一种基于等径角挤压处理的高精度金属镜面加工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于等径角挤压处理的高精度金属镜面加工方法，包括以下步骤：将金属工件置于模具内，对工件进行等径角挤压处理；反复挤压工件6

【技术实现步骤摘要】
一种基于等径角挤压处理的高精度金属镜面加工方法


[0001]本专利技术涉及加工制造领域，尤其涉及一种高精度金属镜面的加工方法。

技术介绍

[0002]高精度金属镜面广泛应用于宇航、天文和国防科技工业等关键
，目前主要采用超精密车削方法制造高精度金属镜面。在使用高精度数控机床并严格控制加工环境的振动、温度和湿度等的条件下，已经能够获得具有纳米级表面粗糙度的金属镜面。目前限制金属镜面加工精度进一步提高的关键因素是材料的金相组织。具体而言，应用于镜面加工的金属材料一般为多晶材料，多晶材料制造过程中受凝固速度等因素的影响，金属晶粒尺寸和相邻晶粒的晶界角取向差偏大，并进一步导致超精密车削加工的金属镜面表面粗糙度显著增大。因此，要想进一步提高金属镜面的加工精度，必须对材料的金相组织进行细化。
[0003]现有的高精度金属镜面加工方法包括：
[0004]中国专利公报，公布号CN105522172A：公开了一种铝合金车轮镜面加工工艺，其特征在于：夹持待加工的车轮工件，采用聚晶金刚石刀具对车轮进行粗加工，粗加工的切削深度大于0.02mm，对车轮的加工表面进行2遍粗加工，粗加工完成后，用单晶金刚石刀具进行1遍精加工，采用R2和R1.2单晶金刚石刀具加工。存在问题：由于铝合金材料内部存在硬质点夹杂和粗大晶粒的影响，只能获得表面粗糙度为0.3μm左右的镜面，无法进一步提高镜面加工精度，且在材料缺陷的影响下刀具磨损严重。
[0005]中国专利公报，公布号CN106826535A：公开了一种铝合金镜面加工方法，其特征在于：将待研磨的铝合金工件放置于研磨抛光盘，使用白刚玉进行粗磨；粗抛：将铝合金工件使用第一研磨膏进行粗抛研磨；第一次精抛：将铝合金工件使用第二研磨膏进行第一次精抛；第二次精抛：将铝合金工件第三研磨膏进行第二次精抛；超声波清洗；烘干。本专利技术铝合金工件依次进行粗磨、粗抛、第一次精抛以及第二次精抛处理，并在不同的阶段选择不同的研磨膏，逐步降低铝合金表面的粗糙度，最终使铝合金表面粗糙度Ra≤0.025μm。存在问题：采用该方法加工铝合金镜面工艺步骤繁琐，生产成本高，且由于铝合金工件材料内部晶粒组织的限制，表面粗糙度无法进一步降低，也就难于获得高精度铝合金镜面。
[0006]中国专利公报，公布号CN113798930A：公开了一种基于搅拌摩擦处理的高精度金属镜面加工方法，其特征在于：使用柱状搅拌头对金属工件的整个上表面进行搅拌摩擦处理，将完成处理的金属工件浸没到液氮中处理，将金属工件从液氮中取出放置到室温环境中，在通风的条件下放置85
‑
90天，然后利用聚晶金刚石刀具和单晶金刚石刀具对镜面进行加工。存在问题：采用该方法获得的金属工件材料晶粒只能细化到10μm左右，无法进一步细化材料组织，且只能处理工件的上表面，对其他表面难于进行处理。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服已有技术的缺点，提供一种进一步提高金属镜面的加工精
度的基于等径角挤压处理的高精度金属镜面加工方法。
[0008]本专利技术解决上述技术问题采用的技术方案为：
[0009]一种基于等径角处理的高精度金属镜面加工方法，包括以下步骤：
[0010]步骤一、将金属工件置于模具内，对金属工件进行等径角挤压处理；
[0011]步骤二、反复挤压金属工件6
‑
8次，然后将金属工件立即置于液氮中冷却30min；
[0012]步骤三、金属工件在液氮中处理完成之后，放置到20
‑
25℃的室温环境中，在通风条件下放置30天；
[0013]步骤四、将金属工件安装在超精密加工车床上，将超精密加工车床主轴的动平衡参数调整至30nm以内，采用聚晶金刚石刀具对金属工件进行加工，直至将工件的全部或部分外表面材料去除一到三遍为止；
[0014]步骤五、将超精密加工机床主轴的动平衡参数调整至30nm以内，采用单晶金刚石刀具对金属工件进行加工，直至将工件的全部或部分外表面材料去除一到三遍为止,将工件从超精密加工车床取下进行清洗，即完成镜面的制造过程。
[0015]本专利技术的有益效果是：
[0016]通过对金属材料进行等径角挤压处理，可有效减小金属材料晶粒尺寸、提高晶粒取向一致性、改善金属材料金相组织，可有效降低超精密车削镜面的表面粗糙度、提高金属镜面加工精度。
具体实施方式
[0017]下面对本专利技术的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]一种基于等径角处理的高精度金属镜面加工方法，具体包括以下步骤：
[0019]步骤一、将金属工件置于模具内，对金属工件进行等径角挤压处理。所述的等径角挤压处理方法具体参见硕士学位论文《ECAP制备超细晶纯镁的组织演变与力学性能研究》第13
‑
17页。
[0020]作为本专利技术的一种优选的方法，等径角挤压处理包括以下步骤：
[0021]第一步，将金属工件在300
‑
500℃(如：可以为300℃、400℃、500℃)下保温处理1
‑
3h(如：可以为1h、2h、3h)；
[0022]第二步，将金属工件水冷至20
‑
30℃(如：可以为20℃、25℃、30℃)；
[0023]第三步，将金属工件置于挤压机的等径角挤压模具内，然后利用表面均匀涂覆有MoS2润滑剂的挤压杆对金属工件进行挤压。优选的挤压速度是1
‑
5mm/s(如：可以为1mm/s、3mm/s、5mm/s)，待金属工件完全进入等径角挤压模具的横通道后停止本次挤压，拆模具取出金属工件。
[0024]步骤二、采用步骤一中第三步的方法反复挤压金属工件6
‑
8次(如：可以为6次、7次、8次)，然后将金属工件立即置于液氮中冷却30min。
[0025]步骤三、金属工件在液氮中处理完成之后，放置到20
‑
25℃的室温环境中，在通风条件下放置30天。
[0026]步骤四、将步骤三中的金属工件安装在超精密加工车床上(通常指主轴回转跳动
误差≤50nm,导轨直线度允差≤0.3μm/250mm的高精度车床)，调整机床主轴的动平衡，将超精密加工车床主轴的动平衡参数调整至30nm以内。采用聚晶金刚石刀具对金属工件进行加工，直至将金属工件的全部或部分外表面(如：可以为外壁、上表面、下表面)材料去除一到三遍(如：可以为一遍、两遍、三遍)为止。
[0027]推荐的刀具参数是：刀尖圆弧半径1
‑
10mm(如：可以为1mm、5mm、10mm)。推荐的工艺参数是：主轴转速1000
‑
3000r/min(如：可以为1000r/min、2000r/min、3000r/min)，切削深度3...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等径角处理的高精度金属镜面加工方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一、将金属工件置于模具内，对金属工件进行等径角挤压处理；步骤二、反复挤压金属工件6
‑
8次，然后将金属工件立即置于液氮中冷却30min；步骤三、金属工件在液氮中处理完成之后，放置到20
‑
25℃的室温环境中，在通风条件下放置30天；步骤四、将金属工件安装在超精密加工车床上，将超精密加工车床主轴的动平衡参数调整至30nm以内，采用聚晶金刚石刀具对金属工件进行加工，直至将工件的全部或部分外表面材料去除一到三遍为止；步骤五、将超精密加工机床主轴的动平衡参数调整至30nm以内，采用单晶金刚石刀具对金属工件进行加工，直至将工件的全部或部分外表面材料去除一到三遍为止,将工件从超精密加工车床取下进行清洗，即完成镜面的制造过程。2.根据权利要求1所述的基于等径角处理的高精度金属镜面加工方法，其特征在于：等径角挤压处理包括以下步骤：第一步，将金属工件在300
‑
500℃下保温处理1
‑
3h；第二步，将金属工件水冷至20
‑
30℃；第三步，将金属工件置于挤压机的等径角挤压模具内，然后利用表面均匀涂覆有MoS2润滑剂的挤压杆对金属工件...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春雷，王姝淇，任成祖，李东洋，耿昆，张婧，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：