高精度超薄金属箔片的加工装置及加工方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种高精度超薄金属箔片的加工装置及加工方法，装置包括车床，车床上装设有主轴和车削刀具，主轴上装设有用于吸附装夹待加工金属箔片的真空吸盘，真空吸盘包括吸盘本体和多孔质吸附垫体，吸盘本体装设在主轴上，多孔质吸附垫体装设在吸盘本体的中心区域，吸盘本体在其轴线开设有用于将金属箔片的待加工区域吸附在多孔质吸附垫体上的中心气孔，吸盘本体在中心气孔侧部的同向方向均匀开设有多个用于吸附金属箔片边沿的侧部气孔。方法包括以下步骤：S1：装夹；S2：基准面加工；S3：翻面装夹；S4：减薄加工；S5：拆卸。本发明专利技术具有拆装方便、装夹稳定、可提高生产效率、能保证金属箔片亚微米量级厚度均匀性的优点。

Device and method for processing high precision ultra-thin metal foil

The invention discloses a device for processing high precision thin metal foil and processing method, device including lathe, lathe main shaft and is provided with a cutting tool, spindle is equipped with a vacuum chuck for clamping and machining adsorption of the metal foil, vacuum chuck comprises a suction cup body and the adsorption of the porous pad body main body is installed on the spindle chuck, the porous adsorption pad body is arranged on the central area of the sucker body, the sucker body on its axis is provided with the central air hole machining area of the metal foil adsorption adsorption on the porous pad body, a sucker body used for the adsorption of metal foil to the edge of the side of the hole in the same direction uniformly in the direction of open center the side of the hole. The method comprises the following steps of: S1: clamping; S2: datum processing; S3: turning face clamping; S4: thinning processing; S5: disassembly. The invention has the advantages of convenient assembly and disassembly, stable clamping, improvement of production efficiency and uniformity of thickness of metal foil.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及有色金属材料的超精密加工领域，尤其涉及一种高精度超薄金属箔片的加工装置及加工方法。
技术介绍
在惯性约束聚变试验中，由靶丸表面不均匀性引起的瑞利-泰勒流体力学不稳定性是导致点火失败的一个重要原因。精密化分解实验是研究这种流体力学不稳定性现象的重要手段，通过制作表面带有调制图形的试验靶，模拟真实靶丸的表面不均匀性。实验靶虽然只需要1mm左右截面尺寸，但是厚度一般为几微米至几十微米，并要求有90%以上的厚度均匀性，制作难度很大。目前，试验靶主要有两种制作方法：复制法和直接加工法。复制法需要先制备基板，再将基板的调制图形转移到靶丸薄膜上。直接加工法一般使用单点金刚石切削技术，将铜、铝等材料直接减薄至微米量级厚度，再在表面上雕刻调制图形。相比于复制法，直接加工法无需经过基板的复制过程，得到的调制图形精度更高，且接近材料理论密度，具有独特的优越性。但是，单点金刚石切削技术加工试验靶的主要难度在于材料的减薄和厚度均匀性的保证。几十微米以下厚度的铝、铜等金属薄膜很容易变形甚至破裂，其装夹难度很大。目前所使用的方法是利用粘胶的手段，将金属材料与基底固结，相当于增加了材料的厚度，再减薄至目标厚度后用溶胶剂脱胶。这种方法脱胶较为困难，生产率低下，且涂胶层的厚度均匀性很难保证，导致减薄后薄片的厚度均匀性难以满足使用要求。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种拆装方便、装夹稳定、可提高生产效率、能保证金属箔片亚微米量级厚度均匀性的高精度超薄金属箔片的加工装置及加工方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：一种高精度超薄金属箔片的加工装置，包括车床，所述车床上装设有主轴和车削刀具，所述主轴上装设有用于吸附装夹待加工金属箔片的真空吸盘，所述真空吸盘包括吸盘本体和多孔质吸附垫体，所述吸盘本体装设在主轴上，所述多孔质吸附垫体装设在吸盘本体的中心区域，吸盘本体在其轴线开设有用于将金属箔片的待加工区域吸附在多孔质吸附垫体上的中心气孔，所述吸盘本体在中心气孔侧部的同向方向均匀开设有多个用于吸附金属箔片边沿的侧部气孔。作为上述技术方案的进一步改进：所述吸盘本体于吸附面开设有一圈与侧部气孔连通的环形气槽。所述吸盘本体于安装面开设有与中心气孔和侧部气孔连通的导气槽。所述导气槽包括环形导气槽和直线导气槽，所述环形导气槽与侧部气孔连通，所述直线导气槽与直线导气槽以及中心气孔连通。所述吸盘本体于靠近外边沿处沿周向方向开设有多个沉头孔，所述吸盘本体通过螺栓穿过沉头孔与主轴紧固连接。所述多孔质吸附垫体与吸盘本体胶接。一种基于上述的高精度超薄金属箔片的加工装置的加工方法，包括以下步骤：S1：装夹：将待加工的金属箔片装夹在真空吸盘上，使金属箔片的边沿被侧部气孔吸附，使金属箔片的待加工区域被多孔质吸附垫体吸附；S2：基准面加工：启动车床使车削刀具对金属箔片的待加工区域进行车削加工，直至切平；S3：翻面装夹：去除真空，对金属箔片进行拆卸，将已加工的基准面按照S1的步骤装夹；S4：减薄加工：启动车床使车削刀具对金属箔片的待加工区域进行车削加工直至目标厚度；S5：拆卸：去除真空，对金属箔片进行拆卸。作为上述技术方案的进一步改进：在步骤S4中，将车削刀具倾斜切入金属箔片内部，然后向金属箔片轴线方向正常走刀，依此随金属箔片减薄过程不断进行，使切削区域呈阶梯状缩小，直至达到目标厚度。在步骤S4中，车削刀具进刀时与金属箔片轴线之间的角度在45°与90°之间。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术的高精度超薄金属箔片的加工装置，真空吸盘采用分块结构，其包括吸盘本体和多孔质吸附垫体。吸盘本体利用侧部气孔对金属箔片提供有效的吸附装夹，以避免切削力和离心力等的作用导致金属箔片位移或者脱落；而多孔质吸附垫体能对金属箔片的减薄区域提供有效支撑和一定的吸附，使得金属箔片在减薄过程中始终被多孔质材料束缚，避免减薄到一定程度后破损；通过这种分块吸附装夹结构大大提高了金属箔片装夹的稳定性，并且，拆装过程非常方便，不需要进行脱胶处理，一方面提高了生产效率，另一面实现了金属箔片亚微米量级厚度均匀性的加工。本专利技术的加工方法，基于上述高精度超薄金属箔片的加工装置进行，因此具备上述高精度超薄金属箔片的加工装置相应的技术效果。附图说明图1是本专利技术高精度超薄金属箔片的加工装置的结构示意图。图2是本专利技术高精度超薄金属箔片的加工装置中真空吸盘的主视结构示意图。图3是图2的A-A剖视结构示意图。图4是本专利技术高精度超薄金属箔片的加工装置中真空吸盘的后视结构示意图。图5是本专利技术高精度超薄金属箔片的加工装置的行刀轨迹示意图。图6是本专利技术高精度超薄金属箔片的加工方法的流程图。图中各标号表示：1、车床；11、主轴；12、车削刀具；2、金属箔片；3、真空吸盘；31、吸盘本体；311、中心气孔；312、侧部气孔；313、环形气槽；314、导气槽；3141、环形导气槽；3142、直线导气槽；315、沉头孔；32、多孔质吸附垫体。具体实施方式以下将结合说明书附图和具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。图1至图5示出了本专利技术高精度超薄金属箔片的加工装置的一种实施例，包括车床1，车床1上装设有主轴11和车削刀具12，主轴11上装设有用于吸附装夹待加工金属箔片2的真空吸盘3，真空吸盘3包括吸盘本体31和多孔质吸附垫体32，吸盘本体31装设在主轴11上，多孔质吸附垫体32装设在吸盘本体31的中心区域，吸盘本体31在其轴线开设有用于将金属箔片2的待加工区域吸附在多孔质吸附垫体32上的中心气孔311，吸盘本体31在中心气孔311侧部的同向方向均匀开设有多个用于吸附金属箔片2边沿的侧部气孔312。该结构中，真空吸盘3采用分块结构，其包括吸盘本体31和多孔质吸附垫体32，吸盘本体31采用铜、铝等能够用金刚石车刀进行加工的有色金属材料，多孔质吸附垫体32采用石墨基多孔质、铜基多孔质等材料，且选择孔隙率较小为宜。吸盘本体31利用侧部气孔312对金属箔片2提供有效的吸附装夹，以避免切削力和离心力等的作用导致金属箔片2位移或者脱落；而多孔质吸附垫体32能对金属箔片2的减薄区域提供有效支撑和一定的吸附，使得金属箔片2在减薄过程中始终被多孔质材料束缚，避免减薄到一定程度后破损；通过这种分块吸附装夹结构大大提高了金属箔片2装夹的稳定性，并且，拆装过程非常方便，不需要进行脱胶处理，一方面提高了生产效率，另一面实现了金属箔片2亚微米量级厚度均匀性的加工。本实施例中，吸盘本体31于吸附面开设有一圈与侧部气孔312连通的环形气槽313。该环形气槽313设置在吸盘本体31的吸附面并覆盖侧部气孔312，使得金属箔片2被吸附时受力均匀，而且受力面积增大，进一步提高了金属箔片2的装夹强度和稳定性。本实施例中，吸盘本体31于安装面开设有与中心气孔311和侧部气孔312连通的导气槽314。该导气槽314同时与中心气孔311和侧部气孔312连通，使得真空设备不需设置独立的气管分别与中心气孔311和侧部气孔312连通，一方面减少了耗材，降低了成本；另一方面，保证了抽真空和去真空的同一性，防止金属箔片2单点受力而破损。本实施例中，导气槽314包括环形导气槽3141和直线导气槽3142，环形导气槽3141与侧部气孔312连通本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度超薄金属箔片的加工装置，包括车床（1），所述车床（1）上装设有主轴（11）和车削刀具（12），其特征在于：所述主轴（11）上装设有用于吸附装夹待加工金属箔片（2）的真空吸盘（3），所述真空吸盘（3）包括吸盘本体（31）和多孔质吸附垫体（32），所述吸盘本体（31）装设在主轴（11）上，所述多孔质吸附垫体（32）装设在吸盘本体（31）的中心区域，吸盘本体（31）在其轴线开设有用于将金属箔片（2）的待加工区域吸附在多孔质吸附垫体（32）上的中心气孔（311），所述吸盘本体（31）在中心气孔（311）侧部的同向方向均匀开设有多个用于吸附金属箔片（2）边沿的侧部气孔（312）。

【技术特征摘要】
1.一种高精度超薄金属箔片的加工装置，包括车床（1），所述车床（1）上装设有主轴（11）和车削刀具（12），其特征在于：所述主轴（11）上装设有用于吸附装夹待加工金属箔片（2）的真空吸盘（3），所述真空吸盘（3）包括吸盘本体（31）和多孔质吸附垫体（32），所述吸盘本体（31）装设在主轴（11）上，所述多孔质吸附垫体（32）装设在吸盘本体（31）的中心区域，吸盘本体（31）在其轴线开设有用于将金属箔片（2）的待加工区域吸附在多孔质吸附垫体（32）上的中心气孔（311），所述吸盘本体（31）在中心气孔（311）侧部的同向方向均匀开设有多个用于吸附金属箔片（2）边沿的侧部气孔（312）。2.根据权利要求1所述的高精度超薄金属箔片的加工装置，其特征在于：所述吸盘本体（31）于吸附面开设有一圈与侧部气孔（312）连通的环形气槽（313）。3.根据权利要求2所述的高精度超薄金属箔片的加工装置，其特征在于：所述吸盘本体（31）于安装面开设有与中心气孔（311）和侧部气孔（312）连通的导气槽（314）。4.根据权利要求3所述的高精度超薄金属箔片的加工装置，其特征在于：所述导气槽（314）包括环形导气槽（3141）和直线导气槽（3142），所述环形导气槽（3141）与侧部气孔（312）连通，所述直线导气槽（3142）与直线导气槽（3142）以及中心气孔（311）连通。5.根据权利要求1至4中任一项所述的高精度超薄金属箔片的加工装置，其特征在于：所述吸盘本体（3...

【专利技术属性】
技术研发人员：铁贵鹏，戴一帆，彭小强，关朝亮，范占斌，刘俊峰，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43