CN109807694B - 一种控制异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘工装及抛光方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种控制异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘工装及抛光方法，工装包括异形胶模、转接柱、接头。本发明通过工装实现了异形胶模的质心点在异形胶模背面安装孔的轴线位置上，保证异形光学窗口零件的质心位置在加工中始终处于回转中心轴上。本发明提出了组合胶模和异形光学窗口零件“质心重合”的上盘方法和异形光学窗口零件两面“光圈互补”的原则来保证异形光学窗口零件在抛光中的“近等量去除”，从而实现高平行差加工。本发明在异形胶模设计时巧妙地将零件加工中的回转中心移植到异形胶膜的质心点，并实现量化精确控制，与加工实践有效结合，解决了大尺寸异形光学窗口零件高平行差的修正技术瓶颈。

Description

一种控制异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘工装及 抛光方法

技术领域

本发明属于光学冷加工技术领域，具体为一种控制异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘工装及抛光方法，尤其是适用中、大尺寸秒级平行差异形零件的高平行差加工。

背景技术

大尺寸、超薄、异形光学窗口的特点是形状异形，如不对称的三角形、梯形等不规则的多边形，尺寸大、径厚比大、平行差要求5″，异形光学窗口零件加工的难点是如何保证高平行差的精度要求。传统确定上盘位置包含两种方式：一种是完全根据经验确定的上盘位置方式，质心点很难与加工回转中心重合；另一种是模具的中心点与零件的对角线中心点重合，异形零件对角线的中心点很少与零件质心点重合。这两种传统上盘方式导致零件的整个加工过程处于偏心状态，即质心点始终不在加工回转中心位置，零件越大、加工时间越长，平行差的偏离值越大，依据平行差的偏差方向和偏差值进行二次，甚至多次人为的上盘偏心校正，有些零件甚至出现需要重新细磨改平行，严重时导致零件报废。

以附图1中零件为例(对角线490mm)，平行差要求≤5″，传统加工方法是以零件的最大对角线中心为加工旋转中心上盘，平行差控制先细磨两平面，控制两平面边厚差△t≤0.0005mm(理论边厚差△t≤0.0025mm)，再点胶上盘依次抛光两个平面，下盘清洗后用比较贴置法检测平行差，不合格再重新细磨或偏心抛光修正，该加工存在的问题：

1、上盘位置完全没有任何理论支撑，盲目性大；

2、根据实际平行差的大小及偏离方向进行反复盘上加热、调整、恒温及修正平行，影响零件表面疵病；

3、对于大尺寸异形零件易出现修平行差而导致厚度小到无法使用，最终导致零件报废；

4、加工效率低、加工周期长，精度反复难保证。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种控制异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘工装及抛光方法，针对异形光学窗口的高平行差的修正技术瓶颈，为实现大尺寸异形零件的高平行差加工及修正提供一种“近等量去除”的方法。

本发明主要采用“质心重合”的上盘方式实现光学窗口表面近等量去除加工，所谓“质心重合”的上盘方式是用三维构型软件建模计算零件的质心点(如附图1)、异形胶膜的质心点(如附图2)，设计异形胶膜时要求模具理论计算的质心点与转接柱的连接孔中心配合公差Ⅵ级，该方法将“质心”理论引入到光学零件加工中，有效地将理论应用到生产加工中，加工时理论上实现光学窗口表面的近等量去除，从而有效地解决异形窗口高平行差的加工及修正。

基于上述原理，本发明的技术方案为：

所述一种控制异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘工装，其特征在于：包括异形胶模(2)、转接柱(3)、接头(4)；

所述异形胶模(2)的粘结面的形状、尺寸与异形光学窗口零件(1)加工面的形状、尺寸一致；所述异形胶模(2)背面具有定位孔，定位孔垂直于异形胶模(2)中的异形光学窗口零件(1)安装基面；当异形光学窗口零件(1)上盘到异形胶模(2)上后，所述定位孔的中心轴线过异形光学窗口零件(1)和异形胶模(2)的质心；

所述转接柱(3)为外端带有中心轴向螺纹孔的圆柱结构，其中转接柱(3)圆柱结构的外圆面为定位面，且定位面与异形胶模(2)背面定位孔的侧壁面的配合定位公差Ⅵ级；所述转接柱(3)外端中心轴向螺纹孔与转接柱(3)外圆面的同轴度≤0.02mm；

所述接头(4)为具有外螺纹的圆柱结构，能够与转接柱(3)外端中心轴向螺纹孔配合，且接头(4)外端具有铁笔孔，当接头(4)与转接柱(3)连接后，铁笔孔与转接柱(3)外圆面的同轴度≤0.02mm。

利用上述工装实现控制异形光学窗口零件高平行差加工的抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘：

步骤1.1：胶点排布图的设计：用三维软件按1∶1绘制异形光学窗口零件的通光面，在通光面上按大小均匀，间距相等要求排布胶点，打印零件的胶点排布图，待点胶时用；

步骤1.2：点胶：按已打印的胶点排布图在异形光学零件上进行点胶；

步骤1.3：质心重合上盘：预热异形胶模(2)、转接柱(3)、接头(4)组合后的组合胶膜，将异形光学窗口零件置于组合胶膜上，目视调整异形光学窗口零件的外廓与组合胶膜外廓重合；

步骤2：加工中控制异形光学窗口零件高平行差：

步骤2.1：测试异形光学窗口零件(1)中的待加工一面的面形高低情况，根据一面面形，制备与一面面形互补的抛光模：选择与一面的面形高低一致的平板玻璃，将抛光模的抛光面放置在平板玻璃上进行压制，得到与异形光学窗口零件(1)中的待加工一面面形高低相反的抛光模；

步骤2.2：近等量去除的抛光加工：根据一面面形调整机床的主轴转速、摆轴速度、摆幅大小，采用步骤2.1制备的抛光模对一面按近等量去除进行抛光，一面加工完后记录光圈道数及高低；

步骤2.3：振动下盘，涂甲漆保护一面；

步骤2.4：按胶点排布图在一面上点胶，选择与异形光学窗口零件(1)中的待加工二面形状一致的组合胶膜，并将异形光学窗口零件置于该组合胶膜上，目视调整异形光学窗口零件的外廓与该组合胶膜外廓重合；

步骤2.5：根据二面面形高低情况，制备与二面面形互补的抛光模：选择与二面的面形高低一致的平板玻璃，将抛光模放置在平板玻璃上进行压制，得到与异形光学窗口零件(1)中的待加工二面面形高低相反的抛光模；

步骤2.6：近等量去除的抛光加工：根据二面面形调整机床的主轴转速、摆轴速度、摆幅大小，采用步骤2.5制备的抛光模对二面按近等量去除进行抛光，实现二面与一面面形高低互补，光圈道数代数和≤1。

有益效果

本专利的有益效果体现在以下三个方面：

1、近等量去除是零件按加工前面的形状表面均匀去除，去除近似相等，加工后表面形状与加工前基本一致。

2、本专利中理论结合实践，采取零件质心点和模具质心点在同一轴线的办法进行上盘，实现光学窗口表面的“近等量去除”，该方法巧妙地将待加工零件质心精确移植到加工回转中心，精度可控，简单易操作。

3、本专利避免了传统依靠人的经验和感觉上盘，实现了量化控制上盘，操作简单，定位精度高。

4、本专利的模具形状和零件的形状一致，质心可通过数控加工机床精确的定位于标识，便于定位上盘。

5、本专利设计的模具外廓与零件外廓一致，防止零件在加工操作中的磕碰，安全性好。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是零件示意图。

图2是“组合胶模”工装示意图。

图3是“组合胶模”工装零件示意图。a、异形胶模平面图；b、异形胶模侧面图；c、转接柱；d、接头.

图4是胶点排布示意图。

图5是零件上盘后示意图。

图6是平行监控示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明是针对异形光学窗口零件高平行差难加工的技术瓶颈，提出一种加工原理简单，操作方便且能保证零件近等量去除的加工组合胶模以及实现高平行差的加工方法。

如图2所示，本实施例中的控制异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘工装，是通过由异形胶模2、转接柱3、接头4组合形成的“组合胶模”实现的。而且针对异形光学窗口零件1的一面和二面的形状设计相应的异形胶模。

所述异形胶模2的粘结面的形状、尺寸与异形光学窗口零件1的对应的加工面的形状、尺寸一致；所述异形胶模2背面具有定位孔，定位孔垂直于异形胶模2中的异形光学窗口零件1安装基面；当异形光学窗口零件1上盘到异形胶模2上后，所述定位孔的中心轴线过异形光学窗口零件1和异形胶模2的质心。

所述转接柱3为外端带有中心轴向螺纹孔的圆柱结构，其中转接柱3圆柱结构的外圆面为定位面，且定位面与异形胶模2背面定位孔的侧壁面的配合定位公差Ⅵ级；所述转接柱3外端中心轴向螺纹孔与转接柱3外圆面的同轴度≤0.02mm。

所述接头4为具有外螺纹的圆柱结构，能够与转接柱3外端中心轴向螺纹孔配合，且接头4外端具有铁笔孔，当接头4与转接柱3连接后，铁笔孔与转接柱3外圆面的同轴度≤0.02mm。

上述组合胶膜的设计与组装过程为：

根据异形光学窗口零件的外形按1：1比例用NX软件进行模具绘制，并通过软件建模、分析计算、标定异形光学窗口零件的质心点位置；同时异形胶模背面定位孔的轴线过异形光学窗口零件质心点，定位孔孔壁与异形光学窗口零件的安装基面垂直，与转接柱的配合定位公差Ⅵ级。转接柱的外圆定位面与端面垂直，与异形胶模背面配合孔的配合公差Ⅵ级，转接柱定位面的回转中心与异形胶模背面定位孔的同轴度≤0.02mm。将异形胶模、转接柱和接头连接，组成“组合胶模”。

通过上述结构设计，能够是实现上盘时，异形光学窗口零件1与对应异形胶模2外形对齐，保证异形光学窗口零件1的质心点在异形胶模2背面定位孔轴线上，进而实现在加工中异形光学窗口零件1质心点在机床的旋转轴线上。这样在抛光过程，机床的铁笔在加压到接头4的铁笔孔上，精确保证异形光学窗口零件1的加工中心在机床的回转中心，实现“近等量去除”。

如图1所示，本实施例中的异形零件最大对角线490mm，平行差≤5″(理论边厚差△t≤0.0025mm)，对于该异形零件，利用上述工装实现控制异形光学窗口零件高平行差加工的抛光方法，包括以下步骤：

步骤1：异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘：

步骤1.1：胶点排布图的设计：用AUTOCAD软件按1∶1绘制异形光学窗口零件的通光面，在通光面上按大小均匀，间距相等要求排布胶点，本实施例中胶点大小：

间距15mm～30mm；打印零件的胶点排布图，待点胶时用；

步骤1.2：点胶：按已打印的胶点排布图在异形光学零件上按常规操作进行点胶；

步骤1.3：质心重合上盘：预热异形胶模2、转接柱3、接头4组合后的组合胶膜，将异形光学窗口零件置于组合胶膜上，目视调整异形光学窗口零件的外廓与组合胶膜外廓重合；

步骤2：加工中控制异形光学窗口零件高平行差：

步骤2.1：测试异形光学窗口零件1中的待加工一面的面形高低情况，根据一面面形，制备与一面面形互补的抛光模：选择与一面的面形高低一致的平板玻璃，将抛光模的抛光面放置在平板玻璃上进行压制，得到与异形光学窗口零件1中的待加工一面面形高低相反的抛光模；

步骤2.2：近等量去除的抛光加工：根据一面面形调整机床的主轴转速、摆轴速度、摆幅大小，采用步骤2.1制备的抛光模对一面按近等量去除进行抛光，一面加工完后记录光圈道数及高低；

步骤2.3：振动下盘，涂甲漆保护一面；

步骤2.4：按胶点排布图在已加工的一面上点胶，选择与异形光学窗口零件1中的待加工二面形状一致的组合胶膜，并将异形光学窗口零件置于该组合胶膜上，目视调整异形光学窗口零件的外廓与该组合胶膜外廓重合；

步骤2.5：根据二面面形高低情况，制备与二面面形互补的抛光模：选择与二面的面形高低一致的平板玻璃，将抛光模放置在平板玻璃上进行压制，得到与异形光学窗口零件1中的待加工二面面形高低相反的抛光模；

步骤2.6：近等量去除的抛光加工：根据二面面形调整机床的主轴转速、摆轴速度、摆幅大小，采用步骤2.5制备的抛光模对二面按近等量去除进行抛光，实现二面与一面面形高低互补，光圈道数代数和≤1。

抛光过程对零件5个区域进行平行差的监控，平行差监控位置如附图6；当平行差和面形均合格后下盘。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (1)

1.一种控制异形光学窗口零件高平行差加工的抛光方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1：异形光学窗口零件高平行差加工的质心上盘：

步骤1.1：胶点排布图的设计：用三维软件按1∶1绘制异形光学窗口零件的通光面，在通光面上按大小均匀，间距相等要求排布胶点，打印零件的胶点排布图，待点胶时用；

步骤1.2：点胶：按已打印的胶点排布图在异形光学零件上进行点胶；

步骤1.3：质心重合上盘：预热异形胶模(2)、转接柱(3)、接头(4)组合后的组合胶膜，将异形光学窗口零件置于组合胶膜上，目视调整异形光学窗口零件的外廓与组合胶膜外廓重合；

所述异形胶模(2)的粘结面的形状、尺寸与异形光学窗口零件(1)加工面的形状、尺寸一致；所述异形胶模(2)背面具有定位孔，定位孔垂直于异形胶模(2)中的异形光学窗口零件(1)安装基面；当异形光学窗口零件(1)上盘到异形胶模(2)上后，所述定位孔的中心轴线过异形光学窗口零件(1)的质心；

所述转接柱(3)为外端带有中心轴向螺纹孔的圆柱结构，其中转接柱(3)圆柱结构的外圆面为定位面，且定位面与异形胶模(2)背面定位孔的侧壁面的配合定位公差Ⅵ级；所述转接柱(3)外端中心轴向螺纹孔与转接柱(3)外圆面的同轴度≤0.02mm；

所述接头(4)为具有外螺纹的圆柱结构，能够与转接柱(3)外端中心轴向螺纹孔配合，且接头(4)外端具有铁笔孔，当接头(4)与转接柱(3)连接后，铁笔孔与转接柱(3)外圆面的同轴度≤0.02mm；

步骤2：加工中控制异形光学窗口零件高平行差：

步骤2.1：测试异形光学窗口零件(1)中的待加工一面的面形高低情况，根据一面面形，制备与一面面形互补的抛光模：选择与一面的面形高低一致的平板玻璃，将抛光模的抛光面放置在平板玻璃上进行压制，得到与异形光学窗口零件(1)中的待加工一面面形高低相反的抛光模；

步骤2.2：近等量去除的抛光加工：根据一面面形调整机床的主轴转速、摆轴速度、摆幅大小，采用步骤2.1制备的抛光模对一面按近等量去除进行抛光，一面加工完后记录光圈道数及高低；

步骤2.3：振动下盘，涂甲漆保护一面；

步骤2.4：按胶点排布图在一面上点胶，选择与异形光学窗口零件(1)中的待加工二面形状一致的组合胶膜，并将异形光学窗口零件置于该组合胶膜上，目视调整异形光学窗口零件的外廓与该组合胶膜外廓重合；

步骤2.5：根据二面面形高低情况，制备与二面面形互补的抛光模：选择与二面的面形高低一致的平板玻璃，将抛光模放置在平板玻璃上进行压制，得到与异形光学窗口零件(1)中的待加工二面面形高低相反的抛光模；

步骤2.6：近等量去除的抛光加工：根据二面面形调整机床的主轴转速、摆轴速度、摆幅大小，采用步骤2.5制备的抛光模对二面按近等量去除进行抛光，实现二面与一面面形高低互补，光圈道数代数和≤1。

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