[发明专利]一种石英半球谐振子加工工装及方法

说明书

本发明属于硬脆材料精密加工技术领域，具体提供了一种石英半球谐振子加工工装及方法，用于石英半球谐振子的磨削加工。工装包括外凸半球砂轮和内凹半球砂轮，外凸半球砂轮包括半球体Ⅰ、连接段、轴柄Ⅰ，半球体Ⅰ顶端设有阶梯沉孔Ⅰ，连接段下端面和半球体Ⅰ、阶梯沉孔Ⅰ表面加工有凹槽Ⅰ，内凹半球砂轮包括半球体Ⅱ、轴柄Ⅱ，半球体Ⅱ底端设有阶梯沉孔Ⅱ，半球体Ⅱ、阶梯沉孔Ⅱ表面加工有凹槽Ⅱ。本发明的方法，结合机械磨削、化学腐蚀、超声振动形成复合加工方法。本发明提供的加工工装与方法，加工后的石英半球谐振子位置精度和面形精度高，表面光滑且无崩边、裂纹等加工缺陷。

技术领域

本发明涉及一种石英半球谐振子加工工装及方法，属于硬脆材料精密加工技术领域。

背景技术

半球谐振陀螺仪以其超强稳定性、高可靠性、高精度、长寿命、低功耗以及良好的抗冲击振动和抗辐射性能等，在惯导、制导、惯性测量等领域中得到广泛应用。石英半球谐振子作为半球谐振陀螺仪的核心部件，其加工精度、表面质量等直接决定着半球谐振陀螺仪的使役性能。

石英半球谐振子形状为带有中心支撑杆的半球形薄壁壳体，壁厚一般为0.3～1.1mm。由于石英半球谐振子内、外球面和支撑杆的形状精度和位置精度要求高，且石英属于硬脆材料，机械加工过程中易出现崩边、裂纹、碎裂，加工难度大，废品率高，效率低，成本高，制约着半球谐振陀螺仪的发展。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出一种石英半球谐振子加工工装及方法，将机械磨削、化学腐蚀和超声振动相结合，大大提高加工质量和效率，降低加工成本，实现石英半球谐振子的高效、超低损伤、超精密加工。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种石英半球谐振子加工工装，用于石英半球谐振子的磨削加工，所加工的石英半球谐振子结构分为上半部分和下半部分，上半部分包括内球面3、内圆角4、上支撑杆5和唇缘6，下半部分包括外球面7、外圆角8和下支撑杆9；所述的石英半球谐振子加工工装包括外凸半球砂轮1和内凹半球砂轮2；外凸半球砂轮1分为外凸半球粗磨砂轮、外凸半球半精磨砂轮和外凸半球精磨砂轮；内凹半球砂轮2分为内凹半球粗磨砂轮、内凹半球半精磨砂轮和内凹半球精磨砂轮。

所述的外凸半球砂轮1包括半球体Ⅰ101、连接段102和轴柄Ⅰ103，通过连接段102将半球体Ⅰ101和轴柄Ⅰ103连接为一体，三者同轴；其中，半球体Ⅰ101为外凸半球体；半球体Ⅰ101的回转轴线与轴柄Ⅰ103的回转轴线重合，连接段102直径比半球体Ⅰ101的直径大2～4mm，连接段102用于唇缘6的加工，连接段102与半球体Ⅰ101相连接的端面为下端面；半球体Ⅰ101顶端沿轴线方向设有阶梯沉孔Ⅰ104，阶梯沉孔Ⅰ104与轴柄Ⅰ103同轴；半球体Ⅰ101的外表面、连接段102的下端面和阶梯沉孔Ⅰ104的内表面加工有交叉的凹槽Ⅰ105；半球体Ⅰ101的外表面、连接段102的下端面和阶梯沉孔Ⅰ104的内表面镀覆一层金刚石磨料；镀覆金刚石磨料后，半球体Ⅰ101和阶梯沉孔Ⅰ104形成的面形与内球面3、内圆角4和上支撑杆5形成的面形一致，阶梯沉孔Ⅰ104的深度与上支撑杆5的高度相同。

所述的内凹半球砂轮2包括半球体Ⅱ201和轴柄Ⅱ202，二者同轴；其中，半球体Ⅱ201为内凹半球体；半球体Ⅱ201底端沿轴线方向设有阶梯沉孔Ⅱ203，阶梯沉孔Ⅱ203与轴柄Ⅱ202同轴；半球体Ⅱ201的内表面和阶梯沉孔Ⅱ203的内表面加工有凹槽Ⅱ204；内凹半球砂轮2的顶部端面、半球体Ⅱ201的内表面和阶梯沉孔Ⅱ203的内表面镀覆一层金刚石磨料；镀覆金刚石磨料后，半球体Ⅱ201和阶梯沉孔Ⅱ203形成的面形与外球面7、外圆角8和下支撑杆9形成的面形相同，阶梯沉孔Ⅱ203的深度与下支撑杆9的高度相同。

其中：

外凸半球砂轮1和内凹半球砂轮2的坯体材料为中碳钢。