金刚石车床车削加工第二外半球面；
f.通过无损检测技术检测壁厚及壁厚均匀性；
g.对壁厚处进行研磨；
h.通过四轴球体研磨对外球面进行研磨抛光；
所述步骤a中，内半球面加工刀具几何参数：前角γ 0 = 0°，后角α 0为6°，主偏角κr 为91°，副偏角κ′r 为46°，刀尖圆弧半径r ε 为1µm。
所述步骤a中，在圆柱端面通过金刚石切削加工内半球面同时加工阴阳接口，接口面表面粗糙度Ra9nm。
所述步骤b中，内半球面研磨采用两轴转动，其中一轴做45°摆动的运动方式，研具为圆柱形，研具半径r与内半球面半径R满足：R=0.707r，研磨加工后表面粗糙度Ra10nm，圆度1µm。
所述步骤h中，加工外球面后需通过研磨加工，球面研磨采用四轴球体研磨技术，研具为圆柱形，研具半径r’与外球面半径R’满足：r’=0.816R’，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圆度小于1µm。
所述步骤d、e中，外半球面加工刀具几何参数：前角γ 0 = 0°，后角α 0为6°，主偏角κr 为91°，副偏角κ′r 为1°，刀尖圆弧半径r ε 为1µm。
实施例2
制造外径Ø10.0mm，壁厚150µm的金属空心微球。金属空心微球的材料采用紫铜，其制造过程如下：
本实施例中的方法与实施例1相同，不同之处是
所述步骤a中，内半球面加工刀具几何参数：前角γ 0 = 0°，后角α 0为6°，主偏角κr 为95°，副偏角κ′r 为50°，刀尖圆弧半径r ε 为2µm。
Claims (6)
1.一种金属空心微球制造方法，其特征在于：所述的方法依次包括以下步骤：
a.采用金刚石车床车削加工圆柱端面内半球面及阴阳接口结构；
b.对内半球面进行研磨抛光；
c.将有阴阳接口的内半球面通过真空扩散连接成一整体；
d.采用金刚石车床车削加工第一外半球面；
e.利用外半球面专用夹具固定第一外半球面；
f.采用金刚石车床车削加工第二外半球面；
g.检测壁厚及壁厚均匀性，并进行相应处理；
h.对整个外球面进行研磨抛光。
2.根据权利要求1所述的一种金属空心微球制造方法，其特征在于：所述步骤a中，内半球面加工刀具几何参数：前角γ 0 = 0°，后角α 0 >5°，主偏角κr >90°，副偏角κ′r >45°，刀尖圆弧半径r ε 小于1µm。
3.根据权利要求1所述的一种金属空心微球制造方法，其特征在于：所述步骤a中，在圆柱端面通过金刚石切削加工内半球面同时加工阴阳接口，接口面表面粗糙度小于Ra10nm。
4.根据权利要求1所述的一种金属空心微球及制造方法，其特征在于：所述步骤b中，研具为圆柱形，研具半径r与内半球面半径R满足：R=0.707r，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圆度小于1µm。
5.根据权利要求1所述的一种金属空心微球及制造方法，其特征在于：所述步骤h中，加工外球面后需通过研磨加工，研具为圆柱形，研具半径r’与外球面半径R’满足：r’=0.816R’，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圆度小于1µm。
6.根据权利要求1所述的一种金属空心微球及制造方法，其特征在于：所述步骤d、e中，外半球面加工刀具几何参数：前角γ 0 = 0°，后角α 0 >5°，主偏角κr >90°，副偏角κ′r >0°，刀尖圆弧半径r ε 小于1µm。
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Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FI20200023A1 (fi) * | 2020-04-09 | 2021-10-10 | Pole Bicycle Company Oy | Valmistusmenetelmä ajoneuvojen onttoja putkimaisia runkorakenteita varten |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101250244A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-08-27 | 武汉昂泰科技有限公司 | 一种聚合物空心微球及其制备方法 |
| WO2010028756A2 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Herbert Huettlin | Pumpe |
| CN103387395A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-13 | 天津城建大学 | 一种空心陶瓷微球及其制备方法 |
| CN103846630A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-11 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法 |
| CN105014308A (zh) * | 2014-04-30 | 2015-11-04 | 青岛飞燕临港精密钢球制造有限公司 | 一种微型钢球的制造方法 |
| CN205614151U (zh) * | 2016-04-20 | 2016-10-05 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种微球电火花加工夹持装置 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101250244A (zh) * | 2008-04-03 | 2008-08-27 | 武汉昂泰科技有限公司 | 一种聚合物空心微球及其制备方法 |
| WO2010028756A2 (de) * | 2008-09-12 | 2010-03-18 | Herbert Huettlin | Pumpe |
| CN103387395A (zh) * | 2013-07-25 | 2013-11-13 | 天津城建大学 | 一种空心陶瓷微球及其制备方法 |
| CN103846630A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-11 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种带止口的薄壁金属材料半球壳制造方法 |
| CN105014308A (zh) * | 2014-04-30 | 2015-11-04 | 青岛飞燕临港精密钢球制造有限公司 | 一种微型钢球的制造方法 |
| CN205614151U (zh) * | 2016-04-20 | 2016-10-05 | 中国工程物理研究院激光聚变研究中心 | 一种微球电火花加工夹持装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107831181A (zh) * | 2017-10-27 | 2018-03-23 | 深圳微纳增材技术有限公司 | 金属粉末中空心粉的标定方法和装置 |
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