[发明专利]蓝宝石喷嘴内锥面的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石的加工方法，特别涉及一种蓝宝石喷嘴内锥面的加工方法。

背景技术

采用人造蓝宝石为材料制作的喷嘴具有硬度高，耐磨损，线膨胀系数小，抗压强度高和耐酸碱腐蚀等特点，在工业领域的应用非常广泛。但是，由于人造蓝宝石的硬度达莫氏9级，仅次于天然钻石，具有脆性大、晶体各向异性等特性，其加工难度也相当大，特别是蓝宝石喷嘴的内锥面加工的难度就更大。目前，蓝宝石喷嘴内锥面加工的方法通常是采用天然钻石作为磨具，采用成形磨的加工方法进行加工，即把天然钻石加工成具有与蓝宝石喷嘴的内锥槽形状相同的锥头的成形磨钻，磨削时，使成形的天然钻石磨钻与蓝宝石喷嘴工件的已加工出的直孔保持在同一轴心线上，天然钻石磨钻和被加工的蓝宝石喷嘴工件分别自转，天然钻石磨钻的转速10000～12000转/分钟，蓝宝石喷嘴工件的转速9000～10000转/分钟，通过天然钻石磨钻沿蓝宝石喷嘴的直孔轴心线做轴向直线进给，利用天然钻石磨钻成形的锥面磨去直孔坯的余料，加工出蓝宝石喷嘴的内锥面(见附图1)。这种成形磨的加工方法使蓝宝石喷嘴内锥的形状、尺寸及加工精度完全由天然钻石磨钻的成形确定，所以对天然钻石磨钻的成形角度要求很高，一般成形后的锥面角度控制在±5°内，而且磨钻的锥形形状由人工修磨而成，加工不同锥度的工件所用的磨钻锥角的角度大小也不同，因此需按产品要求修磨不同锥度形状的磨钻，对工人修磨角度的技术水平要求很高，一般的技术工人不能完成，并且由于加工天然钻石磨钻的锥形需用很长的时间，其效率低，且生产成本高。因此，现有的蓝宝石喷嘴内锥面的成形磨加工方法存在以下方面不足：

1.由于天然钻石的体积一般都很小，其制作出的磨钻外形尺寸受限，由此决定了只能加工内锥口径较小、锥形长度短的工件，一般只能加工锥底直径小于4.0mm、锥深小于2.0mm的工件内锥；此外，天然钻石只能修磨出60～120°的角度范围的锥面，因此，采用天然钻石磨钻加工蓝宝石内锥的范围也受到很大的限制。

2.由于天然钻石的价格为1000～1500元/g，而天然钻石磨钻加工蓝宝石喷嘴内锥消耗很快，一个天然钻石磨钻最多只能加工500件左右的蓝宝石内锥就报废，钻石消耗大，而且需经常修磨，修磨工期长、效率低，造成加工成本很高，每件蓝宝石喷嘴内锥的加工成本至少为2.0～3.0元。

3.采用天然钻石磨钻加工蓝宝石喷嘴内锥需要使用高精度的专用机床，机床的价格昂贵。同时用高精度的专用机床采用成形磨的加工方法加工一件蓝宝石喷嘴需用20～30分钟的时间，加工效率也不高。

综上所述，用天然钻石磨钻采用成形磨的加工方法加工蓝宝石喷嘴内锥受到诸多限制，而且成本高、效率低。因此，宝石元件的加工企业一直希望有一种能够提高蓝宝石喷嘴内锥加工效率，又能降低生产成本的加工方法来解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有蓝宝石喷嘴内锥面加工技术的不足，提供一种蓝宝石喷嘴内锥面的加工方法，它能够降低生产成本，提高生产效率，并且使一般的技术工人也能完成高标准的蓝宝石喷嘴内锥面加工。

本发明的目的是这样实现的：该加工方法用直径小于被加工内锥的锥底直径的具有锥头的金刚石磨钻，采用展成法对蓝宝石喷嘴内锥面进行加工，其加工步骤如下：

首先采用粒度相对较粗的金刚石磨钻，将已经加工出喷嘴直孔的蓝宝石工件在三轴挖槽机上进行内锥粗加工，加工时，金刚石磨钻自转且同时由工件直孔的口端做径向运动进刀，蓝宝石工件自转且同时向磨钻方向做轴向进给，由此在喷嘴直孔的一端磨出一个留有少量余量的内锥；

随后采用粒度相对较细的金刚石磨钻，将磨出内锥的蓝宝石工件装夹在钟表车床上进行内锥面成形细加工，加工时，把车床的拖板按蓝宝石喷嘴的内锥面所要求的锥角角度α偏角α/2，蓝宝石工件自转，金刚石磨钻自转且同时在蓝宝石工件的内锥内做轴向和径向往复运动进刀，逐步包络形成蓝宝石喷嘴的内锥面；

然后采用比细加工粒度细的金刚石磨钻，仍在钟表车床上进行内锥面成形精加工，加工时，把车床的拖板仍按蓝宝石喷嘴的内锥面所要求的锥角角度α偏角α/2，蓝宝石工件自转，金刚石磨钻自转且同时在蓝宝石工件的内锥内做轴向和径向往复运动进刀，形成锥面角度公差控制在±0.5°内的蓝宝石喷嘴内锥面。