CN115816226A - 一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置，该装置包括数控球面铣磨机和光学球罩类零件，包括夹在数控球面铣磨机上的真空吸附夹具和辅助卡环，所述的真空吸附夹具通过辅助卡环连接定位光学球罩类零件，并通过金刚石磨轮对光学球罩类零件进行加工。本发明中，光学球罩类零件在精磨过程中与工装紧密贴合，变形量小且提高大型光学整流罩零件的加工精度。具体如下：(1)选择真空吸附的装夹方式，零件与工装夹具贴合面积大，降低零件装夹中产生的应力，零件在铣磨过程中变形量小。(2)将真空吸附工装中吸附基体2的球面半径直接在光学数控铣磨机床上在线加工，消除了常规金属吸附工装在二次装夹时产生的重复定位误差。

Description

一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置

技术领域

本发明属光学加工领域，具体涉及一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置。

背景技术

大型光学整流罩零件属于弯月透镜，两个球面同心或近同心。其透镜直径与中心厚度之比大于15：1，属于薄型透镜。大型光学整流罩零件焦距长(f＇＞350－400mm)，在磨边工序中不易定中心。并且对于同心透镜，无法通过磨边工序调整零件的中心偏差，需要增加多道手修工序，通过修正零件的边缘厚度差控制零件的铣磨精度。大型光学整流罩零件结构刚性差，在铣磨及手修过程中为了消除或尽量减少零件的变形，需要制作专用工装夹具，检测时也需要专用辅助测量夹具。

在铣磨大型光学整流罩零件过程中，需要准备大量的专用工装夹具，部分专用工装的加工精度要求很高，增加了工装夹具的使用成本。一般采用的光胶上盘、粘结胶装夹零件等方法，需要大量的准备时间。单块手修工序时，还增加了工作人员的劳动强度，并且对于零件中心偏超差的零件，只能报废。

普遍使用的加工方法都涉及到二次装夹时基准改变的问题，无法消除重复定位误差，对大型光学整流罩的铣磨面型精度会造成一定的影响，为此必须在零件装夹、工装设计方面投入大量精力。并且光学加工单位一般不具备金属零件加工能力，当遇到工装夹具需要修改的情况，返修周期比较长，增加生产成本。

如何减少专用工装夹具的使用数量，消除或降低重复定位误差，在提高大型光学整流罩零件铣磨精度的同时简化工艺流程，减轻工作人员的劳动强度，提高生产效率，是目前亟待解决的问题。我们通过对零件结构分析，梳理广泛使用的加工工艺及加工设备，转换工作思路，找出一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法，为今后大型光学整流罩零件的铣磨加工提供重要的技术参考和依据。

发明内容

为了克服现有工艺流程复杂、生产率低的问题，本发明提供一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置，本发明减少了专用工装夹具的使用数量，消除或降低重复定位误差，在提高大型光学整流罩零件铣磨精度的同时简化工艺流程，减轻工作人员的劳动强度，提高生产效率，提高了零件加工精度。

本发明采用的技术方案为：

一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，包括数控球面铣磨机和光学球罩类零件，包括夹在数控球面铣磨机上的真空吸附夹具和辅助卡环，所述的真空吸附夹具通过辅助卡环连接定位光学球罩类零件，并通过金刚石磨轮对光学球罩类零件进行加工。

所述的真空吸附夹具包括基座、吸附基体和密封圈，所述的基座上端与吸附基体连接，密封圈设在基座下端并与数控球面铣磨机连接。

所述的吸附基体材料为K9玻璃，形状为中空圆柱形，其直径比光学球罩类零件外圆直径小1－2mm；吸附基体中心设有光学球罩类零件直径1/3的通气孔；吸附基体上端由粗磨工序加工出和粗磨零件球面半径相同，方向相反的球面，吸附基体下端为平面。

所述的基座材料为不锈钢或铜，基座中心设有沉头通孔；基座上端轴直径与光学球罩类零件外圆直径及辅助卡环直径相同；基座下端轴直径小于基座上端轴直径；所述的基座上端面为平面一并与吸附基体下端平面二粘结；基座下端轴的轴端设有密封槽，密封槽内安装有密封圈并与使用的数控球面铣磨机主轴连接。

所述的基座与吸附基体通过环氧胶连接。

所述的辅助卡环材料为不锈钢或铜，形状为中空圆柱形，中间孔直径与光学球罩类零件外圆直径及真空吸附工装基座轴相同。

所述的金刚石磨轮采用青铜结合剂金刚石磨轮，其磨轮直径为光学球罩类零件直径的2/3－1之间。

所述的金刚石磨轮包括磨轮本体、金刚石磨轮层、定位面、金刚石磨轮定位轴和金刚石磨轮内通孔，所述的磨轮本体为上端开有外台阶孔的空心圆柱体状，外台阶孔的水平面为定位面，磨轮本体上端为金刚石磨轮定位轴，磨轮本体下端为金刚石磨轮层。

一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法，具体步骤为：

工步1，根据光学球罩类零件磨边完工尺寸选择确定需要的基座、吸附基体和辅助卡环；吸附基体的接触面的凸面球面半径与光学球罩类零件凹面精磨完工半径相同；

工步2，制作真空吸附夹具，清洁基座和吸附基体，去除基座和吸附基体表面残留的油渍杂质，干燥后将吸附基体的平面二和基座的平面一进行粘接，静置24h后使用，将密封圈安装在密封槽内整体组成真空吸附夹具；

工步3，精磨真空吸附夹具，选择磨轮中径为光学球罩类零件外圆直径1/2－2/3的金刚石磨轮，将金刚石磨轮和真空吸附夹具在数控球面铣磨机上装夹完成，输入磨轮高度、真空吸附夹具高度值后，堵住通气孔防止冷却液进入，开始铣磨真空吸附夹具的吸附球面；吸附球面的球面半径与吸附零件面的球面半径相同，方向相反；铣磨完成后打开通气孔；

工步4，装夹零件，将光学球罩类零件放置于铣磨后的真空吸附夹具接触面上，使用辅助卡环的定位孔套在基座的辅助定位轴上，光学球罩类零件卡在辅助卡环的定位孔中定位，使用数控铣磨机的吸附功能夹紧光学球罩类零件，然后取出辅助卡环；

工步5，精磨光学球罩类零件第一个球面，由块料毛坯经过磨边工序流转的待精磨零件，进行精磨凹面；由型料经磨边工序流转的待精磨零件，精磨上表面球面；

工步6，由块料毛坯经过磨边工序流转的零件精磨凹面后，进入粗磨工序，去除凸面加工余量；由型料经磨边工序流转的零件精磨上表面球面后，直接进入工步7；

工步7，更换真空吸附夹具，精磨第二个真空吸附工装；铣磨更换后的真空吸附夹具接触面；铣磨接触面球面半径与零件精磨表面半径相同，方向相反，具体操作同工步3；

工步8，翻面装夹零件，将光学球罩类零件的精磨面放置在真空吸附夹具接触面上，使用辅助卡环装夹零件，具体操作方法同工步4；

工步9，精磨光学球罩类零件第二个球面，由块料毛坯经过磨边工序流转的待精磨零件，精磨凸面；由型料经磨边工序流转的待精磨零件，精磨上表面球面；

工步10，取出零件，清洗干净后送至磨边工序；对于等厚大型光学整流罩零件，直接进入抛光工序；

工步11，磨边工序；根据完工图纸直径进行磨边，修正零件外圆轴线与两球面轴线同轴度为0.01mm；零件进行保护性倒角0.2－0.5mm；

工步12，抛光工序；根据完工图纸要求的技术指标进行抛光。

所述的工步2中，通过酒精或丙酮溶液清洁基座和吸附基体，去除工装表面残留的油渍杂质，干燥后用环氧树脂胶粘结吸附基体的平面二和基座1的平面一。

本发明的有益效果是：

本发明提供一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置，本发明加工精度高且修正方便。零件在精磨过程中与工装紧密贴合，变形量小。装置制作简单、经济。通过整个工艺流程的质量控制，提高大型光学整流罩零件的加工精度。具体如下：

(1)选择真空吸附的装夹方式，零件与工装夹具贴合面积大，降低零件装夹中产生的应力，零件在铣磨过程中变形量小。

(2)将真空吸附工装中吸附基体的球面半径直接在光学数控铣磨机床上在线加工，消除了常规金属吸附工装在二次装夹时产生的重复定位误差。

(3)对于等厚整流罩类零件，真空吸附夹具的吸附基体球心与零件球心重合，无需进行磨边工序，并且加工精度高。

(4)真空吸附夹具可以在数控铣磨机上在线铣磨面型，提高生产效率，减少修正工装的费用。

(5)精磨一种零件只需2个真空吸附夹具，2个辅助卡环共计4种工装，使用的工装夹具数量少。

(6)外圆尺寸相近的零件，真空吸附夹具中基座可以通用，只需更换吸附基体，制作简单、经济。

(7)通过整个工艺流程的质量控制，减小精磨工序加工难度；使用辅助卡环定位大型光学整流罩，操作简单、方便、快捷。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1是本发明的精磨工序结构示意图。

图2是基座示意图。

图3是吸附基体示意图。

图4是真空吸附工装示意图。

图5是辅助卡环示意图。

图6是光学球罩类零件精磨完工示意图。

图7是金刚石磨轮示意图。

图8是数控球面铣磨机铣磨大型光学整流罩零件的工艺流程示意图。

图中，附图标记为：

图1中：1、基座；2、吸附基体；3、辅助卡环；4、光学球罩类零件；5、金刚石磨轮；6、密封圈。

图2中：1－1、密封槽；1－2、基座定位轴；1－3轴辅助定位轴；1－4、平面一；1－5、沉头通孔；1－6、基座定位面。

图3中：2－1、平面二；2－2、圆柱面；2－3表示吸附零件球面；2－4通气孔；2－5、扩大吸附面积的铣磨平台。

图5中：3－1辅助卡环外圆柱面，3－2、定位孔；

图6中：4－1、零件凹面；4－2、零件外圆；4－3、零件凸面；

图7中：5－1、金刚石磨轮层；5－2、定位面；5－3、金刚石磨轮定位轴；5－4、金刚石磨轮内通孔。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有工艺流程复杂、生产率低的问题，本发明提供如图1－8所示的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置，本发明减少了专用工装夹具的使用数量，消除或降低重复定位误差，在提高大型光学整流罩零件铣磨精度的同时简化工艺流程，减轻工作人员的劳动强度，提高生产效率，提高了零件加工精度。

一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，包括数控球面铣磨机和光学球罩类零件4，包括夹在数控球面铣磨机上的真空吸附夹具和辅助卡环3，所述的真空吸附夹具通过辅助卡环3连接定位光学球罩类零件4，并通过金刚石磨轮5对光学球罩类零件4进行加工。

如图6所示，光学球罩类零件4材料为光学玻璃。零件外圆直径由磨边或其它工序加工，公差为g6。

本发明中，光学球罩类零件4简称为零件。光学球罩类零件4包括零件凹面4－1、零件外圆4－2；零件凸面4－3。

本发明的具体加工工艺流程如下：

块料切割成四方体毛坯——毛坯上盘在平面铣磨机上铣磨上下平面保证平行度在1′以内，毛坯下盘用白蜡或黄蜡胶成长条，滚圆机上将成条毛坯加工成圆柱形毛坯，在电热板上加热拆胶使成条毛坯分离，用汽油清洗圆柱形毛坯(型料可直接进行磨边工序)在磨边机上对圆柱形毛坯进行磨边，保证毛坯圆度在0.01mm以内—在数控球面铣磨机上精磨真空吸附夹具，如图8中a所示。将圆柱形毛坯放置在真空吸附夹具上，使用辅助卡环3定位，如图8中b所示。使用粗金刚石磨轮粗磨整流罩凹面即光学球罩类零件4的零件凹面4－1，更换精金刚石磨轮精磨整流罩凹面，如图8中d所示。铣磨凸面过程类似，如图8中e、f、g、h所示，本发明中将不再进行一一叙述。使用此工艺流程零件加工精度通过数控铣磨机加工精度保证，能够消除零件装夹过程中产生的重复定位误差，提高零件加工精度。

图8中：a表示精磨第一个真空吸附工装；b表示装夹零件；c表示铣磨零件第一个球面；d表示零件精磨完工第一球面；e表示精磨第二个真空吸附工装；f表示翻面装夹零件；g表示零件精磨完工第二球面；h表示精磨完工零件。

本发明提供了一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置。在整个加工工艺流程中，通过两道磨边工序，辅助卡环定位，提高工装夹具镀等方法，对加工零件进行全过程的质量控制，提高零件的合格率。

本发明采用的真空吸附夹具制作简单，可以在数控球面铣磨机上在线铣磨并及时修正，消除了装夹夹具时产生的定位误差。加工真空吸附夹具和精磨零件采用同一数控球面铣磨机，同一金刚石磨轮5，使零件定位基准、工装定位基准、零件加工基准三者重合，从技术层面上提高零件的加工精度。

如图1所示，本发明通过基座1、零件外圆直径与辅助卡环3采用H7/g6间隙配合，保证零件装夹精度的同时，简化了操作流程，减轻了工作人员的工作强度。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的真空吸附夹具包括基座1、吸附基体2和密封圈6，所述的基座1上端与吸附基体2连接，密封圈6设在基座1下端并与数控球面铣磨机连接。

优选的，所述的基座1材料为不锈钢或铜，基座1中心设有沉头通孔1－5；基座1上端轴直径与光学球罩类零件4外圆直径及辅助卡环直径相同；基座1下端轴直径小于基座1上端轴直径；所述的基座1上端面为平面一1－4并与吸附基体2下端平面二2－1粘结；基座1下端轴的轴端设有密封槽1－1，密封槽1－1内安装有密封圈并与使用的数控球面铣磨机主轴连接。

如图2所示，基座1材料为不锈钢或铜，本发明中基座1包括与密封圈6连接的密封槽1－1、与数控球面铣磨机主轴孔配合公差推荐选用H8/h7或H7/g6的基座定位轴1－2、与辅助卡环3配合公差推荐选用H8/h7或H7/g6的轴辅助定位轴1－3、与吸附基座2通过环氧胶连接的平面1－4、沉通通孔1－5、与数控球面铣磨机主轴端面贴合的基座定位面1－6。配合公差根据去修进行选择确定，保证整个装置能有效的使用。轴辅助定位轴1－3为与零件外圆直径相同的辅助定位轴，公差优选为g6。

优选的，所述的吸附基体2材料为K9玻璃，形状为中空圆柱形，其直径比光学球罩类零件4外圆直径小1－2mm；吸附基体2中心设有光学球罩类零件4直径1/3的通气孔2－4；吸附基体2上端由粗磨工序加工出和粗磨零件球面半径相同，方向相反的球面，吸附基体2下端为平面。

本发明中，通气孔2－4还可以为喇叭状通孔。

本发明中，基座1上端轴直径与零件外圆直径及辅助卡环3直径相同，公差选择g6。

如图3所示，吸附基体2材料为K9玻璃，包括：与基座1通过环氧胶连接的平面2－1、比光学球罩类零件4外圆直径小1－2mm，高度为5mm以上的圆柱面2－2、与光学球罩类零件4接触面球面半径相同，方向相反的吸附球面2－3、通气孔2－4、为扩大吸附面积的铣磨平台2－5。圆柱面2－2为比零件外圆直径小1－2mm的圆柱面。

优选的，所述的基座1与吸附基体2通过环氧胶连接。

优选的，所述的辅助卡环3材料为不锈钢或铜，形状为中空圆柱形，中间孔直径与光学球罩类零件4外圆直径及真空吸附工装基座轴相同，公差选择H7。

如图5所示，辅助卡环3材料为不锈钢或铜，包括：比孔3－2直径大8－10mm的辅助卡环外圆柱面3－1、与基座1及光学球罩类零件4配合公差为H7/g6的孔3－2。定位孔3－2为与零件外圆直径相同的定位孔，公差为优选为H7。

优选的，所述的金刚石磨轮5采用青铜结合剂金刚石磨轮，其磨轮直径为光学球罩类零件4直径的2/3－1之间。

优选的，所述的金刚石磨轮5包括磨轮本体、金刚石磨轮层5－1、定位面5－2、金刚石磨轮定位轴5－3和金刚石磨轮内通孔5－4，所述的磨轮本体为上端开有外台阶孔的空心圆柱体状，外台阶孔的水平面为定位面5－2，磨轮本体上端为金刚石磨轮定位轴5－3，磨轮本体下端为金刚石磨轮层5－1。

如图7所示，金刚石磨轮5为数控球面铣磨机配套刀具，使用时测量金刚石磨轮的中径，5磨轮刃口半径，磨轮高度等值，输入数控球面铣磨机中。本发明中，金刚石磨轮内通孔5－4

为刀具自带或没有。

实施例3：

基于实施例1或2的基础上，本实施例中提供一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工

方法，具体步骤为：

0工步1，根据光学球罩类零件4磨边完工尺寸选择确定需要的基座1、吸附基体2和辅

助卡环3；吸附基体2的接触面2－3的凸面球面半径与光学球罩类零件4凹面精磨完工半径相同；

工步2，制作真空吸附夹具，清洁基座1和吸附基体2，去除基座1和吸附基体2表面

残留的油渍杂质，干燥后将吸附基体2的平面二2－1和基座1的平面一1－4进行粘接，静置5 24h后使用，将密封圈6安装在密封槽1－1内整体组成真空吸附夹具；

工步3，精磨真空吸附夹具，选择磨轮中径为光学球罩类零件4外圆直径1/2－2/3的金刚石磨轮5，将金刚石磨轮和真空吸附夹具在数控球面铣磨机上装夹完成，输入磨轮高度、真空吸附夹具高度值后，堵住通气孔2－4防止冷却液进入，开始铣磨真空吸附夹具的吸附球

面2－3；吸附球面2－3的球面半径与吸附零件面的球面半径相同，方向相反；铣磨完成后打开0通气孔2－4；

工步4，装夹零件，将光学球罩类零件4放置于铣磨后的真空吸附夹具接触面2－3上，使用辅助卡环3的定位孔3－2套在基座1的辅助定位轴1－3上，光学球罩类零件4卡在辅助卡环3的定位孔3－2中定位，使用数控铣磨机的吸附功能夹紧光学球罩类零件4，然后取出

辅助卡环3；

5工步5，精磨光学球罩类零件4第一个球面，由块料毛坯经过磨边工序流转的待精磨零

件，进行精磨凹面；由型料经磨边工序流转的待精磨零件，精磨上表面球面；

工步6，由块料毛坯经过磨边工序流转的零件精磨凹面后，进入粗磨工序，去除凸面加工余量；由型料经磨边工序流转的零件精磨上表面球面后，直接进入工步7；

工步7，更换真空吸附夹具，精磨第二个真空吸附工装；铣磨更换后的真空吸附夹具接触面2－3；铣磨接触面2－3球面半径与零件精磨表面半径相同，方向相反，具体操作同工步3；

工步8，翻面装夹零件，将光学球罩类零件4的精磨面放置在真空吸附夹具接触面2－3上，5使用辅助卡环3装夹零件，具体操作方法同工步4；

工步9，精磨光学球罩类零件4第二个球面，由块料毛坯经过磨边工序流转的待精磨零件，精磨凸面；由型料经磨边工序流转的待精磨零件，精磨上表面球面；

工步10，取出零件，清洗干净后送至磨边工序；对于等厚大型光学整流罩零件，直接进入抛光工序；

工步11，磨边工序；根据完工图纸直径进行磨边，修正零件外圆轴线与两球面轴线同轴度为0.01mm；零件进行保护性倒角0.2－0.5mm；

工步12，抛光工序；根据完工图纸要求的技术指标进行抛光。

优选的，所述的工步2中，通过酒精或丙酮溶液清洁基座1和吸附基体2，去除工装表面残留的油渍杂质，干燥后用环氧树脂胶粘结吸附基体2的平面二2－1和基座1的平面一1－4。

本发明中大型光学整流罩零件毛坯为块料和型料时，其工艺过程是不一样的。

一、大型光学整流罩零件毛坯为块料的工艺流程：

下料成长四方体－上盘铣磨上下平面－下盘胶条滚圆－拆胶－清洗－磨边－粗磨凹面－精磨凹面(数控球面铣磨机)－－粗磨凸面－－精磨凸面(数控球面铣磨机)－－磨边－－抛光。

二、大型光学整流罩零件毛坯为型料的工艺流程：

磨边－－粗磨凸面(数控球面铣磨机)－－精磨凸面(数控球面铣磨机)－－粗磨凹面(数控球面铣磨机)－－精磨凹面(数控球面铣磨机)－－磨边－－抛光；

或者为：磨边－－粗磨凹面(数控球面铣磨机)－－精磨凹面(数控球面铣磨机)－－粗磨凸面(数控球面铣磨机)－－精磨凸面(数控球面铣磨机)－－磨边－－抛光。

后面大型光学整流罩零件简称零件。

本发明中，型料毛坯或块料毛坯经过滚圆工序形成圆柱形毛坯，保证外圆直径比比图纸完工直径大2－4mm，为两道磨边工序预留加工余量。

本发明中，块料毛坯经过滚圆工序形成圆柱形毛坯或型料毛坯，保证外圆直径比比图纸完工直径大2－4mm，为两道磨边工序预留加工余量。两道磨边工序之间的质量控制如下：

第一次磨边工序调整圆柱形毛坯外圆与平面或型料外圆轴线与球面轴线同轴度在0.01mm以内，并控制毛坯外圆与辅助卡环为H7/g6间隙配合，磨边完工直径比图纸完工直径大1－2mm，为第二次磨边工序预留加工余量。保证使用数控球面铣磨机精磨大型光学整流罩零件的装夹精度。

第二次磨边工序修正精磨完工零件外圆轴线与球面中心轴线同轴度在0.01mm以内，进一步控制零件形位公差及外形尺寸能够达到图纸要求。

由于下料、磨边、粗磨等工序中，目前普遍使用的加工方法，都能达到工艺流程中要求的加工精度，本发明着重介绍使用数控球面铣磨机铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置。数控球面铣磨机使用的加工方法属于范成法。

本发明中，毛坯为块料精磨工序及型料粗磨/精磨工序使用数控球面铣磨机中真空吸附装夹方法铣磨零件。真空吸附工装由基座1和吸附基体2通过环氧胶连接。将真空吸附工装装夹在球面铣磨机主轴上，用橡胶塞堵住吸附基体通气孔(防止冷却液进入机床主轴)，使用金刚石磨轮5铣磨真空吸附工装表面面型，铣磨面型与零件吸附球面半径相同、方向相反。使铣磨完工的真空吸附工装回转轴与数控球面铣磨机主轴重合，消除装夹工装时产生的定位误差，铣磨完成后取出橡胶塞。将零件放在铣磨后的真空吸附工装上，使用辅助卡环3定位零件，真空吸附方法夹紧零件。辅助卡环3中间孔与零件外圆直径和真空吸附工装基座轴选择H7/g6公差配合。夹紧零件后取出辅助卡环3。在数控球面铣磨机上使用同一金刚石磨轮5铣磨零件球面，使零件定位基准、工装定位基准、零件加工基准三者重合，提高零件的加工精度。

在数控球面铣磨机上铣磨大型光学整流罩零件前期工序如下：

(1)零件毛坯为块料时，经过以下工艺流程进入磨边工序：

下料成长四方体－－上盘铣磨上下平面－－下盘胶条滚圆－－拆胶－－清洗

大型光学整流罩零件毛坯为型料时，直接进入磨边工序。

(2)第一次磨边工序时，保证零件外圆直径比零件图纸完工直径大1－2mm，公差选择g6。

(3)圆柱形毛坯进入粗磨工序，粗磨凹面去除余量后在数控球面铣磨机上加工。型料毛坯经过磨边工序后在数控球面铣磨机上加工。

本发明的工作过程及后道工序工艺流程：

工步1，设计基座1、吸附基体2和辅助卡环3。如图2、3、5所示，根据零件磨边完工尺寸，分别设计并加工出基座1、吸附基体2和辅助卡环3。一种零件需要两个基座1，两个吸附基体2，两个辅助卡环3。所述的两个基座1对于外径相同的零件可以通用。所述的两个吸附基体2，对于块料毛坯此时为平凹透镜，接触面2－3的面型为一平一凸，接触面2－3的凸面球面半径与零件凹面精磨完工半径相同。

工步2，制作真空吸附夹具。如图4所示，用汽油清洁基座1，用酒精乙醚混合液清洁吸附基体2，去除真空吸附夹具工装表面残留的油渍等杂质。干燥后用环氧胶粘结吸附基体2的平面2－1和基座1的平面1－4，肉眼保证同轴即可，静置24h后使用。密封圈6连接密封槽1－1，一起组成真空吸附工装。

工步3，精磨真空吸附夹具。如图8中a所示，选择磨轮中径为零件外圆直径1/2－2/3的金刚石磨轮，将金刚石磨轮和真空吸附工装在数控球面铣磨机上装夹完成，输入磨轮高度、工装高度等值后，用橡胶塞堵住通气孔2－4防止冷却液进入，开始铣磨真空吸附夹具的吸附球面2－3。吸附球面2－3的球面半径与吸附零件面的球面半径相同，方向相反。一般铣磨吸附球面2－3比吸附零件面低3－5道光圈，保证吸附零件时属于面接触。铣磨完成后取出橡胶塞。

本发明中通气孔2－4的堵塞也可采用棉花等柔性材料。

工步4，装夹零件。如图8中b所示，将零件放置于铣磨后的真空吸附夹具接触面2－3上，使用辅助卡环3的定位孔3－2套在基座1的轴1－3上，零件卡在辅助卡环3的定位孔3－2中定位，使用数控铣磨机的吸附功能夹紧零件，然后取出辅助卡环3。

工步5，精磨零件第一个球面。如图8中c所示，由块料毛坯经过磨边工序流转的零件，精磨凹面。由型料经磨边工序流转的零件，精磨上表面球面。

工步6，由块料毛坯经过磨边工序流转的零件精磨凹面后，进入粗磨工序，去除凸面加工余量。由型料经磨边工序流转的零件精磨上表面球面后，直接进入下一工步。

工步7，更换真空吸附夹具，精磨第二个真空吸附工装。如图8中e所示，铣磨更换后的真空吸附夹具接触面2－3。铣磨接触面2－3球面半径与零件精磨表面半径相同，方向相反。具体操作方法参考工步3。

工步8，翻面装夹零件。如图8中f所示，将零件的精磨面放置在真空吸附夹具接触面2－3上，使用辅助卡环装夹零件。具体操作方法参考工步4。

工步9，精磨零件第二个球面。如图8中g所示，由块料毛坯经过磨边工序流转的零件，精磨凸面。由型料经磨边工序流转的零件，精磨上表面球面。

工步10，取出零件，清洗干净后送至磨边工序。如图8中h所示，对于等厚大型光学整流罩零件，直接进入抛光工序。

工步11，磨边工序。根据完工图纸直径进行磨边，修正零件外圆轴线与两球面轴线同轴度为0.01mm。零件进行保护性倒角0.2－0.5mm。

工步12，抛光工序，根据完工图纸要求的技术指标进行抛光。

本发明提供了一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法及装置。在整个加工工艺流程中，通过两道磨边工序，辅助卡环定位，提高工装夹具镀等方法，对加工零件进行全过程的质量控制，提高零件的合格率。

本发明采用的真空吸附夹具制作简单，可以在数控球面铣磨机上在线铣磨并及时修正，消除了装夹夹具时产生的定位误差。加工真空吸附夹具和精磨零件采用同一数控球面铣磨机，同一金刚石磨轮，使零件定位基准、工装定位基准、零件加工基准三者重合，从技术层面上提高零件的加工精度。

本发明通过真空吸附夹具基座1、零件外圆直径与辅助卡环3采用H7/g6间隙配合，保证零件装夹精度的同时，简化了操作流程，减轻了工作人员的工作强度。采用本发明提供我的方法工艺流程零件加工精度通过数控铣磨机加工精度保证，能够消除零件装夹过程中产生的重复定位误差，提高零件加工精度。

本发明提供的加工工艺流程及加工装置已在本公司LOH－SPS120数控球面铣磨机上成功使用，效果良好。此方法能够适用于所有光学数控精密加工设备，并可推广应用于其它类型的光学球面透镜。

以上举例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。本发明中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本发明中将不再进行进一步的说明。本实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构这里不一一叙述。

Claims (10)

1.一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，包括数控球面铣磨机和光学球罩类零件(4)，其特征在于：包括夹在数控球面铣磨机上的真空吸附夹具和辅助卡环(3)，所述的真空吸附夹具通过辅助卡环(3)连接定位光学球罩类零件(4)，并通过装夹在数控铣磨机主轴上的金刚石磨轮(5)对光学球罩类零件(4)进行加工。

2.根据权利要求1所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，其特征在于：所述的真空吸附夹具包括基座(1)、吸附基体(2)和密封圈(6)，所述的基座(1)上端与吸附基体(2)连接，密封圈(6)设在基座(1)下端并与数控球面铣磨机连接。

3.根据权利要求2所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，其特征在于：所述的吸附基体(2)材料为K9玻璃，形状为中空圆柱形，其直径比光学球罩类零件(4)外圆直径小1－2mm；吸附基体(2)中心设有光学球罩类零件(4)直径1/3的通气孔(2－4)；吸附基体(2)上端由粗磨工序加工出和粗磨零件球面半径相同，方向相反的球面，吸附基体(2)下端为平面。

4.根据权利要求2所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，其特征在于：所述的基座(1)材料为不锈钢或铜，基座(1)中心设有沉头通孔(1－5)；基座(1)上端轴直径与光学球罩类零件(4)外圆直径及辅助卡环直径相同；基座(1)下端轴直径小于基座(1)上端轴直径；所述的基座(1)上端面为平面一(1－4)并与吸附基体(2)下端平面二(2－1)粘结；基座(1)下端轴的轴端设有密封槽(1－1)，密封槽(1－1)内安装有密封圈并与使用的数控球面铣磨机主轴连接。

5.根据权利要求2所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，其特征在于：所述的基座(1)与吸附基体(2)通过环氧胶连接。

6.根据权利要求1所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，其特征在于：所述的辅助卡环(3)材料为不锈钢或铜，形状为中空圆柱形，中间孔直径与光学球罩类零件(4)外圆直径及真空吸附工装基座轴相同。

7.根据权利要求1所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，其特征在于：所述的金刚石磨轮(5)采用青铜结合剂金刚石磨轮，其磨轮直径为光学球罩类零件(4)直径的2/3－1之间。

8.根据权利要求7所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工装置，其特征在于：所述的金刚石磨轮(5)包括磨轮本体、金刚石磨轮层(5－1)、定位面(5－2)、金刚石磨轮定位轴(5－3)和金刚石磨轮内通孔(5－4)，所述的磨轮本体为上端开有外台阶孔的空心圆柱体状，外台阶孔的水平面为定位面(5－2)，磨轮本体上端为金刚石磨轮定位轴(5－3)，磨轮本体下端为金刚石磨轮层(5－1)。

9.一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法，其特征在于：具体步骤为：

工步1，根据光学球罩类零件(4)磨边完工尺寸选择确定需要的基座(1)、吸附基体(2)和辅助卡环(3)；吸附基体(2)的接触面(2－3)的凸面球面半径与光学球罩类零件(4)凹面精磨完工半径相同；

工步2，制作真空吸附夹具，清洁基座1和吸附基体2，去除基座1和吸附基体2表面残留的油渍杂质，干燥后将吸附基体2的平面二(2－1)和基座1的平面一(1－4)进行粘接，静置24h后使用，将密封圈(6)安装在密封槽(1－1)内整体组成真空吸附夹具；

工步3，精磨真空吸附夹具，选择磨轮中径为光学球罩类零件(4)外圆直径1/2－2/3的金刚石磨轮(5)，将金刚石磨轮和真空吸附夹具在数控球面铣磨机上装夹完成，输入磨轮高度、真空吸附夹具高度值后，堵住通气孔(2－4)防止冷却液进入，开始铣磨真空吸附夹具的吸附球面(2－3)；吸附球面(2－3)的球面半径与吸附零件面的球面半径相同，方向相反；铣磨完成后打开通气孔(2－4)；

工步4，装夹零件，将光学球罩类零件(4)放置于铣磨后的真空吸附夹具接触面(2－3)上，使用辅助卡环(3)的定位孔(3－2)套在基座(1)的辅助定位轴(1－3)上，光学球罩类零件(4)卡在辅助卡环(3)的定位孔(3－2)中定位，使用数控铣磨机的吸附功能夹紧光学球罩类零件(4)，然后取出辅助卡环(3)；

工步5，精磨光学球罩类零件(4)第一个球面，由块料毛坯经过磨边工序流转的待精磨零件，进行精磨凹面；由型料经磨边工序流转的待精磨零件，精磨上表面球面；

工步6，由块料毛坯经过磨边工序流转的零件精磨凹面后，进入粗磨工序，去除凸面加工余量；由型料经磨边工序流转的零件精磨上表面球面后，直接进入工步7；

工步7，更换真空吸附夹具，精磨第二个真空吸附工装；铣磨更换后的真空吸附夹具接触面(2－3)；铣磨接触面(2－3)球面半径与零件精磨表面半径相同，方向相反，具体操作同工步3；

工步8，翻面装夹零件，将光学球罩类零件(4)的精磨面放置在真空吸附夹具接触面(2－3)上，使用辅助卡环(3)装夹零件，具体操作方法同工步4；

工步9，精磨光学球罩类零件(4)第二个球面，由块料毛坯经过磨边工序流转的待精磨零件，精磨凸面；由型料经磨边工序流转的待精磨零件，精磨上表面球面；

工步10，取出零件，清洗干净后送至磨边工序；对于等厚大型光学整流罩零件，直接进入抛光工序；

工步11，磨边工序；根据完工图纸直径进行磨边，修正零件外圆轴线与两球面轴线同轴度为0.01mm；零件进行保护性倒角0.2－0.5mm。

工步12，抛光工序；根据完工图纸要求的技术指标进行抛光。

10.根据权利要求9所述的一种快速铣磨大型光学整流罩零件的加工方法，其特征在于：所述的工步2中，通过酒精或丙酮溶液清洁基座1和吸附基体2，去除工装表面残留的油渍杂质，干燥后用环氧树脂胶粘结吸附基体2的平面二(2－1)和基座1的平面一(1－4)。

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