CN108237474A - 一种蓝宝石光学头罩的铣磨工装及铣磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓝宝石光学头罩的铣磨工装，其包括：支撑部、连接螺钉、工装接头；支撑部为平面胶木，其中心开有通孔，其顶部支撑面为平面，顶部支撑面的口径大于放置在其上的待加工零件的底面半径；工装接头中心有通孔；连接螺钉将支撑部和工装接头同轴连接，工装接头与真空吸附机连接，对支撑部和工装接头内部抽真空后，实现待加工零件固定在支撑部顶部。本发明使用一个工装且可重复利用的情况下，实现了蓝宝石光学头罩的凹凸球面、端面、外圆铣磨成形，保证了高定位精度及较好的控制了其形位精度。

Description

一种蓝宝石光学头罩的铣磨工装及铣磨方法

技术领域

本发明属于光学零件加工技术领域，涉及一种蓝宝石光学头罩的铣磨工装及铣磨方法。

背景技术

目前，蓝宝石光学头罩由于其材料特性，加工数控化程度较低。光学零件加工中数控铣磨后面形精度、形位精度对后续抛光工序有着较大影响，所以对铣磨的精度要求较高。蓝宝石光学零件数控铣磨中，使用一般铣磨手段需针对某一特征作为基准，在达到零件外形各种技术要求时进行多次定位。一般在加工外圆时，所使用的工装口径较零件口径小，但这种工装会增加加工风险，不利于其它形位尺寸的加工，所以常使用多种工装来达到零件外形的各种技术要求。在面对蓝宝石之类较硬材料或加工时间较长的情况下，铣磨砂轮作为加工工具会存在磨损情况，尤其是粒度较小的砂轮。此条件下极易产生零件表面中心凸起，由于该凸起无法通过抛光手段消除，所以该凸起将直接导致抛光面形混乱无序，即无法直接进行抛光。目前一般通过加工成形后，取下零件进行测量，根据测量值单项补偿X轴参数进行表面修整，但此方法会延长加工时间，降低合格率、生产效率。在数控铣磨中，通常会产生较深刀纹，同时在不进行修正的情况下，刀纹会随着加工的持续而加深。虽然表面可以获得较好的表面粗糙度，但其损伤深度实则不断加深，从而大大增加抛光深度、延长抛光时间。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：提供一种能够提高蓝宝石光学头罩表面质量及形位精度的铣磨工装及铣磨方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种蓝宝石光学头罩的铣磨工装，其包括：支撑部2、连接螺钉3、工装接头4；支撑部2为平面胶木，其中心开有通孔，其顶部支撑面为平面，顶部支撑面的口径大于放置在其上的待加工零件1的底面半径；工装接头4中心有通孔；连接螺钉3将支撑部2和工装接头4同轴连接，工装接头4与真空吸附机连接，对支撑部2和工装接头4内部抽真空后，实现待加工零件1固定在支撑部2顶部。

本发明还提供一种使用上述铣磨工装的蓝宝石光学头罩的铣磨方法，其包括以下步骤：

步骤一：将待加工零件1定位在所述铣磨工装的顶部支撑面上；

步骤二：在待加工零件1顶面加工预设尺寸的凹面；并对顶部端面进行铣磨，实现端面形位精度达到预设要求；加工待加工零件1外圆，使其达到预设的形位精度；

步骤三：将完成顶面加工的待加工零件1取下，在支撑部2表面铣磨一圆柱型凹槽，凹槽底面圆直径与待加工零件1顶部外圆直径一致，凹槽高度为1-4mm；

步骤四：将待加工零件1的顶面放置在支撑部2的凹槽内，使待加工零件1的底面朝上，待加工零件1真空吸附定位后，铣磨待加工零件1底面，形成凸球面。

其中，所述步骤四中，铣磨待加工零件1的凸球面过程中，在头罩铣磨余量为0.2-0.5mm时，对凸球面中心区域进行修整铣磨。

(三)有益效果

上述技术方案所提供的蓝宝石光学头罩的铣磨工装及铣磨方法，使用一个工装且可重复利用的情况下，实现了蓝宝石光学头罩的凹凸球面、端面、外圆铣磨成形，保证了高定位精度及较好的控制了其形位精度。

附图说明

图1为平面胶木真空吸附式铣磨工装示意图；

图2为加工零件外圆底部存在余量时后续加工去除情况(即面2铣磨完成形状)示意图；

图3为铣磨工装进行自铣表面后示意图；

图4为加工零件凸面示意图；

图5为铣磨过程中X、Z轴联动示意图；

图6为刀纹修正示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

参照图1所示，本实施例提供的蓝宝石光学头罩的铣磨工装包括支撑部2、连接螺钉3、工装接头4；支撑部2为平面胶木，其中心开有通孔，其顶部支撑面为平面，顶部支撑面的口径大于放置在其上的待加工零件1的底面半径；工装接头4材料为铜，其中心有通孔；连接螺钉3将支撑部2和工装接头4同轴连接，工装接头4与真空吸附机连接，对支撑部2和工装接头4内部抽真空后，实现待加工零件1固定在支撑部2顶部。

利用上述工装进行蓝宝石光学头罩的铣磨加工时，通过一次定位，对待加工零件1进行铣磨成形，具体包括：在待加工零件1顶面A加工预设尺寸的凹面；并对其顶部端面进行铣磨，实现端面形位精度达到预设要求；加工待加工零件1外圆，使其达到预设的形位精度。可以看出使用该工装在加工外圆时，底部将存在一定不加工余量L1，该余量在满足设计指标的前提下，将于铣磨凸球面时一并去除，示意图见图2，加工零件外圆底部存在余量时后续加工去除情况。

将完成顶面A加工的待加工零件1取下，仍使用图1所示工装，在图1中所示支撑部2表面铣磨一圆柱型凹槽，凹槽底面圆直径L2与待加工零件1顶部外圆直径一致，高度L3为1-4mm，用于支撑待加工零件1的顶面A；该高度过小，定位稳定性差，避免零件位置发生偏移；该高度过大，影响头罩凸面加工，避免干涉。铣磨工装进行自铣表面后示意图见图3所示。

自铣工装后，将待加工零件1的顶面A放置在支撑部2的凹槽内，使待加工零件1的底面B朝上，见图4加工零件凸面示意图。待加工零件1真空吸附固定后，以顶面A端面为定位基准，利用杠杆百分表或杠杆千分表对外圆进行打表，精度控制在0.01mm以内。铣磨待加工零件1的凸球面，通过控制总高度来间接控制中心厚度。至此，在使用一个工装且可重复利用的情况下，即保证了各形位尺寸的高定位精度。

铣磨待加工零件1的凸球面过程中，在头罩铣磨余量(即中心厚度或总高度余量)为0.2-0.5mm时，对凸球面中心区域进行修整铣磨。

针对数控铣磨机加工，修整铣磨需要修改铣磨参数，对X轴偏移量进行-0.05mm的修改继续铣磨操作，运行该补偿值，使得加工中X轴与Z轴联动，见图5，其中a为凸面铣磨示意图，b为凹面铣磨示意图，包括铣磨砂轮5、待加工零件1。加工后可直接获得无中心凸起的铣磨表面，省去了加工后测量并单项调整X轴参数消除凸起的时间。

数控加工方式中，通常情况下，数控铣磨中刀纹会随着加工的持续而加深。设置砂轮转速与工件转速为两互质数，如：砂轮转速为1000r/min，工件转速为9r/min。在光刀程序进行时，将光刀时间延长，例如20s延长至50s，可获得更均匀的刀纹，见图6刀纹修正示意图包括未修正参数前刀纹示意图a1、局部图a2，修正后刀纹示意图b1、局部图b2。由图中所示刀纹分布均匀程度可以看出，通过对转速及光刀时间的调整得到了更高的表面质量。

由上述技术方案可以看出，本发明在使用一个工装且可重复利用的情况下，实现了蓝宝石光学头罩的凹凸球面、端面、外圆铣磨成形，保证了高定位精度及较好的控制了其形位精度。并且，使用数控加工时，通过对X轴进行补偿，将补偿值在程序中运行，使加工中X轴与Z轴联动，避免表面中心凸起的形成，省去了加工后单项调整X轴参数消除凸起的时间。通过调整砂轮转速与工件转速，并适当增加光刀时间获得了更均匀的刀纹，减小了刀纹深度，进而提高了表面质量。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种蓝宝石光学头罩的铣磨工装，其特征在于，包括：支撑部(2)、连接螺钉(3)、工装接头(4)；支撑部(2)为平面胶木，其中心开有通孔，其顶部支撑面为平面，顶部支撑面的口径大于放置在其上的待加工零件(1)的底面半径；工装接头(4)中心有通孔；连接螺钉(3)将支撑部(2)和工装接头(4)同轴连接，工装接头(4)与真空吸附机连接，对支撑部(2)和工装接头(4)内部抽真空后，实现待加工零件(1)固定在支撑部(2)顶部。

2.一种使用权利要求1所述铣磨工装的蓝宝石光学头罩的铣磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将待加工零件(1)定位在所述铣磨工装的顶部支撑面上；

步骤二：在待加工零件(1)顶面加工预设尺寸的凹面；并对顶部端面进行铣磨，实现端面形位精度达到预设要求；加工待加工零件(1)外圆，使其达到预设的形位精度；

步骤三：将完成顶面加工的待加工零件(1)取下，在支撑部(2)表面铣磨一圆柱型凹槽，凹槽底面圆直径与待加工零件(1)顶部外圆直径一致，凹槽高度为1-4mm；

步骤四：将待加工零件(1)的顶面放置在支撑部(2)的凹槽内，使待加工零件(1)的底面朝上，待加工零件(1)真空吸附定位后，铣磨待加工零件(1)底面，形成凸球面。

3.如权利要求1所述的蓝宝石光学头罩的铣磨方法，其特征在于，所述步骤四中，铣磨待加工零件(1)的凸球面过程中，在头罩铣磨余量为0.2-0.5mm时，对凸球面中心区域进行修整铣磨。