[发明专利]一种基于蓝宝石晶向与加工方向协同原理的低损伤加工方法

说明书

本发明公开了一种基于蓝宝石晶向与加工方向协同原理的低损伤加工方法，包括以下步骤：步骤S1、在所述蓝宝石加工前，采用X射线晶体定向仪对所述蓝宝石进行定向；步骤S2、将所述蓝宝石装夹于CNC精密磨床上，设置所述CNC精密磨床中砂轮的轴向与所述蓝宝石的c轴方向平行；步骤S3、编程设定加工工艺参数，采用所述CNC精密磨床对蓝宝石进行加工，其中，对于所述M面蓝宝石，所述砂轮沿着所述a轴方向进行磨削，对于所述A面蓝宝石，所述砂轮沿着所述m轴方向进行磨削。本发明中所选加工方向有助于减小磨削力，降低磨粒脱落的可能性，有助于提升蓝宝石磨削加工表面质量，尤其是对于大尺寸蓝宝石及沟槽型结构制造技术具有重要意义。

技术领域

本发明属于蓝宝石加工制造技术领域，主要涉及一种基于蓝宝石晶向与加工方向协同原理的低损伤加工方法。

背景技术

蓝宝石材料具有良好的光学性能、物理性能，且熔点高。在极端环境条件下表现出良好的稳定性。随着蓝宝石材料长晶技术的发展与成熟，蓝宝石材料在半导体、光学窗口等领域应用愈加广泛。由于蓝宝石应用领域的特殊性，对于蓝宝石零件加工表面质量有较高的要求。目前，高质量低损伤加工技术成为蓝宝石零件制造的热点与难点，主要原因是蓝宝石材料的高硬度、高脆性导致加工表面易产生损伤。通过调整加工工艺参数来控制加工表面损伤是保证蓝宝石加工表面质量的有效途径，现有技术中，对于磨削加工过程，通常采用的工艺调控方法是通过优化磨削速度、磨削深度及进给速度来提升蓝宝石加工表面质量。

发明内容

本发明的目的在于基于蓝宝石单晶材料特性，提供一种协调晶向与加工方向的蓝宝石低损伤加工方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术解决方案：

一种协调加工方向与蓝宝石晶向的低损伤加工方法，所述蓝宝石为A面蓝宝石和/或M面蓝宝石，所述加工方法包括以下步骤：

步骤S1、在所述蓝宝石加工前，采用X射线晶体定向仪对所述蓝宝石进行定向，其中，在A面蓝宝石表面内确定c轴、m轴方向，在M面蓝宝石表面内确定c轴和a轴方向，所述c轴垂直所述蓝宝石的C面，所述m轴、a轴均与所述c轴垂直；

步骤S2、将所述蓝宝石装夹于CNC精密磨床上，设置所述CNC精密磨床中砂轮的轴向与所述蓝宝石的c轴方向平行，以确保所述砂轮的加工方向沿着所述a轴或m轴；

步骤S3、编程设定加工工艺参数，采用所述CNC精密磨床对蓝宝石进行加工，其中，对于所述M面蓝宝石，所述砂轮沿着所述a轴方向进行磨削，对于所述A面蓝宝石，所述砂轮沿着所述m轴方向进行磨削。

优选地，所述步骤S1中的定向误差小于30″。

优选地，所述步骤S2中的装夹方式为，利用热熔胶将所述蓝宝石固定在金属底座上，并利用卡具将所述蓝宝石固定在所述CNC精密磨床的工作台上。

优选地，所述步骤S2中的所述砂轮为树脂结合剂金刚石微粉磨粒砂轮。

优选地，所述砂轮中金刚石微粉磨粒的平均直径范围为2.5～50μm。

优选地，所述步骤S3中的加工工艺参数为，砂轮线速度为5～30m/s，工作台移动速度为5～10m/min，磨削深度为0.1～20μm。

本发明的有益效果是：本发明中蓝宝石精密磨削所采用的加工磨具为树脂结合剂金刚石微粉砂轮，在磨削加工之前，利用X射线晶体定向仪对蓝宝石材料进行定向，进而确定加工方向，对于所述M面蓝宝石，所述砂轮沿着所述a轴方向进行磨削，对于所述A面蓝宝石，所述砂轮沿着所述m轴方向进行磨削，所选加工方向有助于减小磨削力，降低磨粒脱落的可能性，有助于提升蓝宝石磨削加工表面质量，尤其是对于大尺寸蓝宝石及沟槽型结构制造技术具有重要意义。

附图说明

图1为蓝宝石棱柱面位置及工件切割示意图；