CN115401591A - 一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，属于激光陀螺技术领域，包括如下步骤：使用柔性塞工装堵塞激光陀螺的开放孔；将橡胶注液头和橡胶回液头与激光陀螺腔体的内孔连接，配制含有研磨砂的预定配比的研磨混合悬浊液，使用增压泵系统将配制的研磨混合液体注入激光陀螺内孔中，执行机械研磨；然后清洗激光陀螺腔体的内孔；配制含有抛光粉的预定配比的抛光混合悬浊液，使用增压泵系统将抛光混合悬浊液注入激光陀螺内孔中，执行机械抛光；然后清洗激光陀螺腔体的内孔。本发明采用研磨砂流体处理的表面质量大幅度提高；采用抛光粉流体处理的表面达到更好的表面质量。
Description
技术领域
本发明属于激光陀螺技术领域，涉及一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法。
背景技术
激光陀螺是一种高精度、高可靠、长寿命的惯性仪表，广泛用于运载火箭、卫星飞船、导弹武器、航空飞机、潜艇舰船等领域。主要部件为零膨胀微晶玻璃制成的谐振腔，如图1所示，激光陀螺由整块微晶玻璃制成，激光陀螺腔体1内部加工有高精度的细长内孔2。通常这些孔系的直径0.5~15mm，长度5~200mm。
这些细长内孔2通常由金刚石刀具加工完成，在经过化学刻蚀处理，得到无损伤层的表面，激光陀螺使用时这些表面不会再进行任何处理。然而通常化学刻蚀后的表面比较粗糙，典型粗糙度达到Rz 10~20μm。粗糙的孔表面存在如下问题：
一是粗糙度孔表面增大了气体的吸附，不利于真空排气和陀螺寿命提高。
二是粗糙度孔表面加大了杂质的吸附，不利于化学清洗和陀螺寿命提高。
三是陀螺工作时内部氦氖混合气体在电场作用下产生循环流动，粗糙度孔表面加大了对气体的粘滞性，增大了朗缪尔流效应引起的误差。
现有的专利和文献提到的仅依靠化学刻蚀处理的内孔表面已经不能适应高精度长寿命激光陀螺的发展需求。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，配制含有研磨砂的研磨混合悬浊液，所述研磨混合悬浊液包含：研磨砂、分散剂和碱性物质；所述研磨砂的粒度为W5～W7；所述研磨混合悬浊液被调制成第一预定配比，所述研磨混合悬浊液的pH值≥9；
步骤2，将橡胶注液头与激光陀螺腔体的第一开放孔紧密连接，将橡胶回液头与所述激光陀螺腔体的第二开放孔紧密连接，使用柔性塞工装堵塞所述激光陀螺腔体侧面的其余开放孔；
步骤3，将增压泵系统分别与所述橡胶注液头和橡胶回液头连接，使用增压泵系统将步骤1中配制的所述研磨混合悬浊液通过所述橡胶注液头注入激光陀螺腔体的内孔中，执行第一时间长度的机械研磨；然后清洗所述激光陀螺腔体的内孔；
步骤4，配制含有抛光粉的抛光混合悬浊液，所述抛光混合悬浊液包含：抛光粉、分散剂和碱性物质；所述抛光粉的粒度为200～400目；所述抛光混合悬浊液被调制成第二预定配比，所述抛光混合悬浊液的pH值≥9；
步骤5，在完成步骤4之后，使用增压泵系统将步骤4中配制的所述抛光混合悬浊液通过所述橡胶注液头注入激光陀螺内孔中，执行第二时间长度的机械抛光；然后清洗所述激光陀螺腔体的内孔。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述研磨砂采用如下材料的一种或多种混合而成，所述材料包括：碳化硅粉体、钻石粉体；所述第一预定配比为：研磨砂的质量与所述研磨混合悬浊液质量比为10～20%；
所述分散剂为阴离子表面活性剂，所述分散剂的质量与研磨混合悬浊液的质量比为1～5%；
所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱性物质质量与研磨混合悬浊液的质量比为2～7%。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述柔性塞工装的材料为：软性聚四氟乙烯、软性橡胶、软性硅胶；所述柔性塞工装通过金属支架与激光陀螺表面贴合固定。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述抛光粉采用氧化锶粉体，所述第二预定配比为：所述抛光粉的质量与所述抛光混合悬浊液质量比为10～30%；
所述分散剂为阴离子表面活性剂，所述分散剂的质量与抛光混合悬浊液质量比为1～5%；
所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱性物质质量与所述抛光混合悬浊液质量比为2～7%。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，步骤2中将橡胶注液头与激光陀螺腔体的第一开放孔紧密连接，将橡胶回液头与所述激光陀螺腔体的第二开放孔紧密连接，包括如下子步骤：
步骤2.1，将所述橡胶注液头连接所述激光陀螺腔体侧面的所述第一开放孔，使用金属支架将所述橡胶注液头固定在激光陀螺的表面，所述橡胶注液头的端面与所述第一开放孔所在的侧面紧密贴合；
步骤2.2，将橡胶回液头与第二开放孔连接，使用金属支架将所述橡胶回液头固定在激光陀螺的表面，所述橡胶回液头的端面与所述第二开放孔所在的侧面紧密贴合。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述第一开放孔与所述第二开放孔分别设置在所述激光陀螺腔体的两个相对侧面。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述第一时间长度为：10-30分钟。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述第二时间长度为：30-300分钟。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述增压泵系统包括储液箱，所述储液箱用于存储研磨混合悬浊液或者用于存储抛光混合悬浊液；当执行所述机械研磨或者所述机械抛光时，所述增压泵系统的所述混合悬浊液均循环使用；
所述储液箱内设置机械转动扇叶，所述机械转动扇叶用于实时搅拌储液箱体中的混合液体。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述清洗所述激光陀螺腔体的内孔包括：由增压泵系统使用去离子水对研磨或者抛光后的所述激光陀螺腔体的内孔进行冲洗，研磨或者抛光后的清洗的冲洗次数大于三次，每次冲洗时间长度为：5-10分钟，然后更换去离子水，再次进行冲洗。
采用本发明的方法，可以直接用于现有技术化学刻蚀后的表面，或者直接取代化学刻蚀。本发明采用研磨砂流体处理的表面，粗糙度可以达到Rz 1μm，表面质量大幅度提高；采用抛光粉流体处理的表面，粗糙度可以达到Rz 0.1μm，达到更好的表面质量。
附图说明
图1为现有技术包含内孔的激光陀螺的腔体示意图；
图2为本发明的柔性塞工装的形状图，其中A是侧视图，B是正面视图；
图3为本发明流体循环抛光示意图；
图4为本发明的橡胶注液头示意图；
图5 为本发明装置工作原理示意图。
其中，1.激光陀螺腔体，2.细长内孔，3a.第一开放孔，3b.第二开放孔，4. 柔性塞工装，5. 橡胶注液头，6. 橡胶回液头，7.增压泵系统。
具体实施方式
本发明解决的技术问题是：克服现有化学刻蚀技术的对玻璃表面处理后粗糙度过大的缺点，提供一种高质量的内孔流体抛光方法。
本发明设计了一种流体循环机构，适用于激光陀螺等复杂零件的细长内孔2的内孔抛光。本发明提出一种在激光陀螺腔体1的细长内孔2中充入流体，循环运动，对激光陀螺腔体1的细长内孔2表面进行抛光的方法。
以下结合附图对本发明的具体实施方式作出详细说明。
为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于激光陀螺腔体1的细长内孔2流体抛光的方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，配制含有研磨砂的研磨混合悬浊液，所述研磨混合悬浊液包含：研磨砂、分散剂和碱性物质；所述研磨砂的粒度为W5～W7；所述研磨混合悬浊液被调制成第一预定配比，所述研磨混合悬浊液的pH值≥9；
步骤2，将橡胶注液头5与所述激光陀螺腔体1的第一开放孔3a紧密连接，将橡胶回液头6与所述激光陀螺腔体1的第二开放孔3b紧密连接，使用柔性塞工装4堵塞所述激光陀螺腔体1侧面的其余开放孔；
步骤3，将增压泵系统7分别与所述橡胶注液头5和橡胶回液头6连接，使用增压泵系统7将步骤1中配制的所述研磨混合悬浊液通过所述橡胶注液头5注入激光陀螺腔体1的细长内孔2中，执行第一时间长度的机械研磨；然后清洗所述激光陀螺腔体1的细长内孔2；
步骤4，配制含有抛光粉的抛光混合悬浊液，所述抛光混合悬浊液包含：抛光粉、分散剂和碱性物质；所述抛光粉的粒度为200～400目；所述抛光混合悬浊液被调制成第二预定配比，所述抛光混合悬浊液的pH值≥9；
步骤5，在完成步骤4之后，使用增压泵系统7将步骤4中配制的所述抛光混合悬浊液通过所述橡胶注液头5注入激光陀螺腔体1的细长内孔2中，执行第二时间长度的机械抛光；然后清洗所述激光陀螺腔体1的细长内孔2。
所述增压泵系统7包括增压泵，与增压泵连接的储液箱(未示出)，连接增压泵出口与橡胶注液头5的输液管道，连接储液箱(未示出)与所述橡胶回液头6的输液管道。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述研磨砂采用如下材料的一种或多种材料的混合而成，所述材料包括：碳化硅粉体、钻石粉体；所述第一预定配比为：研磨砂的质量与所述研磨混合悬浊液质量比为10～20%；
所述分散剂为阴离子表面活性剂，所述分散剂的质量与研磨混合悬浊液的质量比为1～5%；
所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱性物质质量与研磨混合悬浊液的质量比为2～7%。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述柔性塞工装4的材料为：软性聚四氟乙烯、软性橡胶、软性硅胶；所述柔性塞工装4通过金属支架与激光陀螺表面贴合固定。
采用如图2所示柔性塞工装4，对腔体表面的开放孔进行必要的堵塞，主要是图3中的腔体各个侧面的开放孔，确保流体在腔体内部各孔内定向循环运动如图3所示。堵塞工装可采用聚四氟乙烯、橡胶或者硅胶之类的软性材质，堵塞工装是一个扁圆型，根据开放孔的大小选择柔性塞工装4的大小，通过金属支架进行与腔体表面的贴合固定，确保流体的密封，也避免对玻璃表面的划伤。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述抛光粉采用氧化锶粉体，所述第二预定配比为：所述抛光粉的质量与所述抛光混合悬浊液质量比为10～30%；
所述分散剂为阴离子表面活性剂，所述分散剂的质量与抛光混合悬浊液质量比为1～5%；
所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱性物质质量与所述抛光混合悬浊液质量比为2～7%。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，步骤2中将橡胶注液头与激光陀螺腔体的第一开放孔紧密连接，将橡胶回液头与所述激光陀螺腔体的第二开放孔紧密连接，包括如下子步骤：
步骤2.1，将所述橡胶注液头5连接所述激光陀螺腔体1侧面的所述第一开放孔3a，使用金属支架将所述橡胶注液头5固定在激光陀螺的表面，所述橡胶注液头5的端面与所述第一开放孔3a所在的侧面紧密贴合；
步骤2.2，将橡胶回液头与第二开放孔3b连接，使用金属支架将所述橡胶回液头6固定在激光陀螺的表面，所述橡胶回液头6的端面与所述第二开放孔3b所在的侧面紧密贴合。
橡胶注液头5和橡胶回液头6形状如图4所示，橡胶注液头5和橡胶回液头6均为一个倒置漏斗形状，将橡胶注液头5和橡胶回液头6与腔体侧面的某个开放孔所在的面贴合，增压泵系统7将流体注入激光陀螺腔体1的细长内孔2中，通过研磨砂机械研磨作用，以及液体中碱性物质的化学水解作用，去除细长内孔2表面的高点，降低表面粗糙度。橡胶回液头6设置在与橡胶注液头5相对的腔体侧面贴合，流体通过激光陀螺腔体1的细长内孔2后，循环回收利用。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述第一开放孔3a与所述第二开放孔3b分别设置在所述激光陀螺腔体1的两个相对侧面。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述第一时间长度为：10-30分钟。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述第二时间长度为：30-300分钟。
根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述增压泵系统7包括储液箱(未示出)，所述储液箱用于存储研磨混合悬浊液或者用于存储抛光混合悬浊液；当执行所述机械研磨或者所述机械抛光时，所述增压泵系统7内的所述混合悬浊液均循环使用；
所述储液箱内设置机械转动扇叶(未示出)，所述机械转动扇叶用于实时搅拌储液箱体中的混合液体。
如图5所示，根据本发明提出的一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，所述激光陀螺腔体1的细长内孔2的清洗包括由增压泵系统7使用去离子水对研磨或者抛光后的所述激光陀螺腔体1的细长内孔2进行冲洗，所述清洗的冲洗次数大于三次，每次冲洗时间长度为：5-10分钟，然后更换去离子水，再次进行冲洗。
机械扇叶对储液箱体中的混合液体实时进行搅拌，避免沉降，确保流体抛光作用的稳定。
最后应说明的是，以上实施方式仅用以说明本发明实施例的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明实施例的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明实施例的技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
步骤1，配制含有研磨砂的研磨混合悬浊液，所述研磨混合悬浊液包含：研磨砂、分散剂和碱性物质；所述研磨砂的粒度为W5～W7；所述研磨混合悬浊液被调制成第一预定配比，所述研磨混合悬浊液的pH值≥9；
步骤2，将橡胶注液头与激光陀螺腔体的第一开放孔紧密连接，将橡胶回液头与所述激光陀螺腔体的第二开放孔紧密连接，使用柔性塞工装堵塞所述激光陀螺腔体侧面的其余开放孔；
步骤3，将增压泵系统分别与所述橡胶注液头和橡胶回液头连接，使用增压泵系统将步骤1中配制的所述研磨混合悬浊液通过所述橡胶注液头注入激光陀螺腔体的内孔中，执行第一时间长度的机械研磨；然后清洗所述激光陀螺腔体的内孔；
步骤4，配制含有抛光粉的抛光混合悬浊液，所述抛光混合悬浊液包含：抛光粉、分散剂和碱性物质；所述抛光粉的粒度为200～400目；所述抛光混合悬浊液被调制成第二预定配比，所述抛光混合悬浊液的pH值≥9；
步骤5，在完成步骤4之后，使用增压泵系统将步骤4中配制的所述抛光混合悬浊液通过所述橡胶注液头注入激光陀螺内孔中，执行第二时间长度的机械抛光；然后清洗所述激光陀螺腔体的内孔。
2.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述研磨砂采用如下材料的一种或多种混合而成，所述材料包括：碳化硅粉体、钻石粉体；所述第一预定配比为：研磨砂的质量与所述研磨混合悬浊液质量比为10～20%；
所述分散剂为阴离子表面活性剂，所述分散剂的质量与研磨混合悬浊液的质量比为1～5%；
所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱性物质质量与研磨混合悬浊液的质量比为2～7%。
3.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述柔性塞工装的材料选自下列材料之一：软性聚四氟乙烯、软性橡胶、软性硅胶；所述柔性塞工装通过金属支架与激光陀螺表面贴合固定。
4.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述抛光粉采用氧化锶粉体，所述第二预定配比为：所述抛光粉的质量与所述抛光混合悬浊液质量比为：10～30%；
所述分散剂为阴离子表面活性剂，所述分散剂的质量与抛光混合悬浊液质量比为1～5%；
所述碱性物质为氢氧化钠或氢氧化钾，所述碱性物质质量与所述抛光混合悬浊液质量比为2～7%。
5.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，步骤2中将橡胶注液头与激光陀螺腔体的第一开放孔紧密连接，将橡胶回液头与所述激光陀螺腔体的第二开放孔紧密连接，包括如下子步骤：
步骤2.1，将所述橡胶注液头连接所述激光陀螺腔体侧面的所述第一开放孔，使用金属支架将所述橡胶注液头固定在激光陀螺的表面，所述橡胶注液头的端面与所述第一开放孔所在的侧面紧密贴合；
步骤2.2，将橡胶回液头与第二开放孔连接，使用金属支架将所述橡胶回液头固定在激光陀螺的表面，所述橡胶回液头的端面与所述第二开放孔所在的侧面紧密贴合。
6.如权利要求5所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述第一开放孔与所述第二开放孔分别设置在所述激光陀螺腔体的两个相对侧面。
7.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述第一时间长度为：10-30分钟。
8.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述第二时间长度为：30-300分钟。
9.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述增压泵系统包括储液箱，所述储液箱用于存储研磨混合悬浊液或者用于存储抛光混合悬浊液；当执行所述机械研磨或者所述机械抛光时，所述增压泵系统的所述研磨混合悬浊液或者所述抛光混合悬浊液均循环使用；
所述储液箱内设置机械转动扇叶，所述机械转动扇叶用于实时搅拌储液箱体中的混合液体。
10.如权利要求1所述的用于激光陀螺内孔流体抛光的方法，其特征在于，所述清洗所述激光陀螺腔体的内孔包括：由增压泵系统使用去离子水对研磨或者抛光后的所述激光陀螺腔体的内孔进行冲洗，研磨或者抛光后的清洗的冲洗次数大于三次，每次冲洗时间长度为：5-10分钟，然后更换去离子水，再次进行冲洗。
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