[發(fā)明專利]一種紅外多晶薄壁零件的表面加工方法及其加工設(shè)備

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• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109454542A
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王貴林;李完小;李嘉祥;向紀邦;曾心
• 申請（專利權(quán)）人: 湖南航天環(huán)宇通信科技股份有限公司
• 主分類號: B24B29/02
• 分類號: B24B29/02;B24B49/12;C30B33/00;C30B29/10
• 代理公司: 北京超凡志成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 王術(shù)蘭

本發(fā)明提供了一種紅外多晶薄壁零件的表面加工方法及其加工設(shè)備，涉及光學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域，在通過計算并設(shè)定得到改性參數(shù)后，通過電子束改性依據(jù)設(shè)定的改性參數(shù)實現(xiàn)了紅外多晶薄壁零件表層材料的非晶化處理并得到改性層，再利用柔性盤精確去除改性層，使得改性層的材料性能、去除速度接近一致，抑制了谷粒形貌的出現(xiàn)，從而提高了拋光面形精度，減小了表面粗糙度，改善了紅外多晶薄壁零件的表面質(zhì)量。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的一種紅外多晶薄壁零件的表面加工方法及其加工設(shè)備，能夠有效控制材料去除層深度和表面谷粒形貌，提高紅外多晶薄壁零件的表面質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)加工技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種紅外多晶薄壁零件的表面加工方法及其加工設(shè)備。

背景技術(shù)

紅外多晶材料與單晶材料的光學(xué)性能幾乎一致，由于不存在解理面，機械強度、抗熱沖擊能力和經(jīng)濟性更為優(yōu)越，因此在很多領(lǐng)域開始取代單晶材料。適于批量生產(chǎn)的紅外多晶薄壁零件材料主要有氮氧化鋁、鋁酸鎂、氟化鎂等，厚度只有數(shù)毫米。其中氮氧化鋁的抗熱沖擊品質(zhì)因子為70，具有極強的耐化學(xué)腐蝕能力，透過波段覆蓋紫外光、可見光、紅外光到毫米波，成為紅外窗口和整流罩的理想材料之一。

為了在復(fù)雜的熱力學(xué)環(huán)境下實現(xiàn)高質(zhì)量成像，紅外多晶薄壁零件除了具有設(shè)計的光學(xué)面形外，還要求表面質(zhì)量好，并對加工應(yīng)力、亞表層損傷提出了嚴格要求。

紅外多晶薄壁零件采用研磨、拋光方法進行精密加工。在成形加工階段，通過剛性盤來提高加工效率，此時紅外多晶薄壁零件表面形狀的可控性較好；到了精密修形階段，采用柔性盤來進一步改善面形精度，柔性盤對光學(xué)表面的適配性好、殘余應(yīng)力小，能夠提升加工質(zhì)量，并消除剛性盤產(chǎn)生的亞表層損傷。紅外多晶薄壁零件在加工過程中存在的主要問題有：

1、采用剛性盤加工時，為了避免紅外多晶薄壁零件的應(yīng)力破壞，施加的作用力比較小，導(dǎo)致材料去除效率低；此外剛性盤加工可能在零件表面留下較深的劃痕，后續(xù)工藝無法完全去除，導(dǎo)致表面質(zhì)量不理想，而且殘留的加工應(yīng)力影響了紅外多晶薄壁零件的熱力學(xué)、光學(xué)性能。

2、去除余量較小時采用柔性盤拋光，盤面在拋光力的作用下容易變形，對加工面的可控性較差；為了滿足精度要求，需要反復(fù)執(zhí)行“剛性盤控形+柔性盤改善表面質(zhì)量”的工藝過程，導(dǎo)致加工效率低、制造成本高，甚至出現(xiàn)廢品；同時因為去除量小，柔性盤無法完全消除剛性盤加工所產(chǎn)生的亞表層損傷，影響使用性能。

3、去除余量較大時采用柔性盤拋光，由于紅外多晶零件表面的顯微硬度不一致，柔性盤在不同區(qū)域的微觀退讓現(xiàn)象會導(dǎo)致零件表面各點的材料去除速度不相同，產(chǎn)生谷粒狀起伏形貌；并且拋光盤柔性越大，谷粒效應(yīng)越明顯。氮氧化鋁、鋁酸鎂、氟化鎂、硫化鋅等紅外材料均具有這種現(xiàn)象，其中氮氧化鋁的谷粒效應(yīng)很明顯，特征尺度為150～250μm。為了消除或控制紅外多晶材料的谷粒形貌，國內(nèi)外學(xué)者在工藝方面開展了深入研究，但到目前為止還沒有找到有效的技術(shù)途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種紅外多晶薄壁零件的表面加工方法，能夠有效控制材料去除層深度和表面谷粒形貌，提高紅外多晶薄壁零件的表面質(zhì)量。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種紅外多晶薄壁零件的表面加工設(shè)備，能夠有效控制材料去除層深度和表面谷粒形貌，提高紅外多晶薄壁零件的表面質(zhì)量。

本發(fā)明是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)的。

一種紅外多晶薄壁零件的表面加工方法，包括以下步驟：

確立改性參數(shù)；

依據(jù)改性參數(shù)對紅外多晶薄壁零件進行電子束改性處理，實現(xiàn)表層材料的非晶化并得到改性層；

定量拋光去除改性層；

檢測紅外多晶薄壁零件的表面質(zhì)量并進行面形檢測。

進一步地，上述確立改性參數(shù)的步驟，具體包括：