[发明专利]一种基于等径角挤压处理的高精度金属镜面加工方法

说明书

本发明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6‑8次，然后将工件立即置于液氮中冷却30min；将工件放置到室温环境中，在通风条件下放置30天；将工件安装在超精密加工车床上，将主轴的动平衡参数调整至30nm以内，采用聚晶金刚石刀具对工件进行加工；将主轴的动平衡参数调整至30nm以内，采用单晶金刚石刀具对工件进行加工，直至将工件的全部或部分外表面材料全部去除一遍为止,将工件从超精密加工车床取下进行清洗。采用本方法可以有效提高金属镜面加工质量、降低镜面表面粗糙度。

技术领域

本发明涉及加工制造领域，尤其涉及一种高精度金属镜面的加工方法。

背景技术

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技术领域，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。

现有的高精度金属镜面加工方法包括：

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。

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。本发明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。

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。

发明内容

本发明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。

本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：

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：

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；