半(ban)球諧振陀螺由半(ban)球諧振子、激(ji)勵(li)罩(zhao)、敏感基座(zuo)三(san)部(bu)分組成(cheng)，均由高品質因數(shu)的(de)熔融石英材料超精密加工而成(cheng)，并(bing)在表面進(jin)行金(jin)屬化處理。將半(ban)球諧振子、靜(jing)電激(ji)勵(li)罩(zhao)、敏感基座(zuo)精密裝(zhuang)配焊接在一(yi)(yi)(yi)起，密封(feng)在一(yi)(yi)(yi)個高真空(kong)的(de)容器(qi)中，形成(cheng)一(yi)(yi)(yi)個完整(zheng)而獨(du)立(li)的(de)角度或角速度傳感器(qi)。其結(jie)構如(ru)圖1、圖2所示。
圖1 傳統半球(qiu)諧振(zhen)陀螺結(jie)(jie)構(gou)(gou) 圖2 新型半球(qiu)諧振(zhen)陀螺結(jie)(jie)構(gou)(gou)
半球諧振子作為陀螺的敏感部件，是半球諧振陀螺的核心，其加工面形精度、位置精度和表面質量是影響半球諧振陀螺精度和性能的最關鍵因素。半球諧振子加工精度越高，越接近理想諧振子狀態，陀螺精度越高。半球諧振子材料為熔融石英材料，形狀為帶有中心支撐桿的半球形薄壁殼體，直徑一般為φ15～60mm，壁厚一般為0.3～1.1mm，面形精度＜0.5μm，內外球同心度＜0.5μm，表面粗糙度Ra＜0.025μm，品質因數Q值高于107。異形球面半球諧振子的面形精度和內外球面同心度要求高，精度達亞微米級，且由于石英玻璃材料硬脆，加工易崩邊、裂紋、碎裂，加工工藝特殊，常規球面光學元件加工方法不能適用，合格率很低，加工難度很大，一直以來都是制約半球諧振陀螺發展的瓶頸。圖3為石英半球諧振子零件。
圖3 石英半球諧(xie)振子（鍍膜前后）
2.1國外現狀
國(guo)(guo)外從事半球諧(xie)振陀(tuo)螺(luo)研究主要(yao)集(ji)中在美國(guo)(guo)、俄羅(luo)斯(si)和(he)法(fa)國(guo)(guo)。美國(guo)(guo)是(shi)最早研制半球諧(xie)振陀(tuo)螺(luo)的(de)(de)國(guo)(guo)家(jia)，經歷(li)(li)了較長歷(li)(li)程(cheng)，技術成(cheng)熟，并在空間(jian)和(he)導(dao)彈等(deng)高精度(du)制導(dao)系統(tong)中得(de)到成(cheng)功應(ying)用，代表(biao)著半球諧(xie)振陀(tuo)螺(luo)的(de)(de)世(shi)界先(xian)進水平。俄羅(luo)斯(si)、法(fa)國(guo)(guo)、英國(guo)(guo)、日本(ben)等(deng)國(guo)(guo)家(jia)也(ye)先(xian)后投入力量開展(zhan)研究，俄羅(luo)斯(si)、法(fa)國(guo)(guo)已取得(de)明顯(xian)效(xiao)果，其他國(guo)(guo)家(jia)基本(ben)處于探索(suo)階段。目前，半球諧(xie)振陀(tuo)螺(luo)正(zheng)朝著高精度(du)、系統(tong)型(xing)號多樣化(hua)、系統(tong)應(ying)用多樣化(hua)、小體(ti)積與微型(xing)化(hua)、抗輻(fu)射等(deng)方向發(fa)(fa)展(zhan)。半球諧(xie)振陀(tuo)螺(luo)發(fa)(fa)展(zhan)歷(li)(li)程(cheng)參見圖(tu)4。
圖(tu)4 半球諧振陀螺發展歷程
半球諧(xie)振(zhen)陀螺(luo)的基本理論由英(ying)國(guo)物(wu)理學家布萊恩于1890年提(ti)出。美(mei)國(guo)通用(yong)汽(qi)車(che)公司(si)的Boston實驗室在20世紀(ji)60年代(dai)中(zhong)期(qi)對其數學推導(dao)進行(xing)了驗證(zheng)，1982年通用(yong)汽(qi)車(che)公司(si)Delco系統工(gong)作(zuo)部開發(fa)成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)(gong)第一(yi)個HRG慣性導(dao)航(hang)(hang)系統。被利頓(dun)公司(si)收購后（現屬(shu)于美(mei)國(guo)Northrop Grumman公司(si)），HRG得到(dao)進一(yi)步發(fa)展。自1996年首(shou)次在NEAR衛星應用(yong)后，已超過100多(duo)套慣導(dao)系統成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)(gong)應用(yong)在空(kong)間飛行(xing)器導(dao)航(hang)(hang)、戰(zhan)術導(dao)彈(dan)導(dao)航(hang)(hang)、衛星姿態控制及深空(kong)探(tan)測等任務中(zhong)，累計空(kong)間飛行(xing)2500萬小時無失效，任務成(cheng)(cheng)(cheng)功(gong)(gong)率100%。半球諧(xie)振(zhen)陀螺(luo)的高可靠性、長壽命和連續工(gong)作(zuo)等特點(dian)得到(dao)了充分展示(shi)。圖5所示(shi)為美(mei)國(guo)Northrop Grumman公司(si)生(sheng)產的半球諧(xie)振(zhen)陀螺(luo)。
圖(tu)5 美國NorthropGrumman公司半球諧振陀螺
由(you)于半球(qiu)諧振陀螺的發(fa)展前景，美國(guo)正(zheng)在大力研(yan)制(zhi)新一(yi)代微型(xing)化HRG的研(yan)究。Northrop Grumman公司2012年研(yan)制(zhi)的新一(yi)代微型(xing)半球(qiu)諧振陀螺儀(yi)（mHRG），直(zhi)徑35mm，重(zhong)量113.4g，零偏穩定性(xing)達(da)到0.00035°/h。美國猶他大學還開展了微半球諧振陀螺（μHRG）研究，現處于實驗室研究階段。μHRG利用MEMS制造工藝制作帶集成電極的3D半球結構，半球殼體由SiO2材料制成，直徑500μm，品質因數20000，有望實現半球陀螺儀的批量生產，將大大降低制造成本，縮小體積。圖6為μHRG原理結構圖。
圖(tu)6 μHRG原理結構圖(tu)
俄(e)羅斯在(zai)20世紀80年代開始對固(gu)體波動陀螺進行(xing)了(le)系統的(de)理論與試驗研究(jiu)，在(zai)HRG結構設計、信號處理、調平技術等方面俄(e)羅斯處于比較(jiao)領先地(di)位。近年來(lai)隨著俄(e)羅斯航(hang)天工(gong)業的(de)復蘇，又(you)開始加緊(jin)半球諧振陀螺的(de)研究(jiu)，研制(zhi)工(gong)作取得很大進展(zhan)。俄(e)羅斯拉明斯克儀器制(zhi)造設計局早期研制(zhi)直徑100mm的(de)HRG，20世紀90年代又(you)開發了(le)直徑50mm的(de)HRG，其隨機漂移達(da)到0.005～0.01°/h，工作(zuo)壽命為20萬小時，準(zhun)備在(zai)武器裝備中使用。俄(e)羅(luo)斯(si)斯(si)米(mi)亞斯(si)梅吉科(ke)科(ke)研生產所開發了直徑 30mm的(de)(de)HRG，并具有獨特的(de)(de)諧振子調平技術，隨機漂(piao)移達(da)到(dao)0.01°/h，成本(ben)比激光陀螺(luo)低5倍，將應用(yong)于石油勘探(tan)和(he)鉆井領域。俄(e)羅斯生產的半球諧振陀螺(luo)及組合見圖(tu)7。
圖7 俄羅(luo)斯半球(qiu)諧振陀(tuo)螺(luo)及組合(he)
歐洲慣性導(dao)航系統制(zhi)造集團的法國(guo)SAGEM防務(wu)公司致力于半球(qiu)諧(xie)振陀(tuo)螺技(ji)術研究，得(de)到法國(guo)空間局和(he)防御局的支持(chi)，生產的0.1～1.0°/h戰術級(ji)半球諧(xie)振陀螺在航空領域大量應用，優于0.01°/h的(de)慣導(dao)級(ji)半球(qiu)諧振陀螺將應用于(yu)通訊和(he)地球(qiu)觀測(ce)衛星等空間(jian)領域。圖8為SAGEM公司(si)半球(qiu)諧振子及半球(qiu)諧振陀螺。
圖8 法國Sagem公司半(ban)球諧振(zhen)子和半(ban)球諧振(zhen)陀螺HRG
2.2國內現狀
我國(guo)(guo)對半(ban)球(qiu)(qiu)諧(xie)(xie)振陀(tuo)(tuo)螺的研(yan)(yan)究(jiu)始于1987年，航(hang)天13所、兵器205所、中電(dian)26所，以及北航(hang)、東北大學、南航(hang)等多家(jia)單位在追蹤國(guo)(guo)外半(ban)球(qiu)(qiu)諧(xie)(xie)振陀(tuo)(tuo)螺研(yan)(yan)究(jiu)進展的基礎(chu)上，組織科研(yan)(yan)力(li)量積極開展半(ban)球(qiu)(qiu)諧(xie)(xie)振陀(tuo)(tuo)螺研(yan)(yan)究(jiu)，對半(ban)球(qiu)(qiu)諧(xie)(xie)振陀(tuo)(tuo)螺理論(lun)、加工(gong)技(ji)術、信號處理等進行了(le)不同(tong)側重(zhong)的研(yan)(yan)究(jiu)，到(dao)90年代初期，國(guo)(guo)內(nei)HRG研(yan)(yan)究(jiu)取得了(le)一(yi)系列階段(duan)性(xing)成果，在理論(lun)研(yan)(yan)究(jiu)和(he)產品研(yan)(yan)制(zhi)上都取得實質性(xing)進展。受1994 年美國(guo)(guo)利頓(dun)(dun)公司(si)收購 Delco公司(si)的影響，國(guo)(guo)內(nei)多數科研(yan)(yan)單位對半(ban)球(qiu)(qiu)諧(xie)(xie)振陀(tuo)(tuo)螺的發展產生疑問，相關(guan)研(yan)(yan)究(jiu)工(gong)作處于停頓(dun)(dun)狀態。1997年后，由于長壽(shou)命空間(jian)領域任務需求(qiu)，我國(guo)(guo)又加緊了(le)HRG技(ji)術研(yan)(yan)究(jiu)，力(li)求(qiu)盡快(kuai)研(yan)(yan)究(jiu)出中國(guo)(guo)的半(ban)球(qiu)(qiu)諧(xie)(xie)振陀(tuo)(tuo)螺。
航(hang)天科技集團公司13所(suo)于1990年開始HRG研(yan)究工作(zuo)，1996年完(wan)成2只HRG樣機研(yan)制，并進行了相關測試(shi)。
圖9 航天13所研制的HRG樣機
中國電子科技集團公司26所，通過技術與人才引進，“十五”期間，在直徑60mm的HRG制作工藝上取得突破，研制成功高性能樣機，目前主要開發直徑30mm的HRG。中電26所經過20多年的研究努力，現已建成一條半球諧振陀螺研制線，擁有高精度加工和檢測設備、鍍膜設備、調平設備和陀螺測試設備，在半球諧振子加工、化學拋光、離子束調平、電極鍍膜、真空封裝、靜電激勵、電容檢測、相位誤差控制等關鍵技術上取得突破，半球諧振子加工內外球同心度≤0.1μm，品質因數高于600萬，陀螺儀隨機漂移達到 10-3 °/h量級，正在向10-4 °/h量(liang)級努力。2013年8月21日(ri)，中電26所研制的HRG在實踐九號衛星上(shang)搭載試驗(yan)，成功驗(yan)證(zheng)了其空間(jian)適應能(neng)力；2017年2月14日(ri)在我國通信(xin)技術(shu)試驗(yan)衛星二號上(shang)成功實現(xian)首次應用(yong)。
圖10 中電(dian)26所半球諧振子和姿(zi)態敏感器
航天科技集團公司(si)803所2011年成(cheng)立了研發團隊，歷經6年研制成(cheng)功(gong)半球諧振陀螺組合，并于2017年2月14日實(shi)現在(zai)我(wo)國通信(xin)技術試驗(yan)衛(wei)星二號上(shang)正(zheng)式在(zai)軌使(shi)用(yong)，實(shi)現了首飛成(cheng)功(gong)。
此(ci)外，國(guo)內部分高校也開(kai)(kai)展(zhan)了(le)(le)(le)半球諧振(zhen)陀(tuo)螺(luo)理論和(he)加工方法研(yan)究(jiu)。其中，北京(jing)航(hang)空(kong)航(hang)天大(da)(da)學(xue)(xue)、南京(jing)航(hang)空(kong)航(hang)天大(da)(da)學(xue)(xue)、東北大(da)(da)學(xue)(xue)、國(guo)防科(ke)技(ji)(ji)大(da)(da)學(xue)(xue)、長春理工大(da)(da)學(xue)(xue)、哈爾濱(bin)工程大(da)(da)學(xue)(xue)、重慶大(da)(da)學(xue)(xue)等從(cong)理論上對半球諧振(zhen)子參數設計和(he)振(zhen)動模型、陀(tuo)螺(luo)動態特性等問題進行了(le)(le)(le)分析，哈爾濱(bin)工業大(da)(da)學(xue)(xue)等單位開(kai)(kai)展(zhan)了(le)(le)(le)半球諧振(zhen)子超精密(mi)加工及裝備(bei)技(ji)(ji)術研(yan)究(jiu)，均取得了(le)(le)(le)一(yi)定成果。
表1 國內外半球諧振陀螺性能對比
國家 | 美(mei)國 | 俄羅(luo)斯 | 法國(guo) | 中國 |
零(ling)偏(pian)穩定性（0/h） | 0.005～0.0005 | 0.005～0.01 | 0.01～0.1 | 10-3量級 |
工(gong)作壽命（年） | 15 | ＞7 | ＞7 | — |
應用 | NEAR、A2100、哈(ha)勃等 | 通訊衛星 | 戰術應用 | 通(tong)信試驗(yan)衛星(xing)二號(hao) |
公(gong)司 | Northrop Grumman | Medic | SAGEM | 中電26所(suo) |
石英諧振子形狀復雜，加工難(nan)度(du)非常(chang)大，國內外的研究單位對諧振子制造工藝(yi)，特(te)別是諧振子超精密加工工藝(yi)采取(qu)了高度(du)保密措施，很少(shao)有公開文獻(xian)報(bao)道(dao)，因此對半球(qiu)諧振子制造工藝(yi)的分析不一(yi)定(ding)準(zhun)確，僅供參考(kao)。
半球諧振子(zi)零(ling)件制造過程主要(yao)包括(kuo)：毛坯成型、精密磨(mo)削、研磨(mo)拋光、化學(xue)腐蝕、質量調平(ping)、表面鍍膜等。
（1） 毛坯成型：
1） 球面銑磨成型
針對硬脆材料石英玻璃，使用(yong)固(gu)結磨(mo)粒金剛(gang)石砂(sha)輪，采(cai)用(yong)范成法(fa)球(qiu)面(mian)銑(xian)磨(mo)原理(li)，在機床(chuang)上加(jia)工(gong)成型(xing)(xing)半球(qiu)諧振(zhen)子(zi)的內外(wai)球(qiu)面(mian)。由于半球(qiu)諧振(zhen)子(zi)零件中心(xin)帶有支撐桿(gan)(gan)，形狀復雜，金剛(gang)石砂(sha)輪需要設計成特殊的圓(yuan)筒形，避免(mian)加(jia)工(gong)中與支撐桿(gan)(gan)產生干涉，圖11為國(guo)外(wai)諧振(zhen)子(zi)銑(xian)磨(mo)成型(xing)(xing)工(gong)藝方法(fa)。
圖11 半球(qiu)諧振子球(qiu)面銑(xian)磨成(cheng)型二種工(gong)藝方(fang)法(fa)
1） 超聲振動磨削成型(xing)
近年來(lai)隨著(zhu)技(ji)術發展，超(chao)聲(sheng)(sheng)振動(dong)(dong)(dong)輔(fu)助磨削(xue)(xue)技(ji)術已(yi)成為復雜結構硬脆(cui)光學(xue)材料加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)的有效(xiao)(xiao)和(he)成熟工(gong)(gong)(gong)藝方法。超(chao)聲(sheng)(sheng)振動(dong)(dong)(dong)輔(fu)助磨削(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)是將(jiang)超(chao)聲(sheng)(sheng)振動(dong)(dong)(dong)施加(jia)(jia)(jia)于旋轉的磨削(xue)(xue)工(gong)(gong)(gong)具上，在超(chao)聲(sheng)(sheng)振動(dong)(dong)(dong)的高(gao)(gao)(gao)頻侵蝕與空化雙重作(zuo)用下，使加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)區(qu)的材料得(de)到弱(ruo)化，并可有效(xiao)(xiao)抑(yi)制砂輪堵塞(sai)，顯(xian)著(zhu)減小磨削(xue)(xue)力(li)、降低磨削(xue)(xue)區(qu)溫度、減輕(qing)工(gong)(gong)(gong)件(jian)的變形與表面(mian)損傷(shang)，從而(er)實現高(gao)(gao)(gao)效(xiao)(xiao)率、高(gao)(gao)(gao)精(jing)度、低損傷(shang)的材料去除。與普通(tong)磨削(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)方法相比，超(chao)聲(sheng)(sheng)振動(dong)(dong)(dong)輔(fu)助磨削(xue)(xue)加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)效(xiao)(xiao)率可提(ti)高(gao)(gao)(gao)5～10倍，加(jia)(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)表面(mian)質量提(ti)高(gao)(gao)(gao)30%～50%。
半球(qiu)諧振(zhen)子超聲振(zhen)動(dong)輔助磨削加(jia)工，使(shi)用電鍍(du)或固結(jie)磨料的(de)小球(qiu)頭金(jin)剛石砂輪，在超聲振(zhen)動(dong)復合加(jia)工中心上，按照編(bian)程好的(de)球(qiu)面軌跡進行(xing)加(jia)工成型。
（1） 精密磨(mo)削
在高(gao)精度坐(zuo)標磨(mo)床上，使用固結磨(mo)粒金剛石(shi)小球頭砂(sha)(sha)輪，進行(xing)點接(jie)觸磨(mo)削(xue)精密(mi)加工(gong)(gong)，減小毛坯成(cheng)型加工(gong)(gong)中形(xing)(xing)成(cheng)的表(biao)面破壞層（凸凹層和(he)裂紋(wen)層）。為提高(gao)加工(gong)(gong)面形(xing)(xing)精度和(he)表(biao)面質(zhi)量，一(yi)(yi)般使用微粉級粒度的金剛石(shi)砂(sha)(sha)輪，因此必須解決金剛石(shi)砂(sha)(sha)輪在位修整和(he)修銳、砂(sha)(sha)輪對刀和(he)磨(mo)損(sun)補(bu)償等工(gong)(gong)藝問題(ti)，此外(wai)為保證(zheng)半球諧振子(zi)內外(wai)球面同心度等形(xing)(xing)狀(zhuang)和(he)位置(zhi)加工(gong)(gong)精度的要求，應一(yi)(yi)次裝夾(jia)完成(cheng)各關鍵(jian)部位的加工(gong)(gong)。加工(gong)(gong)示意圖(tu)(tu)見圖(tu)(tu)12所示。
圖(tu)12 半球諧(xie)振子(zi)精密磨削加工
（1） 研(yan)磨(mo)拋光
針對石英材料(liao)一(yi)般使用(yong)剛玉、氧化(hua)鈰等散粒磨(mo)(mo)料(liao)進行研(yan)磨(mo)(mo)拋光(guang)。研(yan)磨(mo)(mo)拋光(guang)加(jia)(jia)工精(jing)度(du)主要由工件與研(yan)具間的接觸(chu)性質(zhi)(zhi)和(he)壓(ya)力特性，以及相對運動軌跡等因素決定，是一(yi)種(zhong)進化(hua)加(jia)(jia)工方法，材料(liao)表面微量去(qu)除，能夠進一(yi)步提高(gao)半球諧振(zhen)子零件的尺寸精(jing)度(du)、面形精(jing)度(du)和(he)部(bu)分位置精(jing)度(du),降低表面粗糙度(du)值(zhi)，減小加(jia)(jia)工表面變質(zhi)(zhi)層(ceng)。
（2） 化(hua)學腐蝕
石(shi)(shi)英(ying)諧(xie)振(zhen)子經過磨削、研磨拋光等(deng)機械加工后，諧(xie)振(zhen)子表(biao)面(mian)仍然(ran)存在著一定深度的加工變(bian)質(zhi)層，對諧(xie)振(zhen)子鍍膜、品質(zhi)因數和頻差等(deng)產生嚴重影響。石(shi)(shi)英(ying)諧(xie)振(zhen)子采用氫氟酸化學腐蝕工藝(yi)，消(xiao)除(chu)機械加工表(biao)面(mian)缺(que)陷。
（3） 質(zhi)量調平
為(wei)滿足石英諧(xie)(xie)振子(zi)(zi)(zi)(zi)的頻差(cha)要求，提(ti)高陀螺儀精度，需通過調平工藝(yi)(yi)去除(chu)諧(xie)(xie)振子(zi)(zi)(zi)(zi)表面多余質量，補(bu)償球面殼(ke)體(ti)的非均勻性偏差(cha)，盡(jin)量達(da)到理想(xiang)諧(xie)(xie)振子(zi)(zi)(zi)(zi)狀態。諧(xie)(xie)振子(zi)(zi)(zi)(zi)質量調平工藝(yi)(yi)主要有：機械去重(zhong)調平、激(ji)光去重(zhong)調平、化(hua)學腐蝕(shi)和(he)(he)離子(zi)(zi)(zi)(zi)束刻(ke)(ke)蝕(shi)調平。離子(zi)(zi)(zi)(zi)束刻(ke)(ke)蝕(shi)調平方法，為(wei)原子(zi)(zi)(zi)(zi)量級無應(ying)力去除(chu)，調平精度高，對材料表面和(he)(he)深層結(jie)構影響(xiang)小，被(bei)普遍采用。
（4） 表面(mian)鍍膜(mo)
石英諧振(zhen)子表面使用磁(ci)控濺(jian)射等工(gong)藝方(fang)法鍍(du)(du)鉻膜(mo)和金膜(mo)。為保(bao)證石英諧振(zhen)子的品質因數(shu)Q值要求，需提高(gao)鍍(du)(du)膜(mo)層均勻(yun)性（膜(mo)層均勻(yun)性優(you)于3%），降低(di)膜(mo)層殘余應力，此外還要滿(man)足(zu)膜(mo)層電阻率要求。
圖13 諧振子表面(mian)磁(ci)控濺射鍍膜
作為一種(zhong)新(xin)型高(gao)精(jing)(jing)度、高(gao)可靠性(xing)(xing)陀(tuo)螺(luo)，半球諧振(zhen)(zhen)陀(tuo)螺(luo)具有非常優(you)越(yue)的特性(xing)(xing)和廣闊應(ying)用前(qian)景。目(mu)前(qian)，我(wo)國(guo)(guo)(guo)半球諧振(zhen)(zhen)陀(tuo)螺(luo)研究尚處于(yu)探索(suo)階段，與國(guo)(guo)(guo)外先進(jin)水(shui)平(ping)差距(ju)還很大(da)，我(wo)們(men)應(ying)把握慣(guan)性(xing)(xing)技術發展機遇，加(jia)大(da)研發投入，加(jia)強自主(zhu)創新(xin)，密(mi)切設(she)計(ji)與工(gong)藝結合(he)，集智攻關，研究突破(po)石(shi)英半球諧振(zhen)(zhen)子(zi)超精(jing)(jing)密(mi)加(jia)工(gong)等精(jing)(jing)密(mi)制造瓶頸(jing)難題，加(jia)快工(gong)程化研究步伐，將我(wo)國(guo)(guo)(guo)半球諧振(zhen)(zhen)陀(tuo)螺(luo)研制和應(ying)用水(shui)平(ping)提升到一個新(xin)高(gao)度。建議開展重(zhong)點研究工(gong)作如下：
（1） 半球諧振子超聲振動銑(xian)磨成型技術(shu)
超(chao)聲振動(dong)輔助磨削加(jia)(jia)(jia)工(gong)技術(shu)非常適用于石英半球諧振子(zi)的(de)精密(mi)成型加(jia)(jia)(jia)工(gong)。為(wei)避免薄(bo)壁件(jian)加(jia)(jia)(jia)工(gong)過程中局部材料崩裂(lie)，提高加(jia)(jia)(jia)工(gong)表面質(zhi)量，減小表面破壞層(ceng)深度(du)，需進一步開展(zhan)超(chao)聲振動(dong)輔助磨削加(jia)(jia)(jia)工(gong)機(ji)理研究，優化工(gong)藝參數(shu)，抑制(zhi)低剛(gang)度(du)薄(bo)壁構件(jian)加(jia)(jia)(jia)工(gong)諧振，解決金剛(gang)石微粉砂輪在位(wei)修整(zheng)等技術(shu)難題。
（2） 半球諧(xie)振子超精密(mi)加工技術(shu)
具有(you)薄壁(bi)、異形復雜結(jie)構的(de)半球(qiu)諧振子(zi)，尺(chi)寸精(jing)(jing)(jing)度、面(mian)形精(jing)(jing)(jing)度、球(qiu)心位(wei)置精(jing)(jing)(jing)度、表面(mian)微觀質量等(deng)要(yao)求(qiu)很高，加(jia)工(gong)(gong)(gong)難(nan)度很大。通過學(xue)習借鑒國(guo)內外加(jia)工(gong)(gong)(gong)經(jing)驗，充分利用現有(you)研究基礎(chu)，抓緊研究開展小磨(mo)頭精(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)保形磨(mo)削加(jia)工(gong)(gong)(gong)技(ji)(ji)術、范成法超精(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)磨(mo)削加(jia)工(gong)(gong)(gong)技(ji)(ji)術，以及磁流變、高能束等(deng)超精(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)研拋技(ji)(ji)術，依靠自主(zhu)創新，突破技(ji)(ji)術瓶(ping)頸，形成滿足半球(qiu)諧振子(zi)設計要(yao)求(qiu)的(de)超精(jing)(jing)(jing)密(mi)(mi)加(jia)工(gong)(gong)(gong)技(ji)(ji)術和(he)工(gong)(gong)(gong)藝裝備成果，為半球(qiu)諧振陀(tuo)螺研制提供(gong)工(gong)(gong)(gong)藝支撐和(he)儲備。
（3）石英材料加工表面(mian)缺陷檢測與(yu)消(xiao)除技術(shu)
石英玻(bo)璃為(wei)(wei)典型(xing)硬脆(cui)難加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)材料，機械加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)產生的微裂紋等表(biao)面(mian)缺(que)陷(xian)，對半(ban)球諧(xie)振子品質(zhi)因數、陀螺儀精度(du)和性能有(you)很大影(ying)響(xiang)。為(wei)(wei)了指導工(gong)(gong)(gong)藝(yi)參(can)數優化，檢驗零件加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)質(zhi)量，應研(yan)究(jiu)石英玻(bo)璃微裂紋、損傷等表(biao)面(mian)缺(que)陷(xian)的無(wu)損檢測技術(shu)，開展化學腐蝕液配方(fang)(fang)和工(gong)(gong)(gong)藝(yi)參(can)數優化研(yan)究(jiu)，以及微加(jia)(jia)工(gong)(gong)(gong)表(biao)面(mian)變質(zhi)層缺(que)陷(xian)的超精密研(yan)拋先進工(gong)(gong)(gong)藝(yi)方(fang)(fang)法，提高半(ban)球諧(xie)振子微觀表(biao)面(mian)形貌質(zhi)量。
（4） 半球諧振子超精(jing)密(mi)檢測技(ji)術(shu)
超(chao)精(jing)密(mi)計(ji)量檢(jian)(jian)測(ce)(ce)不僅是超(chao)精(jing)密(mi)加工的基礎，也是零件質量檢(jian)(jian)查控(kong)制的重要手(shou)段。急需(xu)研(yan)究開展諧振(zhen)子(zi)在(zai)(zai)線/在(zai)(zai)位精(jing)密(mi)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)技(ji)術、整(zheng)體或部分球(qiu)(qiu)面(mian)的超(chao)精(jing)密(mi)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)技(ji)術和超(chao)精(jing)密(mi)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)裝備（球(qiu)(qiu)面(mian)尺寸、球(qiu)(qiu)度偏差、球(qiu)(qiu)心(xin)位置(zhi)度、球(qiu)(qiu)殼(ke)壁厚一致性等）、諧振(zhen)子(zi)質量不平衡的超(chao)精(jing)密(mi)測(ce)(ce)試技(ji)術等。