CN110153655B - 一种物镜转盘的精加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械加工技术领域，具体为一种物镜转盘的精加工工艺，主要工艺步骤包括，确定工件中轴线，然后用车床夹住上端的圆柱凸台，车凹陷部内面的轮廓及内螺纹，车出凹陷部内面底部的对中孔；安装工装夹具打工艺孔，确定螺栓孔的位置，然后用钻头在工装夹具上钻孔，形成工艺孔和螺栓通孔，在工装夹具的螺栓通孔内攻螺纹，形成螺栓孔。然后将预制定位螺栓安装在螺栓孔中，使定位螺栓端部插入工艺孔；接着完成端面孔加工，和啮合齿的加工；最后完成物镜螺孔的加工。该加工工艺借助工装夹具对物镜转盘进行加工，即能实现对工件的良好固定，又可以达到精准定位和加工的目的，同时，该种加工工艺在加工过程中不会磨损工件，有利于保证工件的精度。

Description

一种物镜转盘的精加工工艺

技术领域

本发明涉及一种机械加工工艺，具体为一种物镜转盘的精加工工艺。

背景技术

物镜转盘为显微镜的物镜转换器上的关键部件，起着切换物镜的作用。本专利中所提的物镜转盘不同于手动切换物镜的转盘，该物镜转盘外部有齿轮，内部有螺纹，需要精车、外圆磨、螺纹磨及电镀等多道工序，最终能在电机控制下自动旋转切换不同倍数的物镜。该零件精度高、体积小、结构复杂。

现有专利中，转盘方面的夹具很多，用于显微镜物镜上的转盘公开的专利很少。转盘夹具ZL 93238939.2加工显微镜物镜转换器的工件夹具中只涉及了物镜转盘的物镜螺栓孔(原文名为球面螺孔)的加工，只涉及这一个零件特征，本专利介绍的是整个物镜转盘的加工工艺，而且将物镜螺孔的加工和物镜转盘的齿轮的加工集中在同一个夹具上加工，起到简化工艺，降低成本的作用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物镜转盘的精加工工艺，以解决物镜转盘的加工问题，提高物镜转盘的加工精度，同时避免加工过程中工件受损。

为实现上述目的，本发明采用的方案为包括以下步骤：无工装夹具状态下的加工和在工装夹具状态下的加工；

1)无工装夹具状态下的加工步骤：

a.制作毛坯：毛坯为回转体，表层预留0.5mm加工余量，毛坯包括中部向下的凹陷部、周边的凸缘以及凹陷部中部的圆柱凸台；圆柱凸台作为预留部分，用于作为坯料的夹持部，辅助毛坯的初步加工。

b.确定工件中轴线，用车床夹持毛坯的凸缘，在圆柱凸台顶面加工中心孔，然后切削圆柱凸台的圆周面，此时圆柱凸台的中轴线即为后续加工过程中毛坯的中轴线；经切削的圆柱凸台，形成尺寸标准的圆柱，其轴心确定，作为以下步骤中对毛坯进一步加工的基准。

c.取下步骤b中的工件，用车床夹住上端的圆柱凸台，车凹陷部内面的轮廓及内螺纹，并精车车出滚子接触面，该面相对端面倾斜45°；精车出凹陷部内面底部的对中孔；经过以上步骤，完成内螺纹和滚子接触面的加工，从而使工件可以与工装夹具完全配合，以便确定工艺孔的位置并加工工艺孔。

2)在工装夹具状态下的加工步骤：

d.安装工装夹具，清理步骤c加工后的工件，然后选用匹配的工装夹具，将工装夹具的对中头对准工件的对中孔，并旋合工件，直至工件的滚子接触面与夹具的限位面贴合，完成工件的轴向定位；

e.打工艺孔，工艺孔的位置需要与工装夹具上的螺栓孔一一对应，且保持轴心重合，此时的工装夹具上不具有螺栓孔；确定螺栓孔的位置，然后用钻头在工装夹具上钻孔，并在工件上钻出盲孔，然后铰刀铰物镜转盘上的底面，铰刀一起铰到物镜转盘底部，形成工艺孔和螺栓孔，然后分离两者，并在工装夹具的螺栓孔内攻螺纹，形成螺栓孔；用此方式确定的工艺孔的位置，方法直接，排除了滚子接触面或者内螺纹加工误差带来的影响，使所加工的工艺孔与工装夹具的螺栓孔保持同轴，从而可以确保定位螺栓与穿过螺栓孔后与定位孔完全匹配；

f.在完成工艺孔的加工后，将定位螺栓安装在螺栓孔中，使定位螺栓端部插入工艺孔，完成对坯料的固定；

g.端面孔加工，端面孔包括位于同一圆上的定位孔和磁钢孔，其中定位孔为锥底孔，磁钢孔为平底孔，且每个定位孔旁边都设置一组磁钢孔；定位孔的位置与数量和工装夹具上避让孔的位置与数量一一对应，即定位孔的轴线、与对应的避让孔轴线在同一平面上，确定定位孔轴心所在位置后依次加工出120°底部锥形的定位孔和磁钢孔；

h.滚齿，端面孔打好后，更换工位或机床，安装固定好后，开始滚齿，在上述坯料的凸缘上加工啮合齿；

i.完成步骤h后，用车床夹住工装夹具，然后切掉圆柱凸台，并精车转盘顶部，使转盘顶部达到粗糙度Ra 0.8μm；

j.表面镀铬，取下转盘，对啮合齿表面及转盘顶部、内部全部镀铬，镀铬后的粗糙度为Ra 0.4μm；

k.完成镀铬后，再次安装工装夹具，确定物镜螺孔的位置并依次镗出通孔，并车物镜螺纹；物镜螺孔的位置与定位孔位置一一对应，即物镜螺栓孔的中轴线与定位孔的轴线在同一平面；更换钻头，然后加工物镜转盘背面边缘的顶端小孔。

3)拆卸工装夹具，取出成品转盘，清理后完成加工。

在上述技术方案中，制作的坯料带有加工余量和圆柱凸台，圆柱凸台作为整个部件初加工的辅助夹持部位，同时也用于确定整个坯料的中轴线，确定好轴线后便不再夹持工件其他部位，避免夹具对部件的破坏；采用先车内螺纹和滚子接触面的方式，可以使初加工后的工件与工装夹具螺纹配合；在部件与工装夹具配合状态下，通过现加工工装夹具螺纹通孔同时在工件上钻出工艺孔的方式，可以保证工艺孔与螺纹通孔的同轴度，然后车出螺纹通孔内部的螺纹，形成螺栓孔，从而使工件与工装夹具通过定位螺栓稳定配合，从而可以通过夹持工装夹具来间接固定工件，避免车床直接接触工件，减少车床对工件的磨损，同时，工装夹具与工件的稳定结合也可使后续过工序中啮合齿、物镜螺栓孔以及定位孔和端面孔的加工更加更精准。

优选地，步骤a中，毛坯的制作采用冲压热锻工艺。热锻工艺制作毛坯，加工的毛坯组织致密，加工后的表面光滑，残品率低。

优选地，步骤e中工艺孔与螺栓孔的共同深度大于定位螺栓的螺柱长度，即安装定位螺栓后，螺栓端部不接触工艺孔底部。将定位螺栓端部插入工艺孔，从而防止工件相对于工装夹具转动，起到对工件的定位作用，在安装定位螺栓时，螺栓端部不接触工艺孔，可以避免定位螺栓产生对工件产生轴向的力。

优选地，步骤e中，打完工艺孔后，取下工装夹具，对加工过的坯料进行清理，除去工艺孔中的杂物，重新安装工装夹具后再进行步骤f中定位螺栓的安装。增加清理工序，可以除去工艺孔中残留的碎屑，避免碎屑对定位螺栓安装过程的影响。

优选地，步骤g中，每个定位孔旁边都加工磁钢孔，先加工定位孔后加工磁钢孔。在物镜转盘上，磁钢孔的位置及数量不固定，不好确定位置，但磁钢孔的位置与定位孔的位置有特定关系，而定位孔的位置与物镜螺孔的位置一一对应，容易确定位置，确定好定位孔的位置后，更有利于确定磁钢孔的位置。

优选地，中心孔的加工包括定位以及研磨，确定中心孔的中心位于圆柱凸台中部，确定好后研磨加工，并使中心孔面粗糙度达到0.4μm。

优选地，滚啮合齿前，采用顶轴顶着圆柱凸台上的中心孔，顶轴与工装夹具共同对坯料进行定位，然后开始滚齿工序。

优选地，所述工艺孔的直径等于工装夹具上定位螺栓端部光杆的直径，可以使定位螺栓端部的插入部分与工艺孔内壁完整贴合，避免工件晃动，有助于减小后续的加工误差。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明提供的实施例中所用到的物镜转盘坯料的侧面视图。

图2为本发明提供的实施例中预制的工装夹具的顶面结构示意图。

图3为本发明提供的实施例中预制的工装夹具的背面结构示意图，其中标示了螺栓孔的位置。

图4为图1所示坯料加工后形成的物镜转盘的纵切面结构示意图。

图5为图4所示物镜转盘的背面结构示意图。

图6为图4所示物镜转盘的正面结构示意图。

图7为本发明提供的实施例中在完成工艺孔和螺栓孔的加工后工装夹具和物镜转盘的卡装状态示意图。

图中，凸缘1、凹陷部2、圆柱凸台3、内螺纹4、对中孔5、中心孔6、滚子接触面7、工艺孔8、啮合齿9、物镜螺孔10、顶端小孔11、定位孔12、磁钢孔13、外螺纹21、限位面22、避让孔23、对中头24、螺栓孔25、定位螺栓26。

具体实施方式

以下将配合附图及实施例来详细说明本申请的实施方式，借此对本申请如何应用技术手段来解决技术问题并达成技术功效的实现过程能充分理解并据以实施。

请参阅图1至7，本发明实施例提供了一种物镜转盘的精加工工艺，以七孔物镜电动转盘为例，其加工步骤为：使用冲压热锻工艺制作毛坯，毛坯预留0.6mm加工余量；初步加工毛坯，用可转动工作台夹持毛坯的凸缘1，切削圆柱凸台3。然后在圆柱凸台3顶面加工出圆柱凸台的中心孔6，中心孔6的加工包括定位以及研磨，确定中心孔6的中心位于圆柱凸台3中部，确定好后研磨加工，并使中心孔6面粗糙度达到0.4，此时，圆柱凸台的中轴线确定为后续加工过程中坯料的转动轴；取下毛坯，夹住圆柱凸台3，车凹陷部2内面的轮廓，内部轮廓的半径为R154.7mm，及车内螺纹，螺纹的螺距为0.57727273mm，车出5.75圈，并精车车出滚子接触面7，该面倾斜45°；车出凹陷部内面底部的对中孔5，对中孔孔径13.5mm，深度3mm。

此时，毛坯可以通过螺纹与工装夹具配合，接下来通过将毛坯与工装夹具安装来确定工艺孔8位置。清理加工后的毛坯，然后选用匹配的工装夹具，此时的工装夹具为半成品，不具有螺栓孔25，总高为55.6mm，后段的夹持圆柱的直径为φ50mm，中间包含避让孔的圆柱段直径为φ70mm，避让孔直径φ21mm，轴向深度30mm，两头中心孔按GB/T145-2001 2-B3.15/10来加工；将工装夹具的对中头24对准工件的对中孔5，然后旋合工件，毛坯件的内螺纹4与工装夹具的外螺纹21旋合，直至工件上的滚子接触面7与夹具的限位面22贴合。工艺孔8的位置需要与工装夹具上的螺栓孔25一一对应，且保持轴心重合；确定工艺孔8的位置，即工装夹具上螺栓孔25的位置，然后用钻头在工装夹具上钻孔，钻头贯穿工装夹具，并在工件上钻出盲孔，然后铰刀铰物镜转盘上的底面，并用铰刀铰工件上的盲孔，且铰到盲孔底部，形成工艺孔8和螺栓通孔，然后分离两者，并在工装夹具的螺栓通孔内攻螺纹，形成螺栓孔25。工艺孔深度3.1mm，采用的定位螺栓26由GB70.1-2000M5×14型号的螺栓改制而成，前段光杆部分长度为4.5mm。当定位螺栓26贯穿螺栓孔并插入工艺孔后，定位螺栓端部不接触工艺孔底部。

取下工装夹具，对加工过的坯料进行清理，除去工艺孔中的杂物，然后将定位螺栓安装在螺栓孔中，使定位螺栓端部插入工艺孔，完成对坯料的固定。

然后进行端面孔加工，端面孔包括位于同一圆上的定位孔12和磁钢孔13，其中定位孔为锥底孔，深度为1.06mm，不含锥形部分高度，磁钢孔为平底孔，深度为2.9mm，且每个定位孔旁边都设置一组磁钢孔；定位孔的位置与数量和工装夹具上避让孔的位置与数量一一对应，先确定定位孔，并加工，然后根据定位孔的位置来确定磁钢孔的位置，并加工磁钢孔。其中定位孔底部为120°锥形底，磁钢孔底部为平底。

端面孔打好后，更换工位或机床，采用顶轴顶着圆柱凸台上的中心孔，顶轴与工装夹具共同对坯料进行定位，然后开始加工啮合齿9，共224个齿，模数0.5mm。

滚齿结束后，切掉圆柱凸台，并精车转盘顶部，使转盘顶部达到粗糙度Ra 0.8μm。

在完成上部步骤后，拆下工装夹具，对工件进行表面镀铬，对啮合齿表面、转盘顶部及内部镀铬。

重新安装工装夹具，确定7个物镜螺孔10的位置，物镜螺孔与工装夹具上的避让孔23一一对应，也与定位孔12的位置一一对应，确定物镜螺孔的位置并依次镗出通孔，并车物镜螺纹，物镜螺纹标准为WJ4/5"X1/36"；然后加工物镜转盘背面边缘的顶端小孔11。

拆卸工装夹具，取出成品转盘，清理后完成加工。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。

上述说明示出并描述了本发明的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：包括以下步骤：无工装夹具状态下的加工和在工装夹具状态下的加工；

1)无工装夹具状态下的加工步骤：

a.制作毛坯：毛坯为回转体，表层预留0.5mm加工余量，毛坯包括中部向下的凹陷部、凹陷部周边的凸缘以及凹陷部中部的圆柱凸台；

b.确定工件中轴线，用车床夹持毛坯的凸缘，在圆柱凸台顶面加工中心孔，然后切削圆柱凸台的圆周面，此时圆柱凸台的中轴线即为后续加工过程中毛坯的中轴线；

c.取下步骤b中的工件，用车床夹住上端的圆柱凸台，车凹陷部内面的轮廓及内螺纹，并精车车出滚子接触面，该面倾斜45°；车出凹陷部内面底部的对中孔；

2)在工装夹具状态下的加工步骤：

d.安装工装夹具，清理步骤c加工后的工件，然后选用匹配的工装夹具，将工装夹具的对中头对准工件的对中孔，并旋合工件，直至工件的滚子接触面与夹具的限位面贴合，完成工件的轴向定位；

e.打工艺孔，工艺孔的位置需要与工装夹具上的螺栓孔一一对应，且保持轴心重合，此时的工装夹具上不具有螺栓孔；确定螺栓孔的位置，然后用钻头在工装夹具上钻孔，并在工件上钻出盲孔，然后铰刀铰物镜转盘上的底面，铰刀一起铰到物镜转盘底部，形成工艺孔和螺栓通孔，然后分离两者，并在工装夹具的螺栓通孔内攻螺纹，形成螺栓孔；

f.在完成工艺孔的加工后，将预制定位螺栓安装在螺栓孔中，使定位螺栓端部插入工艺孔，完成对坯料的固定；

g.端面孔加工，端面孔包括位于同一圆上的定位孔和磁钢孔，其中定位孔为锥底孔，磁钢孔为平底孔，且每个定位孔旁边都设置一组磁钢孔；定位孔的位置与数量和工装夹具上避让孔的位置与数量一一对应，即定位孔的轴线、与对应的避让孔轴线在同一平面上，确定定位孔轴心所在位置后依次加工出120°底部锥形的定位孔和磁钢孔；

h.滚啮合齿，定位孔与磁钢孔打好后，更换工位或机床，安装固定好后，开始滚齿，在上述坯料的凸缘上加工啮合齿；

i.完成步骤h后，用车床夹住工装夹具，然后切掉圆柱凸台，并精车转盘顶部，使转盘顶部达到粗糙度0.8μm；

j.表面镀铬，取下转盘，对啮合齿表面、转盘顶部及内部镀铬，镀铬后的表面粗糙度达到0.4μm；

k.完成镀铬后，再次安装工装夹具，确定物镜螺孔的位置并依次镗出通孔，并车物镜螺纹；物镜螺孔的位置与定位孔位置一一对应，即物镜螺孔的中轴线与定位孔的轴线在同一平面；更换钻头，加工物镜转盘背面边缘的顶端小孔；

3)拆卸工装夹具，取出成品转盘，清理后完成加工。

2.如权利要求1所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：步骤a中，毛坯的制作采用冲压热锻工艺。

3.如权利要求1所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：步骤e中工艺孔与螺栓孔的共同深度大于定位螺栓的螺柱长度，即安装定位螺栓后，螺栓端部不接触工艺孔底部。

4.如权利要求3所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：步骤e中，打完工艺孔后，取下工装夹具，对加工过的坯料进行清理，除去工艺孔中的杂物，重新安装工装夹具后再进行步骤f中定位螺栓的安装。

5.如权利要求3所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：步骤g中，每个定位孔旁边都加工磁钢孔，先加工定位孔，更换钻头后加工磁钢孔。

6.如权利要求1所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：在步骤g中，定位孔的加工需要校准，用φ3钢球放入，使钢球顶部凸出端面1.3mm。

7.如权利要求4所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：中心孔的加工包括定位以及研磨，确定中心孔的中心位于圆柱凸台中部，确定好后研磨加工，并使中心孔面粗糙度达到0.4μm。

8.如权利要求7所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：滚啮合齿前，采用顶轴顶着圆柱凸台上的中心孔，顶轴与工装夹具共同对坯料进行定位，然后开始滚齿工序。

9.如权利要求8所述的一种物镜转盘的精加工工艺，其特征在于：所述工艺孔的直径等于工装夹具上定位螺栓端部光杆的直径。

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