淺談激光腔研磨技術

盧 杰

（重慶電子工程職業(yè)學院，重慶 401331）

淺談激光腔研磨技術

盧 杰

（重慶電子工程職業(yè)學院，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，然后在其內腔鍍金。為達到此要求，其鍍覆表面必須進行研磨，使基體表面粗糙度達到一定的要求后，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

隨著激光技術應用的日益廣泛，其反射能量的大小直接影響該激光產品的關鍵性能。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：在最終達到尺寸要求的工序前，對鍍覆層進行研磨拋光，使其達到一定的表面粗糙度要求，然后實施最終鍍覆。本文重點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

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過程，研磨工具是磨粒（粉)。磨粒按粒度的粗、中、細用硬脂、植物油、油酸、凡士林等，通過相應的制作工藝，將磨粒配成研磨膏，起到切削和潤滑作用。研磨時，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，當工件與研磨工具接觸并作相對移動和轉動時，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。研磨過程是一個機械加工過程，也是研磨膏滲入工件表面形成氧化易于切削的一個化學過程。由于每一磨粒在工件上的運動軌跡不重復，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 研磨能到達的精度

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

1.1.3 研磨的運動形式

（1）直線形：軌跡不能相互交錯，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，有利于提高研磨質量；（4）擺動式：適用于量具（刀口尺、四棱平尺）測量面的研磨，能達到高的直線度；（5）復合式：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，也可用動物油脂混合使用，其類型和應用范圍如下：

（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：主要用于硬質合金、玻璃、陶瓷和半導體；（3）氧化鉻研磨膏：主要用于精細拋光和非金屬類；（4）金剛石研磨膏：主要用于硬質合金。

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0.002mm，因此余量很小，一般在0.005～0.030mm之間。

2 激光腔研磨實例

2.1 案例技術要求

以激光測距機某關鍵部件激光腔為例，詳細介紹了其研磨工藝的要求及確定。該部件激光腔示意圖見圖1。

圖1 激光測距機關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，下半部分與其對稱。將上下部分安裝在一起，就形成一個激光腔。激光腔是激光測距機的關鍵部件，其內圓孔安裝激光棒，激光在該腔內進行發(fā)射，通過反射回激光的方式進行測距。激光發(fā)射的能量越強，測距距離就越大。因此，要求激光能量在腔內基本無損失（技術要求為99.9%)，腔內表面金屬穩(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)該實例要求，表面粗糙度為0.08μm，產量為小批量。因此采用鍍銀后用手工研磨的方式使表面達到0.08μm，然后鍍金達到表面粗糙度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，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，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）包裹動物皮進行研磨，這樣保證了在研磨過程中研磨工具對鍍金層表面不會有意外的劃傷，通過研磨能達到所需的表面粗糙度。研磨方式為交叉研磨方式，即研磨棒運動為45°方向交叉運行。

2.3 檢驗

研磨過程中，對其表面粗糙度進行樣板對照檢驗，不合格部分進行重點研磨。檢驗時，可將零件表面略為翻轉進行整面檢查。

3 結論

研磨是一種高精度的加工工藝，在機械加工中，是不可替代的加工方法，但其生產效率低，勞動強度大。研磨后，由于零件表面粗糙度高，表面附著顆粒細，需進行仔細清洗，工作量大，因此研磨適用于單件、小批量生產以及設備維修。

（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車中，與普通鋰電池配合使用，可使電動汽車連續(xù)行駛1000英里。該電池有三個特點：一是在世界上獨創(chuàng)了以流動的液體作為正極材料，電流與功率大，可以做到千、萬安培級；二是以鋁作為材料，解決了鋁的自腐問題，在世界上首次實現(xiàn)了鋁的大電流應用；三是不需要充電樁，僅僅需要加入含固體的電池水，可以不受時間和空間的限制。

海德魯AFM技術投入運行

挪威海德魯鋁業(yè)表示，公司投資8000萬挪威克朗（約8159萬人民幣）的新型可調節(jié)鑄錠模具（Adjustable Flexible Moulds，AFM）投入運行。AFM技術可以增加產品種類，適應更廣闊的市場空間。這種技術可以生產出新的幾何形狀鑄錠，同時鑄錠表面更加平整，免去加工企業(yè)再對鑄錠進行表面處理的工序。此外，這種技術可以降低生產時事故發(fā)生率和減少30%-40%的吊裝操作。

鎮(zhèn)江愛勵鋁業(yè)航空鋁板獲Nadcap認證

江蘇鎮(zhèn)江愛勵鋁業(yè)（Aleris）的航空鋁板獲得美國Nadcap認證。愛勵中國總裁John Zhu表示：“Nadcap認證代表鎮(zhèn)江工廠所產航空鋁板已經達到飛機制造所需的最高水平。從今年下半年開始，愛勵鎮(zhèn)江公司將立足亞太市場，供應全球航空用鋁板?！?/p>

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，學士，副教授，主要從事機械設計與工藝研究。

2014-05-10