技術領域

本發明涉及硬脆材料超精密加工技術領域，具體為一種硬脆材料小孔超精密加工方法。

背景技術

隨著硬脆材料零部件在電子通訊、航空航天、國防工業、醫療器械等領域的廣泛應用，并且系統的關鍵零部件正逐步向微型化、精密化方向發展，對硬脆難加工材料如鐵氧體陶瓷、碳化硅、氧化鋯、碳纖維復合材料等零部件上直徑小于4mm的小孔超精密加工也越來越困難。為解決硬脆材料小孔超精密加工的技術難題，新的加工方法不斷被探索。

小孔的超精密加工方法可分為機械加工、特種加工和復合加工三大類。機械加工主要包括鉆削加工、磨削加工、研磨加工、磨料流加工。特種加工主要包括電火花加工、電化學加工、離子束加工、激光加工、超聲波加工、電成形加工、水噴射加工、輻射腐蝕加工等方法。復合加工是指將兩種或兩種以上的工藝方法進行組合而形成的新的加工方法，主要包括超聲-電解復合加工、超聲-鉆削復合加工、超聲-研磨復合加工、電解-研磨復合加工、電解-電火花復合加工、激光-電解復合加工、激光-電火花復合加工。

目前，硬脆材料小孔的加工主要以機械加工為主，其優點是加工效率高、不受材料導電性限制等，但傳統的機械加工是以工件固定、刀具移動的方式來完成小孔加工的，對于精度要求高的小孔來說，需要進一步進行珩磨或研磨來保證尺寸精度和表面質量，這就大大降低了加工效率，并增加了加工成本。因此急需從加工方法來解決硬脆材料小孔的超精密加工問題。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種硬脆材料小孔超精密加工方法，通過一次下刀就能夠完成小孔的超精密加工，加工效率高，精度高。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種硬脆材料小孔超精密加工方法，包括如下步驟，

步驟1，將電鍍金剛石刀具同軸固定在高精度氣體靜壓主軸上，將被加工工件固定在工件夾具上；所述的工件夾具固定在高精度氣體靜壓轉臺上，高精度氣體靜壓轉臺安裝在橫向氣體靜壓導軌副上；

步驟2，通過高精度氣體靜壓轉臺帶動被加工工件低速旋轉；

步驟3，通過高精度氣體靜壓主軸帶動電鍍金剛石刀具高速旋轉，并向下移動下刀到被加工工件的毛坯孔中；

步驟4，通過橫向氣體靜壓導軌副經高精度氣體靜壓轉臺帶動被加工工件橫向移動進行擴孔；

步驟5，擴孔達到小孔的設計要求后，保持電鍍金剛石刀具與孔壁的接觸，通過高精度氣體靜壓主軸帶動電鍍金剛石刀具向上移動提刀，提刀的同時對孔壁進行修整，完成硬脆材料小孔超精密加工。

優選的，步驟3中，低速旋轉的被加工工件和高速旋轉的電鍍金剛石刀具的旋轉方向相反，且轉速比為1：(1000-1500)。

優選的，步驟3中，電鍍金剛石刀具的直徑小于毛坯孔的直徑，毛坯孔的直徑小于小孔的設計直徑。

優選的，步驟3中，通過調節高精度氣體靜壓主軸的高度，調節電鍍金剛石刀具進入毛坯孔的深度，用于加工出不同深度的小孔。

優選的，所述的工件夾具通過夾具連接板固定在高精度氣體靜壓轉臺上，高精度氣體靜壓轉臺通過下方設置的轉臺驅動裝置安裝在橫向氣體靜壓導軌副上。

進一步，所述高精度氣體靜壓轉臺通過兩方面進行調節，一方面通過轉臺驅動裝置中的力矩電機驅動轉臺實現旋轉功能，另一方面通過轉臺驅動裝置中的編碼器控制轉臺的旋轉角度。

優選的，所述電鍍金剛石刀具端部為電鍍的金剛石顆粒，金剛石顆粒磨削被加工工件。

優選的，所述的高精度氣體靜壓主軸上設置在上下移動的升降機構上。

與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：

本發明通過高精度氣體靜壓轉臺帶動被加工工件旋轉，從而能夠加工出形狀精度高的小孔；加工時，電鍍金剛石刀具高速旋轉，高精度氣體靜壓轉臺低速旋轉，兩者旋轉方向相反，通過橫向氣體靜壓導軌的向左或向右移動，從而實現硬脆材料小孔的超精密加工。本發明能實現硬脆材料小孔很高的加工精度和加工效率，并具有鉆磨復合加工的特點。

進一步的，當低速旋轉的被加工工件和高速旋轉的電鍍金剛石刀具的旋轉方向相反，且轉速比為1：(1000-1500)時，可得到較高的切削速度，并能獲得高的加工表面質量，達到精密磨削的加工標準。

進一步的，通過調節高速氣體靜壓主軸的高度，可改變小孔加工的深度，從而能夠加工出不同深度的小孔。

進一步的，通過橫向氣體靜壓導軌副帶動被加工工件向左或向右移動，從而能夠加工出不同直徑尺寸的小孔。

附圖說明