盐城工学院学报蓝宝石镜面加工工艺的研究4周海盐城工学院机械工程系，江苏盐城224，3等方面的改进，使蓝宝石面质量明显提高，成品的缺角不良品率由6降至5，同时，还降低了加工成本提高了生产效率。分类号叩164.2人工生长的蓝宝石是单晶203，透明，与天然宝石具有相同的光学特性和机械性能，对红外线透过率，有很好的耐磨性，硬度仅次于金刚石达莫氏9级，在高温下仍具有较好的稳定性，熔点为2030，所以它已越来越多地用作固体激光红外窗口半导体芯片的衬底片精密耐磨轴承等高技术领域中零件的制造材料，同时还被制成永不磨损镜及各种精美华贵的饰品1.

　　1蓝宝石加工工艺及存在问由于蓝宝石硬度高且脆性大，对其进行机械加工非常困难，镜面加工技术更加复杂，是当今重点研究课之，目前我国蓝宝石镜面加工工艺通常为此工艺在批量生产中有如下不足加工过程中宝石片缺角比例较，占总数研磨及抛光后，宝石片面划痕较重，有20左右宝石片面有粗深痕迹，需要重新研磨抛光，致使部分宝石片厚度偏薄报废，且影响生产节奏；因返工及报废，宝石片加工成本偏高，平均每片加工成本3.5元，在国际市场上缺乏竞争力。

　　2工艺改进针对存在的问，笔者对现有工艺进行了认真分析，并反复试验，从设备工具辅料环境等方面作了如下改进。

　　2.1下料采用定向切片，沿着定的晶向切割，可明显减少宝石片外周磨削时大缺角的发生率2.2外周磨削变配重7的前后位置来调节施加在宝石片均，可明显减少成品的细小缺角比例。同时，通4上的进给力的大小，这样，磨削时进给力过更换靠模2可精确加工各种非圆形宝石片。

　　1.支承圆盘；2.靠模；3.配重杆；4.宝石片；5.青铜金刚石砂轮；6.成型电镀金刚石砂轮；7.配重金刚石砂轮的粒度浓度磨削用量及磨削液都会影响磨削效果，这些参数经试验后，优选列于2.3周边倒角用成型电镀金刚石砂轮，并列放置于外周磨削砂轮边上也靠配重调整宝石片磨削进给力，既减少缺角，又提了生产效率。电镀轮2.4斜面研磨对圆形宝石片，用球面研磨头，配以研磨膏来研磨，研磨原理2.

　　球面研磨头旋向1与宝石片的旋向相反，同时研磨头作水平摆动0，这样磨出的才是斜面，而不是球面。

　　研磨头内的球面半径及与宝石片斜面倾角研磨头用灰铁制成，利用材料自身的细微孔洞来包容研磨膏中的金刚石微粉进行研磨，同时其本身也有定的耐磨性。在研磨定数量宝石片后，研磨头球面有变形，需要在数控车床上车出新的球面，再进行研磨。

　　研磨膏由评3的金刚石微粉油脂色拉油等按定比例调配而成。

　　用这种方法研磨出的宝石片斜面尺寸均匀稳1.水平运动导杆；2.研磨头转轴；3.球面转动副；4.活动接杆；5.球面研磨头；6.宝石；7.密封圈；8.工件转轴；抽真空以吸住宝石片2研磨斜面原理Rg.2DiagramoftfaebeyeIgrinding定，面粗糙度好，而且效率是手工研磨的10 2.5平面磨削心线调成与砂轮主轴4中心线有微小角度，值视下道研磨工艺要求而定，般为0.005.

　　0.001.这样研磨出的宝石片呈现外内低，如名称工具切削要素定向下料5只2精度磨削油外周磨削及倒角外周成形机金刚石砂轮P160x12x30同10电镀金刚石轮倾面研磨斜面研磨专机球面研磨头研磨音油脂+14金刚石微粉+色拉油上盘恒温箱蜡斜面抛光刷式，光机棕制抛光刷盘，光儋油脂+1.0金刚石微粉超声波清洗及漂洗超声波清洗机有机溶剂氯乙烷酒精及中性洗涤剂平面磨削水平磨削机金刚石砂轮同超声波清洗及漂洗同45平面研磨平面研磨机纯铜研磨盘研磨液色拉油+煤油+3.5聚晶金刚石微粉超声波清洗及漂洗同45镜面研磨同60研磨液色拉油+煤油+1.0聚晶金刚石微粉下盘恒温箱超声波清洗及漂洗同45机械化学，光双面，光机，光盘抛光液中微粒直径检验粗糙度测量仪氯乙烷等有机溶100，显微镜艺基础。为了减少缺角，砂轮进给应轻匀。

　　磨削参数经优选列于1中。

　　2.6平面研磨在5的平面研磨机上，把研磨盘5上面车成螺纹螺纹的形状及参数经试验确定。目旋转1把研磨液甩到盘面与工件3之间参与研磨，同时将使用过的研磨液通过螺旋槽排出。

　　为了除去上道工序平面磨削的加工痕迹，本工序的研磨量应达到810，故采用纯铜作为研磨盘材料，研磨液由色拉油煤油W3.5的球状聚晶金刚石微粉等调制而成。用球状金刚石微粉的目的是使研磨痕迹深度均匀。

　　在研磨临近结束时，在研磨盘上添加色拉油即不含金刚石微粉的研磨液，以达到光整面在研磨过程中，加工盘3是随研磨盘5的转动I而转动，而且加工盘的外边线速度大，故外边研磨量也大，所以需要在上道工序中，把加工盘上宝石片磨成外内低，才能使研磨后1.磁力主轴旋转运动2；2.加工盘；3，青铜金刚石砂轮；4.砂轮主轴旋转运动进给运动瓜1.蜡厚度0.008，2.加工盘工具钢制；3.宝石片；1.紧固螺钉；2.压板；3.加工盘；4.宝石片；5.研磨盘纯铜制成；6.冷却底盘。研磨压力面研磨工序质量。

　　因研磨中发热较多，故底盘6内通冷却水来冷却研磨盘。研磨机也应放在恒温环境中。研磨参数优选列于1中。

　　2.7镜面研磨为了获得更好的面粗糙度，研磨盘用比纯铜软些的锡铜合金盘，上面也车出螺纹，但螺纹匀，需把研磨盘车成倒锥面，盘面斜度视研磨状况研磨液中配以贝1.0的聚晶金刚石微粉2.

　　同样在研磨末期添加不含微粉的研磨液，具体研磨参数列于1中。

　　2.8镜面抛光在6的双面抛光机上进行机械化学抛光。

　　l.内转动轴有外齿轮，旋转运动；2.外转动轴有内齿轮，旋转运动1；3.销；4.下抛光盍；5.上抛光盘详细结构8；6.抛光液，输入软管；7.宝石片；8.支承架周边有外齿轮，与12构件啮合，旋转运动！

　　Diagramofthedoubledprfisbing为了使抛光中工件运动轨迹复杂化尽量不重复2，宝石片7放在支承架8内，支承架8作为由中心齿轮1外齿轮和中心齿轮2内齿轮所构成的差动轮系中的行星齿轮。只要改变轴l的运动I和轴2的运动，即可获得不同的支承架8的运动轨迹。

　　为了提机械抛光效果，给宝石片上下面施加压力；为了提化学抛光效果，需要调整抛光液斤的！值，同时使抛光液循环流动。

　　抛光盘上的抛光布的形状及材料对抛光效果及成本有定的影响，本工艺采用发泡聚氨基甲酸脂的起绒皮革作为抛光布，形状7.

　　优选后的抛光参数参1.

　　1.抛光布入。起绒部分，参与抛光；8.平坦部分，不参与抛光；2.抛光盘清洗抛光盘结构由于研磨过程中宝石片是粘在加工盘上的，容易形成4的凹槽，手工清洗时刷子很难将凹槽中的微粉洗净，造成死角。这样就容易把上道工序中使用的较粗的金刚石微粉带到下道工序中，造成研磨抛光时出现异常的粗深痕迹，导致返工，影响加工质量现改用超声波清洗加超声波漂洗3，明显改善了清洗效果，有效防止了上道工序中微粉带入下道工序。

　　2.10环境因在研磨过程中有恒温要求，故对整个加工环境安装空调，为防止金刚石微粉或蓝宝石微粒在空气中飘动对研磨造成不利影响，需合理布置空调出风口与进风口位置，使风从精加工工序向粗加工工序吹去，同时，使循环空气经水过滤去除尘埃。

　　经上述几方面改进后，宝石片镜面加工工艺列于1中，中的加工参数是在特定的加工条件下经优选后得出的。

　　3改进工艺后宝石片的加工效果宝石片的缺角不良品率。尺寸不良品率由原来的6降至0.5以下；宝石片面质量明显提级品面粗糙度的要求为枷0.0在100取白炽灯黑背景下，用7，放大镜观察不到加工痕迹率由原来的60提到95以上。

　　片。

　　使宝石片平均加工成本从原来的3.5元降至2.8元，提了产品市场竞争能力。

　　通过对蓝宝石镜面加工工艺的试验研究，所取得的些经验参数对其它超硬材料精密陶瓷水晶肘成204晶体等的镜面加工也有启发意义。

　　1日坂野久夫。*新精密陶瓷厘。厉仁玉译。上海同济大学出版社，1990.

　　2李伯民。实用磨削技术河。北京机械工业出版社，1996.

　　3孔庆华。特种加工。上海同济大学出版社，1997.