[发明专利]一种蓝宝石球罩双面磨削方法

说明书

一种蓝宝石球罩双面磨削方法，用两个半球形砂轮同时磨削蓝宝石球罩，将端面磨削好的蓝宝石晶锭装夹在对称的环形夹具上，固定蓝宝石晶锭外圆面，磨削平面环形区域与安全保持圈粘接，用凸面半球形砂轮磨削蓝宝石内球面，用内凹半球形砂轮磨削蓝宝石球罩的外球面，工件保持固定。将凸面半球形砂轮和内凹半球形砂轮安装于立式磨床的上下主轴，上下主轴同轴心，两个主轴同向或者反向旋转，并且能够垂直进给。蓝宝石球罩磨削至最后阶段，降低砂轮进给速率，并停止蓝宝石天线罩外球面磨削，用凸面半球形砂轮磨削蓝宝石的内球面，内球面磨削完成后，凸面半球形砂轮退出并停止，用内凹半球形砂轮磨削蓝宝石球罩的外球面，直至加工出蓝宝石球罩。

技术领域

本发明涉及一种蓝宝石球罩双面磨削方法，具体涉及硬脆材料精密加工技术领域，特别涉及超硬晶体的精密磨削技术领域。

背景技术

蓝宝石硬度高且脆性大，莫氏硬度为9，仅次于金刚石(莫氏硬度为10)，属于难加工材料。蓝宝石在高温下仍具有良好的物理性能和光学性能，广泛应用于航空、航天、照明等领域，常作为红外窗口、半导体芯片、发光二极管衬底、固体激光器件等应用于高技术领域。蓝宝石球罩常用于高温、高压等极端环境，除了需要具备红外区域透明的特点外，还需要抵抗风沙、雨雪、冰雹等的侵蚀，因此，蓝宝石球罩的加工质量会严重影响到它的使用性能。目前传统磨削方法的工序繁杂、加工成本高、效率低、废品率高，容易产生崩裂、划痕等加工缺陷。因此，采用蓝宝石球罩双面磨削方法，可以大大提高成品率、降低球罩加工周期，提高产品加工质量。

蓝宝石球罩双面磨削采用一体化加工方式，可避免单面磨削加工过程中产生的多次安装误差。

发明内容

本发明提供一种蓝宝石球罩双面磨削方法，将蓝宝石晶锭装夹在对称的环形夹具上，采用金属结合剂半球形金刚石砂轮在立式磨床上进行双面磨削，本发明提供一种高效、低损伤的蓝宝石球罩双面磨削加工方法，实现了蓝宝石球罩的精密加工。

本发明的技术方案：

本发明采用一种蓝宝石球罩双面磨削方法，用两个半球形砂轮同时磨削蓝宝石球罩，将端面磨削好的蓝宝石晶锭装夹在对称的环形夹具上，固定蓝宝石晶锭外圆面，磨削平面环形区域与安全保持圈粘接，用凸面半球形砂轮磨削蓝宝石内球面，用内凹半球形砂轮磨削蓝宝石球罩的外球面，工件保持固定。将凸面半球形砂轮和内凹半球形砂轮安装于立式磨床的上下主轴，上下主轴同轴心，两个主轴同向或者反向旋转，并且能够垂直进给。蓝宝石球罩磨削至最后阶段，降低砂轮进给速率为0.01-0.5mm/min，并停止蓝宝石天线罩外球面磨削，用凸面半球形砂轮磨削蓝宝石的内球面，内球面磨削完成后，凸面半球形砂轮退出并停止，用内凹半球形砂轮磨削蓝宝石球罩的外球面，直至加工出蓝宝石球罩。

样品为蓝宝石晶锭，直径为130-160mm，高度为60-150mm。蓝宝石球罩是高性能装备的高性能零件，且大尺寸蓝宝石球罩的应用越来越广泛，加工更加困难，所以选择蓝宝石晶锭的直径范围为130-160mm，高度范围为60-150mm。

将端面磨削好的蓝宝石晶锭装夹在对称的环形夹具上，固定蓝宝石晶锭外圆面，磨削平面环形区域与安全保持圈粘接。对称的环形夹具可以实现对工件的固定，保证工件与上下主轴同轴心，安全保持圈与工件磨削平面环形区域通过玻璃胶粘接，粘接部分的宽度尺寸比球罩成品厚度小1mm，从而避免工件磨削至最后阶段时发生脱落。磨削时采用去离子水作为冷却液，以降低磨削加工的温度。

用凸面半球形砂轮磨削蓝宝石内球面，用内凹半球形砂轮磨削蓝宝石球罩的外球面，工件保持固定。凸面半球形砂轮与蓝宝石球罩的内球面曲率保持一致，内凹半球形砂轮与蓝宝石球罩的外球面曲率保持一致，从而保证蓝宝石球罩的加工面形精度。