盧 杰

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331）

淺談激光腔研磨技術(shù)

盧 杰

（重慶電子工程職業(yè)學(xué)院，重慶 401331）

為了使激光腔反射的激光能量損失最小，必須使激光腔的表面粗糙度達(dá)到很高的水平。采用的方法是：用銅合金作激光腔的本體，然后在其內(nèi)腔鍍金。為達(dá)到此要求，其鍍覆表面必須進(jìn)行研磨，使基體表面粗糙度達(dá)到一定的要求后，方能使鍍覆后的表面有較高的表面粗糙度。

銅及銅合金；研磨；超聲波

0 前言

隨著激光技術(shù)應(yīng)用的日益廣泛，其反射能量的大小直接影響該激光產(chǎn)品的關(guān)鍵性能。表面粗糙度越高，其反射率就越大，反射性能就越好。要提高激光腔表面粗糙度，采用的方法是：在最終達(dá)到尺寸要求的工序前，對(duì)鍍覆層進(jìn)行研磨拋光，使其達(dá)到一定的表面粗糙度要求，然后實(shí)施最終鍍覆。本文重點(diǎn)介紹了銅合金鍍金層的研磨方法及研磨膏的選用。

1 研磨基本理論

1.1 研磨技術(shù)

1.1.1 研磨原理

研磨是精加工的一種微小多刃加工的生產(chǎn)過(guò)程，研磨工具是磨粒（粉)。磨粒按粒度的粗、中、細(xì)用硬脂、植物油、油酸、凡士林等，通過(guò)相應(yīng)的制作工藝，將磨粒配成研磨膏，起到切削和潤(rùn)滑作用。研磨時(shí)，磨粒依附在比工件軟的研磨工具上，一部分磨粒嵌入研磨工具表面，另一部分磨粒在具有相當(dāng)粘度的油脂控制下，懸浮于研磨工具和被加工工件的表面之間。在一定壓力作用下，當(dāng)工件與研磨工具接觸并作相對(duì)移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，磨粒就附在工件表面上切除掉上道工序留下的波峰，使工件具有精確的尺寸、準(zhǔn)確的幾何形狀和較低的表面粗糙度，從而獲得高的表面粗糙度和尺寸精度。研磨過(guò)程是一個(gè)機(jī)械加工過(guò)程，也是研磨膏滲入工件表面形成氧化易于切削的一個(gè)化學(xué)過(guò)程。由于每一磨粒在工件上的運(yùn)動(dòng)軌跡不重復(fù)，因此能更均勻地切除工件表面的波峰，從而提高工件表面的粗糙度和精度。

1.1.2 研磨能到達(dá)的精度

粗糙度可達(dá)Ra0.2～0.06μm；精度誤差可達(dá)0.003～0.001mm。

1.1.3 研磨的運(yùn)動(dòng)形式

（1）直線形：軌跡不能相互交錯(cuò)，研出的表面粗糙度大，可獲得較高的幾何精度；（2）螺旋形：用于研磨圓形零件的端面，能獲得較高的平面度和較小的表面粗糙度；（3）“8”字形：用于小平面的研磨，能使工件與研具保持均勻接觸，有利于提高研磨質(zhì)量；（4）擺動(dòng)式：適用于量具（刀口尺、四棱平尺）測(cè)量面的研磨，能達(dá)到高的直線度；（5）復(fù)合式：適用于精密零件的圓柱表面。

1.2 研磨膏的選用

研磨膏是磨粒和研磨拋光液的混合物，分為硬和軟兩種。硬的研磨膏中磨料主要是氧化鋁、氧化硅、碳化硅和金剛石等。磨粒硬度大于工件硬度。軟的研磨膏主要含有氧化鋁、氧化鐵和氧化鉻等。研磨膏一般用煤油和汽油稀釋?zhuān)部捎脛?dòng)物油脂混合使用，其類(lèi)型和應(yīng)用范圍如下：

（1）剛玉研磨膏：主要用于鋼鐵件研磨；（2）碳化硅、碳化硼研磨膏：主要用于硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷和半導(dǎo)體；（3）氧化鉻研磨膏：主要用于精細(xì)拋光和非金屬類(lèi)；（4）金剛石研磨膏：主要用于硬質(zhì)合金。

1.3 研磨余量

由于研磨屬于微量切削，是精加工工序，研磨一遍磨去的金屬層不超過(guò)0.002mm，因此余量很小，一般在0.005～0.030mm之間。

2 激光腔研磨實(shí)例

2.1 案例技術(shù)要求

以激光測(cè)距機(jī)某關(guān)鍵部件激光腔為例，詳細(xì)介紹了其研磨工藝的要求及確定。該部件激光腔示意圖見(jiàn)圖1。

圖1 激光測(cè)距機(jī)關(guān)鍵部件激光腔上半部示意圖

圖1所示為激光腔的上半部分，下半部分與其對(duì)稱(chēng)。將上下部分安裝在一起，就形成一個(gè)激光腔。激光腔是激光測(cè)距機(jī)的關(guān)鍵部件，其內(nèi)圓孔安裝激光棒，激光在該腔內(nèi)進(jìn)行發(fā)射，通過(guò)反射回激光的方式進(jìn)行測(cè)距。激光發(fā)射的能量越強(qiáng)，測(cè)距距離就越大。因此，要求激光能量在腔內(nèi)基本無(wú)損失（技術(shù)要求為99.9%)，腔內(nèi)表面金屬穩(wěn)定性好（采用銅材料為基體，基體鍍銀作為基層，基層表面鍍金），表面粗糙度高（0.08μm）。

2. 2 研磨工藝的擬定

2.2.1 加工方式的確定

根據(jù)該實(shí)例要求，表面粗糙度為0.08μm，產(chǎn)量為小批量。因此采用鍍銀后用手工研磨的方式使表面達(dá)到0.08μm，然后鍍金達(dá)到表面粗糙度0.08μm。

2.2.2 研磨余量的確定

由于研磨屬于微量切削，是精加工工序，研磨一遍磨去的金屬層不超過(guò)0.002mm，采用手工研磨方式，其研磨均勻性稍差，且該鍍覆層為銀層，較軟，因此，余量略為取大一點(diǎn)，取0.05mm。

2.2.3 研磨膏的選擇

由于金層硬度較軟，且為精密加工，根據(jù)研磨膏的特點(diǎn)，選擇研磨粉為含Al2O3（93%～97%）棕褐色的棕鋼玉氧化物40%，混合脂32%，油酸28%，煤油少許等混合熬到100℃，配制成研磨膏。

2.2.4 研磨方式的確定

小批量加工，內(nèi)孔為半圓部分，故采用手工方式研磨，可用軟棒（如橡膠棒）包裹動(dòng)物皮進(jìn)行研磨，這樣保證了在研磨過(guò)程中研磨工具對(duì)鍍金層表面不會(huì)有意外的劃傷，通過(guò)研磨能達(dá)到所需的表面粗糙度。研磨方式為交叉研磨方式，即研磨棒運(yùn)動(dòng)為45°方向交叉運(yùn)行。

2.3 檢驗(yàn)

研磨過(guò)程中，對(duì)其表面粗糙度進(jìn)行樣板對(duì)照檢驗(yàn)，不合格部分進(jìn)行重點(diǎn)研磨。檢驗(yàn)時(shí)，可將零件表面略為翻轉(zhuǎn)進(jìn)行整面檢查。

3 結(jié)論

研磨是一種高精度的加工工藝，在機(jī)械加工中，是不可替代的加工方法，但其生產(chǎn)效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。研磨后，由于零件表面粗糙度高，表面附著顆粒細(xì)，需進(jìn)行仔細(xì)清洗，工作量大，因此研磨適用于單件、小批量生產(chǎn)以及設(shè)備維修。

（編輯：楊毅）

新型燃料鋁空氣電池研制成功

這款新型燃料電池是美鋁與Phinergy共同研發(fā)的一種鋁空氣電池。鋁空氣電池是一種具有超級(jí)續(xù)航能力的新型電池，是一塊大部分由鋁制成的厚板，新型電池置于普通電動(dòng)車(chē)中，與普通鋰電池配合使用，可使電動(dòng)汽車(chē)連續(xù)行駛1000英里。該電池有三個(gè)特點(diǎn)：一是在世界上獨(dú)創(chuàng)了以流動(dòng)的液體作為正極材料，電流與功率大，可以做到千、萬(wàn)安培級(jí)；二是以鋁作為材料，解決了鋁的自腐問(wèn)題，在世界上首次實(shí)現(xiàn)了鋁的大電流應(yīng)用；三是不需要充電樁，僅僅需要加入含固體的電池水，可以不受時(shí)間和空間的限制。

海德魯AFM技術(shù)投入運(yùn)行

挪威海德魯鋁業(yè)表示，公司投資8000萬(wàn)挪威克朗（約8159萬(wàn)人民幣）的新型可調(diào)節(jié)鑄錠模具（Adjustable Flexible Moulds，AFM）投入運(yùn)行。AFM技術(shù)可以增加產(chǎn)品種類(lèi)，適應(yīng)更廣闊的市場(chǎng)空間。這種技術(shù)可以生產(chǎn)出新的幾何形狀鑄錠，同時(shí)鑄錠表面更加平整，免去加工企業(yè)再對(duì)鑄錠進(jìn)行表面處理的工序。此外，這種技術(shù)可以降低生產(chǎn)時(shí)事故發(fā)生率和減少30%-40%的吊裝操作。

鎮(zhèn)江愛(ài)勵(lì)鋁業(yè)航空鋁板獲Nadcap認(rèn)證

江蘇鎮(zhèn)江愛(ài)勵(lì)鋁業(yè)（Aleris）的航空鋁板獲得美國(guó)Nadcap認(rèn)證。愛(ài)勵(lì)中國(guó)總裁John Zhu表示：“Nadcap認(rèn)證代表鎮(zhèn)江工廠所產(chǎn)航空鋁板已經(jīng)達(dá)到飛機(jī)制造所需的最高水平。從今年下半年開(kāi)始，愛(ài)勵(lì)鎮(zhèn)江公司將立足亞太市場(chǎng)，供應(yīng)全球航空用鋁板。”

Laser Cavity Grinding Technology

LU Jie
(Chongqing College of Electronic Engineering, Chongqing 401331，China)

In order to minimize laser energy loss of laser cavity mirror, the surface roughness of the laser cavity should reach a very high level. The method is as follows: copper alloy should be used as laser cavity body and the inner cavity should be plated with gold. The coating surface should be grinded to meet the high roughness requirment.

copper and copper alloy; grinding; ultrasonic wave

TG178.2，TG580.68

A

1005-4898(2014)04-0049-03

10.3969/j.issn.1005-4898.2014.04.12

盧杰（1968-），男，重慶合川人，學(xué)士，副教授，主要從事機(jī)械設(shè)計(jì)與工藝研究。

2014-05-10