CN102662204B - 一种棱镜粗加工的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棱镜粗加工的方法，首先加工长方体工件(4)，将玻璃垫片(3)粘接固定在长方体工件(4)其中一个第一端面(41)上；螺钉(6)穿过粘料板(2)的通孔，使螺钉和粘料板(2)平面垂直，然后将螺钉(6)和粘料板(2)粘接固定，所述粘接板(2)呈米字形；将粘料板(2)和玻璃垫片(3)粘接固定；将粘料板(2)安装在工作夹具(1)上的米字形槽(11)上，所述螺钉(6)穿过工作夹具(1)上的通孔(12)，通过螺母(5)将粘料板(2)固定在工作夹具(1)上；将工作夹具(1)安装在数控内圆切割机的支架上，利用数控内圆切割机对长方体工件进行四次切割，形成8块棱镜。本发明能够节省原材料，提高加工效率。

Description

一种棱镜粗加工的方法

技术领域

本发明涉及棱镜粗加工领域。

背景技术

现有的直角棱镜加工工艺过程是首先将毛坯玻璃原料粘贴在工装上，然后用大型玻璃切割机把玻璃原料切割出合适的棱镜外形坯料。一次粘接，只能切割出两个棱镜形状，工作效率很低。然后，再人工上单轴机慢慢研磨出成型坯料，或者是再利用玻璃平面铣磨机铣研出成型坯料。利用平面铣磨机加工棱镜外形坯料，加工每个面都要上胎具粘接固定，比较繁琐。

由于大型玻璃切割机切出来的玻璃表面粗糙度很高且尺寸偏离也比较大，在下料时每个相对方向都要至少预留2～4毫米以上的加工余量，这样每个直角棱镜5个加工面要浪费掉6～7毫米的材料(相对于棱镜外形尺寸而言)。虽然利用玻璃平面铣磨机使毛坯表面粗糙度有所保证，且提高了工作效率，但是材料浪费率也相对是很高的，一般都在零件本身材料的30％以上甚至超过50％。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种棱镜粗加工方法，能够节省原材料，提高加工效率。

本发明包括如下技术方案：

一种棱镜粗加工的方法，包括如下步骤：

一、使用玻璃切割机把光学玻璃原料切割成长方体坯料，用平面洗磨机对长方体坯料进行粗磨，制造出长方体工件，长方体工件包括两个第一端面，和四个第二端面；其中第二端面与棱镜的长度方向平行，第一端面与棱镜的长度方向垂直；第一端面为正方形；

二、将玻璃垫片粘接固定在长方体工件其中一个第一端面上；

三、螺钉穿过粘料板的通孔，使螺钉和粘料板平面垂直，然后将螺钉和粘料板粘接固定，所述粘接板呈米字形；将粘料板和玻璃垫片粘接固定；

四、将粘料板安装在工作夹具上的米字形槽上，所述螺钉穿过工作夹具(1)上的通孔，通过螺母将粘料板固定在工作夹具上；

五、将工作夹具安装在数控内圆切割机的支架上，调整长方体工件的位置，使长方体工件的第一端面与内圆切割机锯片平面垂直；

六、调整长方体工件的位置，使长方体工件的第二端面与锯片平面夹角为135°；

七、调整长方体工件的位置，使内圆切割机的锯片正对长方体工件两个顶尖处，用数控内圆切割机进行第一次切割；

八、松开螺母，将粘料板拔出旋转45°；将粘料板重新固定在工作夹具1上，然后进行切割；

九、重复步骤八，直至完成第四次切割；

十、取下切割后的长方体工件，拆胶分离出8块直角棱镜。

所述步骤二通过粘接靠尺使长方体工件的中心轴和玻璃垫片中心轴重合。

通过粘接靠尺使长方体工件的中心轴和粘料板2中心轴重合。

通过使用直角靠尺，保证长方体工件的第一端面与内圆切割机锯片平面垂直。

通过使用135°靠尺，保证长方体工件的第二端面与锯片平面夹角为135°。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

1、省料：采用本发明的加工方法每个棱镜只有3个面(一个直角面和两个端面)在下料时需要预留磨削量，其他面只要预留精磨精抛余量。节省材料达三分之一以上，棱镜越小这个优点越明显。

比如要加工的直角棱镜参数为30mm(长)*30mm(大边宽)*15mm(高)，那么其体积为6750mm³，八块棱镜成品总体积为6750*8＝54000mm³。利用大型下料机要准备的长方体坯料至少为51mm*51mm*30mm，其体积为78030mm³，至少要浪费掉78030-54000＝24030mm³的材料，材料浪费率为44.5％。利用本发明的方法只需下出45.92mm*45.92mm*30mm的长方体坯料，其体积为63259.4mm³，要浪费掉63259.4-54000＝9259.4mm³的材料，材料浪费率为17.15％。至少节省了27.35％的材料。

2、省力省时间：采用本发明的加工方法相当于每个直角棱镜在粗磨加工阶段只加工了3个面(一个直角面和两个端面)，其余面由玻璃内圆切割机直接切割出来就能进入精磨精抛阶段，机械化程度有所提高，进度节省将近三分之一。本发明通过一次粘接就能够制造出最多8块棱镜，每个棱镜至少省去了两个面的粘接和磨削时间，相对也节省了时间。

附图说明

图1为工作夹具的俯视图；

图2为图1A-A线右边部分的主视图；

图3a为粘料板的俯视图，图3b为粘接板的剖面图；

图4为数控内圆切割机的配套工装；

图5为粘接靠尺的结构示意图；

图6为直角靠尺的结构示意图；

图7为135°靠尺的结构示意图；

图8为粘接靠尺的在粘接过程中的位置示意图；

图9为长方体工件4和加工出的棱镜7的示意图。

具体实施方式

下面就结合附图对本发明做进一步介绍。

每一个光学生产单位基本都有至少一台数控内圆切割机，这种机器国产化程度已经达到100％，且成本较低，比如国产M5060型数控内圆切割机每台在2万元左右。它操作方便，占地面积小。把它作为粗加工工序的必要机器降低了设备成本同时提高了厂房的有效使用率。

本发明首先对数控内圆切割机的配套工装进行了改进。如图4所示，本发明的工装包括工作夹具1、粘料板2、玻璃垫片3、螺钉6、螺母5。玻璃垫片3粘接在粘料板2上。如图1所示，所述工作夹具1包括装夹端14和工作端15，装夹端14安装在数控内圆切割机上。在工作端15上形成米字形槽11；在米字形槽11的中心位置开设通孔12；同时在工作端15上形成槽13。槽13可以用来安装固定切片粘料板，从而使得本发明的工作夹具除了可以用来加工棱镜，还可以用来切玻璃薄片。如图2所示为图1A-A线右边部分的主视图。

如图3所示为粘料板2的结构图，粘料板2呈米字形，在粘料板2上开设台阶型通孔22。

将玻璃垫片3粘接在待切割的玻璃原料上；将螺钉5穿过粘料板2上的通孔22，使螺钉6和粘料板2平面垂直后用胶水粘好；然后将粘料板2粘接在玻璃垫片3上。将粘料板2安装在工作夹具1上的米字形槽11上，所述螺钉6穿过工作夹具1上的通孔12，然后在螺钉6上拧上固定螺母5。玻璃垫片3的作用是防止内圆切割机锯刃在切透材料后不致于切到粘料板2。

将工作夹具1安装在数控内圆切割机的装夹支架上，利用螺钉为中心轴，粘料板2就能在工作夹具1上旋转，从而带动玻璃原料旋转。粘料板2每旋转一个45度或90度后，将其嵌入工作夹具1上的米字形槽，用螺母锁紧；然后用数控内圆切割机切割；切割后，拧开螺母，将粘料板2拔出再旋转一个角度，然后继续切割。每次旋转45度(共旋转3次)，可以切割出8块棱镜。

本发明的棱镜加工方法，包括如下步骤：

一、切割出长方体形的玻璃垫片若干备用。

二、使用玻璃切割机把大块光学玻璃原料切割成合适的长方体坯料，用平面铣磨机对长方体坯料进行粗磨，制造出适合的长方体工件。如图4所示，长方体工件4包括两个第一端面41，和四个第二端面42。其中第二端面42与棱镜的长度方向平行，第一端面41与棱镜的长度方向垂直。第一端面41为正方形。

三、在其中一个第一端面41上，画出两条对角线。为了能把玻璃垫片和粘料板2粘接到长方体工件第一端面41的中间位置；使长方体工件的中心轴和粘料板2中心轴重合，保证切割出来的棱镜尺寸相同，本发明设计了粘接靠尺5。如图5所示为粘接靠尺5的示意图，包括一个直角凹槽51，该粘接靠尺可以保证粘接过程中的位置准确度。如图8所示，将粘接靠尺5沿着其中一条对角线摆放，把预先切好的玻璃垫片摆放在粘接靠尺的直角凹槽内，移开粘接靠尺后用胶水把玻璃垫片和长方体工件粘接好。

四、标准螺钉穿过粘料板2的通孔，使螺钉和粘料板2平面垂直后用胶水粘好。将粘接靠尺5沿着其中一条对角线摆放，把粘料板2摆放在粘接靠尺的直角凹槽内，移去粘接靠尺，把粘料板2和玻璃垫片粘接好。

五、如图4所示，将粘料板2安装在工作夹具1上的米字形槽11上，所述螺钉6穿过工作夹具1上的通孔12，然后在螺钉6上拧上固定螺母5。

六、将工作夹具1安装在数控内圆切割机的支架上，调整长方体工件的位置，使长方体工件的第一端面与内圆切割机锯片平面垂直。为了方便观察长方体工件的第一端面是否与内圆切割机锯片平面垂直，本发明设计了如图6所示的直角靠尺。直角靠尺的一个直角边61与锯片平面贴合，调整长方体工件的位置使其第一端面与直角靠尺的另一个直角边62贴合，从而使长方体工件的第一端面与内圆切割机锯片平面垂直。

七、调整长方体工件的位置，使长方体工件的第二端面与锯片平面夹角为135°。为了方便调整，本发明设计了如图7所示的135°靠尺，靠尺的一个边71与另一边72的夹角为135°，在调整过程中，将135°靠尺的一个边71与锯片平面贴合，调整长方体工件的位置，使长方体工件的第二端面与靠尺的另一边72贴合，从而使长方体工件的第二端面与锯片平面夹角为135°。

八、调整长方体工件的位置，使内圆切割机的锯片正对长方体工件两个顶尖处，用数控内圆切割机进行切割。

九、切割完第一刀，使用扳手松开螺母5，将粘料板2拔出旋转45°，从而带动长方体工件旋转45°；将粘料板2重新固定在工作夹具1；然后切第二刀。第三、第四刀重复上述过程

十、取下加工后的长方体工件4，拆胶分离出8块直角棱镜7，如图9所示。

长方体工件4的大小根据实际棱镜尺寸加精加工预留尺寸加3个内圆切割机锯片厚度(图9所示的间隙8)。以一个30mm(长)*30mm(大边宽)*15mm(高)棱镜为例：其一个直角边宽度应该是21.21mm，则端面41的边长应该是21.21+21.21+3*0.5+0.5*4(即：直角边+直角边+三个锯口+4个面的精加工余量)＝45.92mm。考虑到棱镜端面是不用精加工的粗糙面，平面铣磨机或数控内圆切割机加工出来的材料表面粗糙度都能满足要求。也就是说经过粗磨后的长方体工件为一个45.92mm*45.92mm*30mm的长方体。

本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。

Claims (5)

1.一种棱镜粗加工的方法，其特征在于，包括如下步骤： 

一、使用玻璃切割机把光学玻璃原料切割成长方体坯料，用平面洗磨机对长方体坯料进行粗磨，制造出长方体工件，长方体工件(4)包括两个第一端面(41)，和四个第二端面(42)；其中第二端面(42)与棱镜的长度方向平行，第一端面(41)与棱镜的长度方向垂直；第一端面(41)为正方形； 

二、将玻璃垫片(3)粘接固定在长方体工件(4)其中一个第一端面(41)上； 

三、螺钉(6)穿过粘料板(2)的通孔，使螺钉和粘料板(2)平面垂直，然后将螺钉(6)和粘料板(2)粘接固定，所述粘料板(2)呈米字形；将粘料板(2)和玻璃垫片(3)粘接固定； 

四、将粘料板(2)安装在工作夹具(1)上的米字形槽(11)上，所述螺钉(6)穿过工作夹具(1)上的通孔(12)，通过螺母(5)将粘料板(2)固定在工作夹具(1)上； 

五、将工作夹具(1)安装在数控内圆切割机的支架上，调整长方体工件的位置，使长方体工件的第一端面与内圆切割机锯片平面垂直； 

六、调整长方体工件的位置，使长方体工件的第二端面与锯片平面夹角为135°； 

七、调整长方体工件的位置，使内圆切割机的锯片正对长方体工件两个顶尖处，用数控内圆切割机进行第一次切割； 

八、松开螺母(5)，将粘料板(2)拔出旋转45°；将粘料板(2)重新固定在工作夹具(1)上，然后进行切割； 

九、重复步骤八，直至完成第四次切割； 

十、取下切割后的长方体工件，拆胶分离出8块直角棱镜。 

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二通过粘接靠尺使长方体工件的中心轴和玻璃垫片中心轴重合。 

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三，通过粘接靠尺使长方体工件的中心轴和粘料板(2)中心轴重合。 

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用直角靠尺，保证长方体工件的第一端面与内圆切割机锯片平面垂直。 

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用135°靠尺，保证长方体工件的第二端面与锯片平面夹角为135°。