CN114749705A - 棱镜面加工工艺及加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种棱镜面加工工艺和加工装置，其中，棱镜面加工工艺包括：根据工件上待加工面的位置设置夹具结构；根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数；根据所述刀刃参数确定刀具的铣削用量；根据确定的所述夹具、所述刀具及所述铣削用量在所述工件上铣削出所需的棱镜面。本发明技术方案的棱镜面加工工艺具有加工效率高的优点。

Description

棱镜面加工工艺及加工装置

技术领域

本发明涉及精密加工领域，特别涉及一种棱镜面加工工艺及棱镜面加工装置。

背景技术

目前，在对工件进行棱镜面加工(棱镜面加工是指在工件的周侧加工一圈棱镜面，以将工件加工为多面棱形)时，往往采用采用机加工和超模抛光结合的方法。具体为，先对工件进行机加工以初步得到所需的棱镜面，再对机加工后得到棱镜面进行超模抛光，以使棱镜面的表面粗糙度满足工艺要求。这种加工工艺的问题在于需要经过多个加工步骤，加工效率低。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种棱镜面加工工艺，旨在提高工件的加工效率。

为实现上述目的，本发明提出的棱镜面加工工艺，包括：

根据工件上待加工面的位置设置夹具结构；

根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数；

根据所述刀刃参数确定刀具的铣削用量；

根据确定的所述夹具、所述刀具及所述铣削用量在所述工件上铣削出所需的棱镜面。

在一实施例中，在铣削棱镜面之前，所述工艺还包括：

对工件进行粗加工，以使工件的尺寸满足所述铣削用量的需求。

在一实施例中，根据工件上待加工面的位置关系设置夹具结构，包括：

使所述夹具的夹紧方向与所述刀具的铣削方向基本平行。

在一实施例中，根据工件上待加工面的位置关系设置夹具结构，还包括：

将所述夹具在工件上的夹持面设置为基本垂直于工件的待加工面。

在一实施例中，根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数，包括：

根据工件的目标棱镜面数量，将刀具的刀刃设置为弧度半径介于30mm-80mm的弧形刃。

在一实施例中，根据工件的目标棱镜面数量，设置加工刀具的刀刃参数，还包括：

根据工件的目标棱镜面数量，将刀具的刀刃与水平线的夹角设置为介于10°-20°。

在一实施例中，根据所述刀刃参数确定刀具铣削用量，包括：

根据所述刀刃参数将刀具的铣削用量设置为介于0.005mm-0.015mm。

在一实施例中，所述夹具包括连接部、夹持件及固定件，所述连接部包括固定部和夹持部，所述固定部与机床可拆连接，所述夹持部自所述固定部的一侧凸设，所述夹持件设有两个，两个所述夹持件均可套设于所述安装部上，两个所述夹持件配合以将工件夹持于所述夹持部，所述固定件用以将所述两个夹持件固定于所述安装轴，其中，

在加工过程中，所述夹具可带动工件绕所述夹持部转动，以调整工件上的待加工面的位置。

在一实施例中，所述加工工艺还包括根据所述刀具设置刀盘，所述刀盘上设有至少两个刀具固定部，至少两个刀具固定部分别设于所述刀盘相对的两侧。

本发明还提出一种加工装置，包括夹具及刀具，所述夹具及所述刀具基于上述任一项所述的棱镜面加工工艺设置。

本申请技术方案的棱镜面加工工艺，通过工件上待加工面的位置设置夹具结构，通过工件上目标棱镜面的数量以设置刀具的刀刃参数，再通过所确定的刀刃参数以确定刀具的铣削用量，如此，在工件加工的过程中，便可最大程度地降低工件及刀具的振动强度，从而可极大地提高工件的加工精度，进而仅通过铣削一道工序便可在工件上加工出符合表面粗糙度要求的棱镜面。可见，相较于传统的通过机加工与超模抛光两道工序加工棱镜面的加工工艺，本申请技术方案的棱镜面加工工艺具有加工效率高的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明棱镜面加工工艺一实施例的结构示意图；

图2为本发明加工装置一实施例的结构示意图；

图3为本发明加工装置一实施例中夹具与工件的装配示意图；

图4为本发明加工装置一实施例中刀具的结构示意图一；

图5为本发明加工装置一实施例中刀具的结构示意图二；

图6为本发明加工装置一实施例中刀盘的结构示意图。

附图标号说明：

100、夹具；110、连接部；111、固定部；112、夹持部；120、夹持件；130、固定件；200、刀盘；210、刀具固定部；300、刀具；310、刀刃；400、工件

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种棱镜面加工工艺。

在本发明实施例中，如图1至图6所示，该棱镜面加工工艺包括如下步骤：

S10、根据工件上待加工面的位置设置夹具结构。

这其中，工件400即是所要加工的待加工工件，待加工面是指工件400上需要加工为棱镜面的区域。夹具100是指用以夹持工件400的器具，在本申请的技术方案中，需要基于工件400的结构及待加工面的位置以设置夹具100的结构，以实现夹具的定制化。

值得说明的是，通常在机加工中，工件400由机床上预设置的标准夹具夹持。相较于定标准夹具，本申请定制化的夹具100能够适配工件400的结构及加工方式，以改善工件400在加工过程中的受力情况，进而降低工件400在加工过程中产生的振动。如此，可显著地减少铣削面上的振纹，以提高工件400的加工精度，使得加工得到的棱镜面容易满足预设的表面摩擦度的需求。此外，通过定制化的夹具100还可提高工件400在机床上的拆装效率，以提高机床的生产效率。

具体地，根据工件400上待加工面的位置设置夹具100结构，包括：

使所述夹具100的夹紧方向与所述刀具300的铣削方向基本平行。

这其中，夹具100的夹紧方向是夹具100在夹持待加工工件400时向工件400施加的力的方向，由于工件400通常受两个相对的夹紧力，因此以任一一夹紧力的方向作为夹紧方向。而刀具300的铣削方向则是指刀具300在工件400上铣削棱镜面时的移动方向。

进一步地，该夹紧的方向与刀具300的铣削方式基本平行，是指两者之间的夹角介于0°-8°(包括0°及8°)，由于实际生产时不可避免地存在工件400误差、夹具100误差、装配误差等误差因素，因此在实际生产中，只要使夹紧方向与刀具300铣削方向介于0°-8°，便可认为两者基本平行。

具体而言，将夹具100设置为夹紧方向与刀具300的铣削方向基本平行，如此，能够使工件400加工过程中受到的夹紧力与铣削力保持平行，这样，能够同时降低在铣削工件400的过程中工件400和刀具300的振动，进而可提高加工精度，降低得到的棱镜面的表面粗糙度(即Ra)。

在一些实施例中，根据工件400上待加工面的位置关系设置夹具100结构，还包括：

将所述夹具100在工件400上的夹持面设置为基本垂直于工件400的待加工面。

这其中，该夹持面是指夹具100在工件400上夹持的区域，该基本垂直是指该夹持面与待加工面之间的夹角介于0°-8°(包括0°及8°)，由于实际生产时不可避免地存在工件400误差、夹具100误差、装配误差等误差因素，因此在实际生产中，只要使夹持面与待切削面介于0°-8°，便可认为两者基本平行。

可以理解，将夹持面设置为基本垂直于工件400的待加工面，一方面能够避免夹具100对刀具300造成干扰，另一方面可方便工件400的拆装。

请结合图2和图3所示，在一些实施例中，夹具100包括连接部110、夹持件120及固定件130，连接部110包括固定部111和夹持部112，固定部111与机床可拆连接，夹持部112自固定部111的一侧凸设，夹持件120设有两个，两个夹持件120均可套设于安装部上，两个夹持件120配合以将工件400夹持于夹持部112，且两个夹持件120在工件400上的夹持部112与工件400的待加工面基本垂直，固定件130用以将两个夹持件120固定于安装轴。

进一步地，在加工过程中，夹具100可带动工件400绕夹持部112转动，以调整工件400上的待加工面的位置。具体为，当工件400一个棱镜面加工完成后，机床可驱动夹具100转动预设角度，进而以带动工件400转动，以方便刀具300在工件400上加工下一个棱镜面。这其中，该预设角度需要根据工件400的结构及工件400上需要加工的目标棱镜面的数量以自适应设置。通过转动工件400，便可在工件400的周侧加工出所需的棱镜面，提高工件400的加工效率。

具体地，在夹持工件400后，工件400至少部分自夹持件120的侧面凸出，以使工件400的待加工面自夹持件120的侧部露出，以方便刀具300铣削工件400。可以理解，通过上述结构，能够使零件一次装夹中能完成所有待加工面的加工，以减少定位误差，并可实现工件400的快速拆装，以减少辅助时间，提升加工效率。

在一些实施例中，该夹持件120设置为夹片，该夹持部112上设置有抵顶部113，该夹片可抵顶于抵顶部113，夹持部112背向固定部111的端部设有螺纹部114，该固定件130设置为螺母，该螺母螺合至该螺纹部144上后，可配合抵顶部以固定夹持件120及工件400。通过上述结构，可快速固定工件400，并且容易实现不同尺寸的工件400的夹持。

S20、根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数。

这其中，目标棱镜面是指需要在工件400上加工得到的棱镜面的数量，该刀具300的则是用以加工(铣削)工件400的刀具300。刀刃参数则是指刀具300的刀刃310的参数，其包括但不限于弧度、角度、长度等参数。在切割工件400的过程中，刀具300通过刀刃310以切割工件400，因此，通过设置刀具300的刀刃参数，能够改变刀具300的铣削性能及刀具300铣削过程中的受力分布，进而可改善刀具300在加工过程中出现的振刀问题，如此，便可极大地降低刀具300在铣削过程中的振动，减少铣削出的棱镜面的振纹，以)降低棱镜面的表面摩擦度，以满足预设的精度需求。

请结合图3和图4所示，在一些实施例中，根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数，包括：

根据工件的目标棱镜面数量，将刀具的刀刃设置为弧度半径介于30mm-80mm的弧形刃。

具体地，在本申请的技术方案中，刀具300的刀刃310呈圆弧形设置，该弧度半径则用以限定刀刃310的弧度。

值得说明的是，在一般机加工中，刀具300的刀刃310通常设置为直刃，直刃即是指刀刃310呈直线型设置。由于在工件400铣削过程中，刀具300相较于工件400处于转动状态，这样导致直刃设置的刀具300在铣削工件400时容易振动而影响加工精度，使得工件400的棱镜面出现振纹，导致棱镜面的表面摩擦度无法满足预设的精度要求。而本申请通过将刀具300设置为圆弧形，使得刀具300的受力分布均匀，刀具300不易发生振动，从而有助于提高工件400的加工精度。

进一步地，本申请的技术方案还根据工件400上目标棱镜面的数量，以地调整刀刃310的弧度，如此，能够根据工件400的结构及目标棱镜面数量，适应性地调整刀刃参数，进而获取最佳的加工精度。值得说明的是，当刀刃310的弧度小于30mm时，刀具300的加工面太小，会影响工件400的加工效率；而当刀刃310的弧度大于的80mm时，刀具300容易受力不均匀，而影响工件400的加工精度。因此，将刀刃310的弧度设置为介于30mm至80mm，能够同时兼顾工件400的加工精度和加工效率。

示例性的，刀刃310的弧度可以设置为30mm、31mm、32mm、33mm、34mm、35mm、36mm、37mm、38mm、39mm、40mm、41mm、42mm、

43mm、44mm、45mm、46mm、47mm、48mm、49mm、50mm、51mm、

52mm、53mm、54mm、55mm、56mm、57mm、58mm、59mm、60mm、

61mm、62mm、63mm、64mm、65mm、66mm、67mm、68mm、69mm、

70mm、71mm、72mm、73mm、74mm、75mm、76mm、77mm、78mm、

79mm、80mm。

这其中，工件400上目标棱镜面的数量越多，则刀具300的弧度越小。

在一些实施例中，所述刀具300为焊接单晶钻石刀。这种刀具300铣削时不易黏刀及产生积屑瘤，加工表面质量好。

请结合图3所示，在一些实施例中，根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数，还包括：

根据工件的目标棱镜面数量，将刀具的刀刃与水平线的夹角设置为介于10°-20°。

具体地，在本申请的技术方案中，刀具300的刀刃310与水平线呈夹角设置，即刀刃310为斜刃。那么，刀刃310与水平线的夹角介于10°-20°可以视为为刀刃310的斜度介于10°-20°。

值得说明的是，在一般机加工中，刀具300的刀刃310通常与水平线平行，即刀刃310为平刃。平刃设置的刀刃，在铣削过程中刀具300的整个刀刃310均与工件400接触，这增加了刀具300的受力面积，进而增大了刀具300受力不均匀的现象，导致刀具300容易发生振动，影响加工精度，最终导致工件400上的棱镜面的表面摩擦度无法满足预设的精度要求。而本申请技术方案通过将刀具300设置为斜刃，从而改善了刀具300在铣削过程中的受力状况，使刀具300不易发生振动，从而可极大地提高工件400的加工精度。

进一步地，本申请的技术方案还根据工件400上目标棱镜面的数量，以地调整刀刃310的斜度，如此，能够根据工件400的结构及目标棱镜面数量，适应性地调整刀刃参数，进而获取最佳的加工精度。值得说明的是，当刀刃310斜度小于10°时，刀具300的加工面太小，会影响工件400的加工效率；而当刀刃310的斜度大于的20°时，刀具300容易受力不均匀，而影响工件400的加工精度。因此，将刀刃310的弧度设置为介于10°至20°，能够同时兼顾工件400的加工精度和加工效率。

示例性的，刀刃310的斜度可以设置为10°、11°、12°、13°、14°、15°、16°、17°、18°、19°、20°。

这其中，工件400上目标棱镜面的数量越多，则刀具300的斜度越大。

S30、根据所述刀刃参数确定刀具300的铣削用量。

这其中，刀刃310的铣削用量是指刀具300在加工时所铣削的量，其可以决定刀具300的进刀深度，而刀具300进刀深度的不同，将影响加工过程中刀具300及工件400的受力情况，进而影响刀具300与刀具300的振动情况。

具体地，根据刀具300的刀刃参数以确定刀具300的铣削用量，如此，能够适应适应性地调整工件400的加工参数，以改善工件400和刀具300在加工过程中的振动问题，以提高工件400的加工精度。

在一些实施例中，根据所述刀刃参数确定刀具铣削工件时的铣削用量，包括：

根据所述刀刃参数将刀具的铣削用量设置为介于0.005mm-0.015mm。

具体地，以刀具300的铣削用量为0.005mm为例，将刀具300的铣削用量设置为0.005mm是指，刀具300在工件400的某一待加工面上铣削0.005mm深度之后，工件400在该加工区域上即可满足所设定的尺寸需求。

这其中，若刀具300的铣削用量小于0.005mm，则留给刀具300的加工余量过少，将提高工件400的加工难度，影响工件良品率，而若刀具300的铣削用量大于0.015mm，则刀具300的铣削用量过大，将使得刀具300在加工过程中容易发生振动，影响加工精度。故而，将刀具300的铣削用量设置为介于0.005mm-0.015mm，能够同时兼顾工件400的加工精度和良品率。

示例性的，刀刃310的铣削用量可以设置为0.005mm、0.006mm、0.007mm、0.008mm、0.009mm、0.010mm、0.011mm、0.012mm、0.013mm、0.014mm、0.015mm。

S40、根据确定的所述夹具、所述刀具及所述铣削用量在所述工件上铣削出所需的棱镜面。

具体而言，在确定了夹具10的0结构、刀具300的刀刃参数及刀具300的铣削用量后，便可依此对工件400进行加工，以在工件400上铣削出所需的棱镜面。示例性的，该棱镜面的表面粗糙度可以为Ra0.001um～Ra0.0005um。

可以理解，本申请技术方案的棱镜面加工工艺，通过工件400上待加工面的位置设置夹具100结构，通过工件400上目标棱镜面的数量以设置刀具300的刀刃参数，再通过所确定的刀刃参数以确定刀具300的铣削用量，如此，在工件400加工的过程中，便可最大程度地降低工件400及刀具300的振动强度，从而可极大地提高工件400的加工精度，进而仅通过铣削一道工序便可在工件400上加工出符合表面粗糙度要求的棱镜面。可见，相较于传统的通过机加工与超模抛光两道工序加工棱镜面的加工工艺，本申请技术方案的棱镜面加工工艺具有加工效率高的优点。

在一些实施例中，在铣削棱镜面之前，所述工艺还包括：

对工件进行粗加工，以使工件的尺寸满足所述铣削用量的需求。

具体而言，该粗加工具体为通过粗铣的方式改变工件400的尺寸，以使工件400的加工余量与所确定的铣削用量一致，如此，以满足所确定的加工参数，保证工件400的加工精度。这其中，加工余量是指工件400在加工时可供加工部分的尺寸。

可以理解，通过在铣削前对工件400进行粗加工，以使工件400的尺寸满足所述铣削用量的需求，可确保以设定参数进行铣削能够得到符合预设表面粗糙度需求的工件400，即，有利于保证工件400的加工精度，提高良品率。

请结合图6所示，在一些实施例中，本申请技术方案的加工工艺还包括：根据所述刀具300设置刀盘200，所述刀盘200上设有至少两个刀具固定部210，至少两个刀具固定部210分别设于所述刀盘200相对的两侧。

具体地，该刀盘200是指用以通过夹持刀具300的部件，刀具固定部210则是用以固定刀具300，其可以根据刀具300的结构做适应性设计.在图6所示的实施例中，该刀具固定部210设置为固定槽，于固定槽的槽底设备螺纹槽(图未示)，刀具300通过适配该螺纹槽的螺栓(图未示)以固定于该固定槽中，相应的，在刀具300上设有供螺栓穿过的通孔(未标示)。

可以理解，在刀盘200上设置至少两个刀具固定部210，如此，一方面能够作为设计冗余，以提高加工的可靠性；另一方面则能在一刀拆卸的同时实现另一刀的安装，进而有助于提高机床的效率。

本发明还提出一种加工装置，该加工装置包括夹具及刀具，所述夹具及刀具基于上述棱镜面加工工艺设置，该棱镜面加工工艺具体参照上述实施例，由于本加工装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种棱镜面加工工艺，其特征在于，包括：

根据工件上待加工面的位置设置夹具结构；

根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数；

根据所述刀刃参数确定刀具的铣削用量；

根据确定的所述夹具、所述刀具及所述铣削用量在所述工件上铣削出所需的棱镜面。

2.如权利要求1所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，在铣削棱镜面之前，所述工艺还包括：

对工件进行粗加工，以使工件的尺寸满足所述铣削用量的需求。

3.如权利要求1所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，根据工件上待加工面的位置关系设置夹具结构，包括：

使所述夹具的夹紧方向与所述刀具的铣削方向基本平行。

4.如权利要求3所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，根据工件上待加工面的位置关系设置夹具结构，还包括：

将所述夹具在工件上的夹持面设置为基本垂直于工件的待加工面。

5.如权利要求1所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，根据工件的目标棱镜面数量，设置刀具的刀刃参数，包括：

根据工件的目标棱镜面数量，将刀具的刀刃设置为弧度半径介于30mm-80mm的弧形刃。

6.如权利要求5所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，根据工件的目标棱镜面数量，设置加工刀具的刀刃参数，还包括：

根据工件的目标棱镜面数量，将刀具的刀刃与水平线的夹角设置为介于10°-20°。

7.如权利要求6所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，根据所述刀刃参数确定刀具铣削用量，包括：

根据所述刀刃参数将刀具的铣削用量设置为介于0.005mm-0.015mm。

8.如权利要求3所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，所述夹具包括连接部、夹持件及固定件，所述连接部包括固定部和夹持部，所述固定部与机床可拆连接，所述夹持部自所述固定部的一侧凸设，所述夹持件设有两个，两个所述夹持件均可套设于所述安装部上，两个所述夹持件配合以将工件夹持于所述夹持部，所述固定件用以将所述两个夹持件固定于所述安装轴，其中，

在加工过程中，所述夹具可带动工件绕所述夹持部转动，以调整工件上的待加工面的位置。

9.如权利要求1所述的棱镜面加工工艺，其特征在于，所述加工工艺还包括根据所述刀具设置刀盘，所述刀盘上设有至少两个刀具固定部，至少两个刀具固定部分别设于所述刀盘相对的两侧。

10.一种加工装置，其特征在于，包括夹具及刀具，所述夹具及所述刀具基于权利要求1至9中任一项所述的棱镜面加工工艺设置。

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