[发明专利]一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法

摘要

一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法，它属于精密和超精密切削加工方法，具体涉及一种适合于软脆材料的车削方法。本发明的目的是要解决现有软脆材料镜面加工过程中材料表层很容易发生破碎和崩裂，并造成严重的亚表面损伤和表面粗糙度的问题。超精密斜角车削方法一、前期准备；二、机床预热；三、抛光预处理；四、安装；五、粗切；六、半精切；七、斜角车削；八、精切，得到镜面多晶ZnS材料。本发明优点软脆材料镜面加工表面粗糙度Sa从18.2nm降到了7.5nm。本发明主要用于软脆材料镜面加工。

主权项

一种软脆材料镜面加工的超精密斜角车削方法，其特征在于它是按以下步骤完成的：一、前期准备：严控超精密加工机床周围的环境温度、湿度和洁净度，温度控制23℃±0.1℃，湿度控制45％±5％，洁净度达到1000级以上；二、机床预热：启动超精密加工机床，待机预热至超精密加工机床的性能稳定为止；三、抛光预处理：对多晶ZnS材料进行抛光预处理，得到抛光预处理后的多晶ZnS材料；四、安装：通过高精度气浮主轴吸盘安装抛光预处理后的多晶ZnS材料，然后安装天然金刚石刀具Ⅰ，所述的天然金刚石刀具Ⅰ的前角γ＝‑30°，刀尖圆弧半径R＞2000μm，并完成对刀和主轴动平衡调整；五、粗切：开启切削液喷头，采用高纯度酒精喷雾加工；设置参数：ap1＝6.0μm，f1＝2μm/r，n＝2000r/min，ap1为切削深度，f1为走刀量，n为超精密加工机床主轴转速，在ap1＝6.0μm、f1＝2μm/r和n＝2000r/min条件下对抛光预处理后的多晶ZnS材料进行粗切，得到表面粗糙度为Sa＝30nm±5nm的多晶ZnS材料；六、半精切：设置参数：ap1＝4.0μm，f1＝2μm/r，n＝2000r/min，ap1为切削深度，f1为走刀量，n为超精密加工机床主轴转速，在ap1＝4.0μm、f1＝2μm/r和n＝2000r/min条件下对表面粗糙度为Sa＝30nm±5nm的多晶ZnS材料进行半精切，得到表面粗糙度为Sa＝20nm±5nm的多晶ZnS材料；七、斜角车削：关闭切削液喷头，拆下前角γ＝‑30°、刀尖圆弧半径R＞2000μm的天然金刚石刀具Ⅰ，采用精密分度卡具紧固天然金刚石刀具Ⅱ，所述的天然金刚石刀具Ⅱ的刀尖圆弧半径R＝750μm，前角γ＝‑30°，在λ＝0°～‑50°之间调整天然金刚石刀具Ⅱ刃口的倾斜角度，λ为天然金刚石刀具Ⅱ刃口的斜切角度，实现后续的斜角车削加工，得到斜角车削后多晶ZnS材料，定义天然金刚石刀具Ⅱ偏转方向朝向表面粗糙度为Sa＝20nm±5nm的多晶ZnS材料的待加工表面为负值；八、精切：首先完成天然金刚石刀具Ⅱ的对刀操作和主轴动平衡调整，然后设置参数：ap1＝1.0μm，f1＝2μm/r，n＝2000r/min，ap1为切削深度，f1为走刀量，n为超精密加工机床主轴转速，开启切削液喷头，采用高纯度酒精喷雾加工，在ap1＝1.0μm、f1＝2μm/r和n＝2000r/min条件下斜角车削后多晶ZnS材料进行精切，精切过程中应特别注意各种振动反馈信号，至加工完成，关闭切削液喷头，停机取件，用酒精清洗并保存，即完成软脆材料镜面加工，得到镜面多晶ZnS材料。