本發(fā)明屬于超精密微細加工領(lǐng)域，具體涉及一種金屬空心微球制造方法。

背景技術(shù)：

精密球體是圓度儀、陀螺儀、軸承以及精密測量儀器中的重要元件。在靜電陀螺儀中，空心球形轉(zhuǎn)子是靜電陀螺儀的核心部件，它的品質(zhì)優(yōu)劣和精密程度是直接影響靜電陀螺整體精度（定位精度與導(dǎo)航精度）的重要因素，球形轉(zhuǎn)子在高速旋轉(zhuǎn)的工作狀態(tài)下能保證有較小的球度誤差和質(zhì)量不平衡量，球度誤差在0.05μm以下，表面粗糙度在25nm以下；在圓度儀等測量設(shè)備中，精密球體常作為精密測量的基準(zhǔn)；在慣性約束聚變研究中，空心微球（靶丸）是內(nèi)爆實驗、Z-pinch實驗和實現(xiàn)聚變點火的核心部件。因此，精密球面的加工無論是在現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域還是在精密工程領(lǐng)域都占有十分重要的地位。慣性約束聚變金屬靶丸（金屬空心微球）制備一般采用在有機材料制成的模芯球表面采用磁控濺射等鍍膜方式，再通過高溫降解掉模芯，獲得空心金屬微球，這種方法難以保證材料的密度、致密性等，從而影響金屬空心微球的使用性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服已有技術(shù)中，難以保證微球材料的密度、致密性，從而影響金屬空心微球的實用性能的不足，本發(fā)明提供一種金屬空心微球制造方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的金屬空心微球制造方法，其具體步驟如下：

a.采用金剛石車床車削加工圓柱端面內(nèi)半球面及陰陽接口結(jié)構(gòu)；

b.對內(nèi)半球面進行研磨拋光；

c.將有陰陽接口的內(nèi)半球面通過真空擴散連接成一整體；

d.采用金剛石車床車削加工第一外半球面；

e.利用外半球面專用夾具固定第一外半球面；

f.采用金剛石車床車削加工第二外半球面；

g.檢測壁厚及壁厚均勻性，并進行相應(yīng)處理；

h.對整個外球面進行研磨拋光。

所述步驟a中，內(nèi)半球面加工刀具幾何參數(shù)：前角γ₀ = 0°，后角α₀ >5°，主偏角κr >90°，副偏角κ′r >45°，刀尖圓弧半徑r_ε小于1μm。

所述步驟a中，在圓柱端面通過金剛石切削加工內(nèi)半球面同時加工陰陽接口，接口面表面粗糙度小于Ra10nm。

所述步驟b中，研具為圓柱形，研具半徑r與內(nèi)半球面半徑R滿足：R=0.707r，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圓度小于1μm。

所述步驟h中，加工外球面后需通過研磨加工，研具為圓柱形，研具半徑r’與外球面半徑R’滿足：r’=0.816R’，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圓度小于1μm。

所述步驟d、e中，外半球面加工刀具幾何參數(shù)：前角γ₀ = 0°，后角α₀ >5°，主偏角κr >90°，副偏角κ′r >0°，刀尖圓弧半徑r_ε小于1μm。

通過本發(fā)明方法制得的金屬空心微球的外徑?1mm~?10mm，壁厚100μm~200μm。

本發(fā)明的有益效果是：

1、通過金剛石車削方法，實現(xiàn)了金屬空心微球的內(nèi)半球面的加工；通過連接接口設(shè)計及尺寸公差的控制，實現(xiàn)兩內(nèi)半球面連接自動定心；

2、通過對金屬空心微球的內(nèi)半球面研磨，實現(xiàn)金屬空心微球表面粗糙度小于10nm，球度小于1μm；

3、通過真空擴散連接技術(shù)，實現(xiàn)兩半球面連接，連接界面不會引入其它雜質(zhì)，確保金屬空心微球成分一致。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中的接口結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中的擴散連接后樣件示意圖；

圖3為本發(fā)明中的加工完第一外半球面后樣件示意圖；

圖4為本發(fā)明中的真空吸附夾持已加工第一外半球面的樣品示意圖；

圖5為本發(fā)明加工的金屬空心微球結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

實施例1

圖1為本發(fā)明中的接口結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖1a、圖1b分別為陰陽接口結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為本發(fā)明中的擴散連接后樣件示意圖，圖3為本發(fā)明中的加工完第一外半球面后樣件示意圖，圖4為本發(fā)明中的真空吸附夾持已加工第一外半球面的樣品示意圖，圖5為本發(fā)明加工的金屬空心微球結(jié)構(gòu)示意圖。在圖1至圖5中制造外徑?2.0mm，壁厚200μm的金屬空心微球。金屬空心微球的材料采用紫銅，其制造過程如下：

a.采用金剛石車削加工圓柱端面內(nèi)半球面及陰陽接口結(jié)構(gòu)；

b.采用內(nèi)半球面研磨對內(nèi)半球面進行研磨拋光；

c.采用真空擴散連接將有陰陽接口的內(nèi)半球面連接成一整體；

d.采用金剛石車削加工第一外半球面，確保所加工外半球面球心與內(nèi)面同心；

e.利用外半球面專用夾具固定第一外半球面，采用金剛石車床車削加工第二外半球面；

f.通過無損檢測技術(shù)檢測壁厚及壁厚均勻性；

g.對壁厚處進行研磨；

h.通過四軸球體研磨對外球面進行研磨拋光；

所述步驟a中，內(nèi)半球面加工刀具幾何參數(shù)：前角γ₀ = 0°，后角α₀為6°，主偏角κr 為91°，副偏角κ′r 為46°，刀尖圓弧半徑r_ε為1μm。

所述步驟a中，在圓柱端面通過金剛石切削加工內(nèi)半球面同時加工陰陽接口，接口面表面粗糙度Ra9nm。

所述步驟b中，內(nèi)半球面研磨采用兩軸轉(zhuǎn)動，其中一軸做45°擺動的運動方式，研具為圓柱形，研具半徑r與內(nèi)半球面半徑R滿足：R=0.707r，研磨加工后表面粗糙度Ra10nm，圓度1μm。

所述步驟h中，加工外球面后需通過研磨加工，球面研磨采用四軸球體研磨技術(shù)，研具為圓柱形，研具半徑r’與外球面半徑R’滿足：r’=0.816R’，研磨加工后表面粗糙度小于Ra10nm，圓度小于1μm。

所述步驟d、e中，外半球面加工刀具幾何參數(shù)：前角γ₀ = 0°，后角α₀為6°，主偏角κr 為91°，副偏角κ′r 為1°，刀尖圓弧半徑r_ε為1μm。

實施例2

制造外徑?10.0mm，壁厚150μm的金屬空心微球。金屬空心微球的材料采用紫銅，其制造過程如下：

本實施例中的方法與實施例1相同，不同之處是

所述步驟a中，內(nèi)半球面加工刀具幾何參數(shù)：前角γ₀ = 0°，后角α₀為6°，主偏角κr 為95°，副偏角κ′r 為50°，刀尖圓弧半徑r_ε為2μm。