專利名稱：陶瓷量塊的加工工藝及其設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種陶瓷量塊的加工工藝及其設備。
背景技術：
隨著現代測量技術的發展，使得在某些較特殊環境和條件下的測量精度的要求比以前更高，特別是納米技術時代的到來，使得普通的鋼質量塊的應用受到限制，因此需要一種由比鋼的性能更好的材料來做量塊。基于此，兩種具有不同使用特點的材料制成的量塊應運而生。其中一種是硬質合金(即碳化鎢)制成的量塊，它具有較高的硬度。另一種是陶瓷(現在主要是氧化鋯(ZrO2))制成的量塊，它既具有較高的硬度，又具有較耐腐蝕性能，且不導磁。對于前者即硬質合金量塊，基本上可以采用和普通量塊相同的設備和方法來制造，而對于后者即陶瓷量塊，由陶瓷本身的物理性質原因，目前基本上不能采用和普通鋼質量塊相同的機械加工方法制造。因此陶瓷量塊的加工需要一套全新的加工方案。
大家知道，陶瓷是脆硬材料，由于它的硬度較高，韌性較差。因此，其加工難度很大，主要表現在加工周期長，量塊的尺寸和測量面的面形偏差要求很高、表面光潔度、粗糙度很難達到現行標準，表面化上嚴重廢品率很高，生產成本較大。另外，由于成套量塊中尺寸差異很大，因此還需要針對不同尺寸的量塊，采用不同的加工設備加工。以上這所有因素嚴重影響了陶瓷量塊的產品質量，也影響了陶瓷量塊的推廣應用。

發明內容
本發明的目的在于提供了一種能生產尺寸和測量面的面形偏差小，表面光潔度高、粗糙度小，廢品率低，生產成本低的陶瓷量塊加工工藝方法及其設備。
本發明的目的是這樣實現的，一種陶瓷量塊的加工工藝，陶瓷量塊的厚度為0.5-100毫米，該制造工藝包括a)陶瓷量塊毛坯的制取；b)以陶瓷量塊毛坯較大的面作為基準面，研磨該兩個面；c)以上述基準面為粘合面，將多塊毛坯膠合成長條狀上盤研磨另外四個側面；d)將陶瓷量塊的各個棱邊倒至0.3毫米或者倒圓；e)再次上盤，加工兩個工作面；f)手修兩個工作面，其特征在于，陶瓷量塊的研磨過程中所采用的磨料包括炭化硅、金剛石微粉、白剛玉微粉、紅寶石微粉等材料中的一種或一種以上的混合物質，磨料的粒度在90μ-0.2μ之間，將磨料混入采用蒸餾水、甘油或經過濾的肥皂液按一定比例所配制的乳化溶液中制成研磨液。
步驟(a)的陶瓷量塊毛坯為經過平面磨床磨過的長方體，該平面磨床的磨輪為采用金屬結合劑的金剛石磨輪，金剛石的粒度在150#-250#之間，濃度為100％。
步驟(b)是在單軸透鏡研磨機上用炭化硅或者金剛石磨輪等將兩面磨平，主軸轉速為150-300轉/分，平行度在0.02mm以內。
步驟(c)的過程可以手工加工，也可以采用工夾具在平面磨床上加工。
量塊毛坯的四側面均磨至成品要求的尺寸和公差，用金剛石微粉磨料W14或W50砂盤磨透，研磨液中金剛石微粉的重量百分比為6‰-10‰，主軸轉速為20-36轉/分，車間溫度為15℃-25℃。
步驟(d)采用W7散粒金剛石微粉磨料或W40-W14砂盤磨各個棱邊。
步驟(e)根據不同的量塊的測量厚度，分別采用下述上盤方法對于厚度在0.5-2毫米之間的量塊，在加工第一工作面時，將其尺寸放大，采用點膠的方法上盤，在第一面加工完以后，以第一工作面為基準面，采用光膠法上盤，然后磨至所需尺寸；對于厚度在2-4毫米之間的可直接采用I)的方法上盤，但不需放大尺寸；對于厚度在30-100毫米之間的量塊，可采用石膏澆注法上盤，一次上盤后兩面均可加工。
采用W40-W1的金剛石研磨液，主軸轉速為16-40轉/分，擺速為18-50轉/分；車間溫度為18℃-24℃。
步驟(f)采用白剛玉或紅寶石微粉W1-W0.2作為研磨液，采用分離器作為手修工具加工，車間溫度為20℃±1℃。
一種運用于陶瓷量塊的加工工藝的設備，包括磨床，磨盤，研磨機，工夾具和分離器，其特征在于，它的工夾具包括兩部分，工夾具1和工夾具2，工夾具1為保證角度所用，其A、B兩面為側面，A、B兩面所組成的二面角為90±1’；工夾具2為成盤時固定用；在工夾具1和2上開有安裝孔，用螺釘將工夾具1和2連接固定。
陶瓷量塊的加工工藝的設備的分離器為一圓柱形結構，在分離器上縱向開有若干個通孔用于放入量塊，在分離器的中心有一個突起，突起內開有一個孔，用于安裝頂針，在分離器和與它下面的磨盤間粘結有一層陶瓷板，使磨盤旋轉時，量塊跟隨分離器公轉運動的同時也作自轉運動，在量塊及分離器與磨盤間涂上研磨液。
精磨時采用的磨盤為經過煅打的45#鋼，在磨盤的磨面上開螺旋形槽。
手修的分離器的主軸轉速為5-10轉/分，擺速為6-12轉/分，磨盤可以由經過煅打的開螺旋形槽的45#鋼，或者由開菱形槽的純銅制成。
由于本發明采用了如上的加工工藝和設備，因此具有如下的優點1、生產的量塊的尺寸和測量面的面形偏差小，表面光潔度高、粗糙度小。本發明能夠依據不同的尺寸設計不同的上盤工具來提高陶瓷量塊的表面加工質量，2、廢品率低。
3、加工周期短，生產成本低。


圖1為本發明的工夾具的使用狀態圖；圖2為本發明的點膠的方法采用的粘結模示意圖；圖3為本發明的石膏上盤的主視圖；圖4為本發明的石膏上盤的俯視圖；圖5為本發明的手修時采用的分離器使用狀態圖；圖6為本發明的螺旋形槽的磨盤示意圖；圖7為本發明的菱形槽的磨盤示意圖。
具體實施例方式
實施例1實施例1公開了一種的尺寸為1mm×30mm×9mm陶瓷量塊的加工工藝及其設備，該陶瓷量塊的測量厚度為1mm，的工藝過程如下1、由于陶瓷量塊較薄，粘結應力的作用較大，容易產生很嚴重的變形，故加工第一工作面(30mm×9mm面)時，可將其厚度放大，由原來的1mm放大為2mm。取一個尺寸稍大于2mm×30mm×9mm的陶瓷量塊毛坯在采用金屬結合劑的金剛石磨輪的平面磨床上研磨，金剛石粒度為180#，濃度為100％。
2、然后以陶瓷量塊毛坯較大的面，即30mm×9mm的面作為基準面上盤，在單軸透鏡研磨機上用炭化硅、金剛石等磨料將30mm×9mm的兩面整平，主軸轉速為150～300轉/分。保證平行度達到0.02mm以內。
3、以上述基準面為粘合面，將多塊毛坯膠合成長條狀做另外四個側面，即兩個2mm×30mm的面和兩個2mm×9mm的面。采用如圖1所示的工夾具在平面磨床上加工。工夾具1為保證角度所用，其A、B兩面為側面。圖中A、B兩面所組成的二面角為90°±1′。將陶瓷量塊以上述4個側面中的任何一個放到工夾具1上的L型空檔內，膠合接觸面。然后用螺釘穿過安裝孔3將工夾具1和工夾具2連接固定。
4、將上述工夾具連帶量塊放到磨盤上加工，研磨液金剛石微粉的重量百分比為8‰，主軸的轉速為30轉/分，車間溫度為20℃，采用散粒金剛石微粉磨料W14。一個側面完成后，擰開螺釘，換另一個側面，將四個側面均磨至成品要求的尺寸和公差，這些側面以后將不再加工。
5、以下階段為精加工階段，首先將陶瓷量塊的各個棱邊倒至0.3毫米或倒成圓弧形，采用W7散粒金剛石微粉磨料磨。
6、接下來精磨量塊的工作表面。采用圖2所示的點膠方法上盤，磨盤采用45#鋼，上開有螺旋形槽。待第一作面加工好后，以第一工作面面為基準面，采用光膠法上盤，然后整盤將尺寸磨至所需尺寸即可；在這里主要采用W40～W14的金剛石研磨液加工，主軸轉速為16～40轉/分，擺速為18～50轉/分；車間帶有溫控設備，車間溫度為18℃-24℃。
7、接下來就是手修。由于量塊本身的特殊性，我們不可能一次達到所需的尺寸公差。采用白剛玉或紅寶石微粉W1～W0.2為研磨液，采用如圖5所示的分離器為工具加工，分離器為一圓柱形結構，在分離器上縱向開有若干個通孔10用于放入量塊4，在分離器的中心有一個突起，突起內開有一個孔，用于安裝頂針，在分離器和與它下面的純銅磨盤間涂有一層陶瓷板，使磨盤旋轉時，量塊的轉速與分離器的一致，在量塊與磨盤間涂上研磨液。分離器下的磨盤為開有菱形槽的純銅的盤，主軸轉速為5～10轉/分，擺速為6～12轉/分。此時車間帶有溫控設備，車間溫度為20℃±1℃。加工時，用頂針通過通孔12頂住分離器，轉動磨盤9，使量塊4跟隨分離器公轉的同時在通孔10內作自轉運動，由于純銅磨盤的粒度較均勻，使量塊表面被磨得非常光滑。
本發明的步驟6的上盤方法，因量塊尺寸的不同而不同，厚度在0.5毫米-2毫米間的可與實施例1的一致；厚度在2.0-4毫米之間的也可采用上述上盤方法，但無需放大尺寸；厚度在5-20的第一面可以直接粘膠上盤，第二面采用光膠法上盤；厚度在30-100的量塊可以采用如圖3和圖4所示的石膏澆注法上盤，一次上盤后兩面均可加工。
采用本加工方案可以解決薄量塊加工時產生的變形和超厚塊上盤困難的問題，同時量塊表面質量也能達到很好的等級。
除此之外，依據本發明專利權利要求書的其他實施方式也落入本專利的保護范圍之內。
權利要求
1.一種陶瓷量塊的加工工藝，陶瓷量塊的厚度為0.5-100毫米，該制造工藝包括a)陶瓷量塊毛坯的制取；b)以陶瓷量塊毛坯較大的面作為基準面，研磨該兩個面；c)以上述基準面為粘合面，將多塊毛坯膠合成長條狀上盤研磨另外四個側面；d)將陶瓷量塊的各個棱邊倒至0.3毫米或者倒圓；e)再次上盤，加工兩個工作面；f)手修兩個工作面，其特征在于，陶瓷量塊的研磨過程中所采用的磨料包括炭化硅、金剛石微粉、白剛玉微粉、紅寶石微粉等材料中的一種或一種以上的混合物質，磨料的粒度在90μ-0.2μ之間，將磨料混入采用蒸餾水、甘油或經過濾的肥皂液按一定比例所配制的乳化溶液中制成研磨液。
2.如權利要求1所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，步驟(a)的陶瓷量塊毛坯為經過平面磨床磨過的長方體，該平面磨床的磨輪為采用金屬結合劑的金剛石磨輪，金剛石的粒度在150#-250#之間，濃度為100％。
3.如權利要求1所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，步驟(b)是在單軸透鏡研磨機上用炭化硅或者金剛石磨輪等將兩面磨平，主軸轉速為150-300轉/分，平行度在0.02mm以內。
4.如權利要求1所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，步驟(c)的過程可以于工加工，也可以采用工夾具在平面磨床上加工。
5.如權利要求4所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，量塊毛坯的四側面均磨至成品要求的尺寸和公差，用金剛石微粉磨料W14或W50砂盤磨透，研磨液中金剛石微粉的重量百分比為6％-10％，主軸轉速為20-36轉/分，車間溫度為15℃-25℃。
6.如權利要求1所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，步驟(d)采用W7散粒金剛石微粉磨料或W40-W14砂盤磨各個棱邊。
7.如權利要求1所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，步驟(e)根據不同的量塊的測量厚度，分別采用下述的上盤方法對于厚度在0.5-2毫米之間的量塊，在加工第一工作面時，將其尺寸放大，采用點膠的方法上盤，在第一面加工完以后，以第一工作面為基準面，采用光膠法上盤，然后磨至所需尺寸；對于厚度在2-4毫米之間的可直接采用I)的方法上盤，但不需放大尺寸；對于厚度在30-100毫米之間的量塊，可采用石膏澆注法上盤，一次上盤后兩面均可加工。
8.如權利要求7所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，采用W40-W1的金剛石研磨液，主軸轉速為16-40轉/分，擺速為18-50轉/分；車間溫度為18℃-24℃。
9.如權利要求1所述的陶瓷量塊的加工工藝，其進一步特征在于，步驟(f)采用白剛玉或紅寶石微粉W1-W0.2作為研磨液，采用分離器作為手修工具加工，車間溫度為20℃±1℃。
10.一種運用于權利要求1-9中任何一項所述的陶瓷量塊的加工工藝的設備，包括磨床，磨盤，研磨機，工夾具，分離器，其特征在于，它的工夾具包括兩部分，工夾具1和工夾具2，工夾具1為保證角度所用，其A、B兩面為側面，A、B兩面所組成的二面角為90±1’；工夾具2為成盤時固定用；在工夾具1和2上開有安裝孔，用螺釘將工夾具1和2連接固定。
11.如權利要求10所述的陶瓷量塊的加工工藝的設備，其進一步特征在于，所述分離器為一圓柱形結構，在分離器上縱向開有若干個通孔用于放入量塊，在分離器的中心有一個突起，突起內開有一個孔，用于安裝頂針，在分離器和與它下面的磨盤間粘結有一層陶瓷板，使磨盤旋轉時量塊將在跟隨分離器作公轉運動的同時，也作自轉運動，在量塊及分離器與磨盤間涂上研磨液。
12.如權利要求11所述的陶瓷量塊的加工工藝的設備，其進一步特征在于，精磨時采用的磨盤為經過煅打的45#鋼，在磨盤的磨面上開螺旋形槽。
13.如權利要求12所述的陶瓷量塊的加工工藝的設備，其進一步特征在于，手修的分離器的主軸轉速為5-10轉/分，擺速為6-12轉/分，磨盤可以由經過煅打的開螺旋形槽的45#鋼，或者由開有菱形槽的純銅制成。
全文摘要
本發明涉及一種陶瓷量塊的加工工藝及其設備，該工藝包括a)陶瓷量塊毛坯的制取；b)以陶瓷量塊毛坯較大的面作為基準面，研磨該兩個面；c)以上述基準面為粘合面，將多塊毛坯膠合成長條狀上盤研磨四個側面；d)將陶瓷量塊的各個棱邊倒至0.3毫米或者倒圓；e)再次上盤加工兩個工作面；f)手修兩個工作面，其特征在于，陶瓷量塊的研磨過程中所采用的磨料包括炭化硅、金剛石微粉、白剛玉微粉、紅寶石微粉等材料，磨料的粒度在90μ－0.2μ間，將磨料混入采用蒸餾水、甘油或經過濾的肥皂液按一定比例所配制的乳化溶液中制成研磨液，本發明還提供了陶瓷量塊加工設備。
文檔編號B24B7/20GK1394730SQ0111332
公開日2003年2月5日 申請日期2001年7月11日 優先權日2001年7月11日
發明者方挺, 朱建生, 徐祥安, 宗梅躍 申請人:上海泛聯科技股份有限公司