CN213351654U - 超薄器件加工夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光学零件超精密加工技术领域，具体涉及一种超薄器件加工夹具。该装置包括连接机床主轴的连接部和夹持工件的吸取部。连接部的内部设置有中央气孔。中央气孔从连接部的尾端延伸至吸取部的首端，其中部设置有凹槽气道。吸取部在连接部的首端形成凸起。吸取部具有放置工件的支撑面。支撑面位于吸取部的首端。支撑面的尾端与中央气孔相连通。支撑面的面型根据工件背面的面型加工成型。支撑面上设置有多个环形槽，环形槽通过凹槽气道与中央气孔相连。本实用新型通过对支撑面结构的改进，使得工件在加工过程中的受力更加均衡，避免了应力集中问题，实现了超薄器件的高质量、高效率的稳定加工。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学零件超精密加工技术领域，具体涉及一种超薄器件加工夹具。
背景技术
近些年来，超精密加工技术在航空航天、先进光学等领域得到越来越多的应用。随着超精密加工精度以及光学设计水平的提升，光学模组向着集成化、小型化方向发展，越来越多的超薄微透镜得到广泛应用。
在实际生产中，由于被加工器件厚度较薄且表面面型较为复杂，工件加工后的面型容易受到加工力及夹持力的影响。且被夹持的工件内部容易产生残余应力，残余应力在工件存放过程中释放，会进一步影响工件的面型精度。现有技术中针对超薄板材零件设计了专用夹具，但其未能解决复杂形状零件夹持问题。同时，难以避免加工力及夹持力对于超薄复杂元器件面型精度的影响。故有必要设计专用夹具保证加工后的超薄复杂面型元器件面型误差。
发明内容
本实用新型的目的在于，为超薄零件在超精密加工过程中，提供一种辅助工装夹具，在加工过程中给超薄零件提供更加均衡的支撑力，避免应力集中，提高零件加工的质量以及效率。
为实现上述目的，本实用新型采用如下方案：提出一种超薄器件加工夹具，包括连接机床主轴的连接部和夹持工件的吸取部；
所述连接部固定安装在机床主轴上，连接部的内部设置有中央气孔，中央气孔从连接部的尾端延伸至吸取部的首端，中央气孔上设置有凹槽气道；
所述吸取部在连接部的首端形成凸起，吸取部具有放置工件的支撑面，支撑面位于吸取部的首端，支撑面的尾端与中央气孔相连通，支撑面的面型根据工件背面的面型加工成型，支撑面上设置有多个环形槽，环形槽通过凹槽气道与中央气孔相连。
作为优选，支撑面的面型为平面，便于吸取部对背面面型是平面的工件实施固定。
作为优选，支撑面的面型为非球面，便于吸取部对背面面型是非球面的工件实施固定。
作为优选，环形槽的尾端延伸至连接部的首端，凹槽气道的首端与中央气孔的首端齐平，凹槽气道的尾端与环形槽的尾端齐平。
作为优选，连接部的侧面上设置有配重孔，多个配重孔围绕着连接部的轴线均匀分布，配重孔的内部设置有螺纹，便于安装配重，调节夹具的动平衡，有助于提高加工的稳定性。
作为优选，连接部的首端设置有安装孔，多个安装孔在连接部的端面上均匀分布，用于将紧固件穿过安装孔，进而将连接部固定安装在机床主轴上。
作为优选，连接部的侧面上设置有卡口，多个卡口围绕着连接部的轴线均匀分布，便于机床主轴上的夹具通过卡口对连接部实施定位与夹紧。
作为优选，连接部的尾端设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈，防止中央气孔与空气连通，提高超薄器件加工夹具对工件的吸取效果。
本实用新型提供的超薄器件加工夹具使用时，将该夹具与机床主轴连接，并调整夹具与机床主轴同轴并固定夹具。中央气孔的尾端通过气管与真空发生装置相连，为吸取部吸取工件提供动力。根据工件背面的面型，加工吸取部的支撑面。将待加工的工件放置在支撑面上，利用真空发生装置吸紧工件，并调整工件与机床主轴同轴。在连接部的配重孔内安装配重，调节动平衡。最后，加工工件端面，完成超精密加工。
本实用新型提供的超薄器件加工夹具与现有技术相比，具有如下实质性特点和进步：
1、该超薄器件加工夹具的支撑面上设置有多个环形槽，环形槽通过凹槽气道与中央气孔相连通，扩大了吸取部的支撑面对工件的吸取面积，提高了工件的稳定性；
2、该超薄器件加工夹具的支撑面的面型与待加工工件的背面面型相贴合，为超薄器件提供了更加均衡的支撑力，避免了应力集中，提高了工件加工的质量以及效率。
附图说明
图1是本实用新型实施例中超薄器件加工夹具的立体图；
图2是图1的主视图；
图3是图2在A-A处的剖视图。
附图标记：连接部1、吸取部2、支撑面3、中央气孔4、凹槽气道5、安装孔6、配重孔7、卡口8、密封槽9、工件10。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。
如图1-3所示的一种超薄器件加工夹具，是用于超薄零件在超精密加工过程中的一种辅助工装夹具。该装置的支撑面上设置有多个环形槽，环形槽通过凹槽气道与中央气孔相连通，扩大了吸取部的支撑面对工件的吸取面积，提高了工件的稳定性。降低了加工力及夹持力对于超薄复杂元器件面型精度的影响。同时，避免了被夹持的工件内部的残余应力在工件在存放过程中释放，影响工件的面型精度的情况。
如图1-3所示的一种超薄器件加工夹具，包括连接机床主轴的连接部1和夹持工件的吸取部2。连接部1和吸取部2的外形结构可采用一体式锻造加工成型，提高该加工夹具的整体精度及受力性能。
连接部1与机床主轴固定连接。连接部1的内部设置有中央气孔4。中央气孔4从连接部1的尾端延伸至吸取部2的首端。中央气孔4上设置有凹槽气道5。连接部1与机床主轴可以选用螺钉紧固或者机床主轴夹具夹持的方式实施固定和夹紧。螺钉紧固方式是指，连接部1的首端的端面上设置有多个安装孔6，螺钉穿过安装孔6将连接部1固定安装在机床主轴上。机床主轴夹具夹持的方式是指，连接部1的侧面上设置有多个卡口8，机床主轴上的夹具通过夹持卡口8对连接部1实施定位与夹紧。其中，机床主轴的夹具可选用三爪卡盘。
吸取部2在连接部1的首端形成凸起。吸取部2具有放置工件的支撑面3。支撑面3位于吸取部2的首端。支撑面3的尾端与中央气孔4相连通。支撑面3的面型根据工件10背面的面型加工成型。支撑面3上设置有多个环形槽，环形槽通过凹槽气道5与中央气孔4相连。如图2所示，支撑面3上设置有2个环形槽。2个环形槽为同心环形槽，其圆心且与连接部1的轴线重合。根据待加工的工件的背面的大小以及支撑面3的尺寸，环形槽的个数可选用3、4、5等。
如图3所示，凹槽气道5的深度方向从吸取部2的首端向中央气孔4的尾端延伸，将中央气孔4剖开。凹槽气道5的长度方向沿着中央气孔4的径向延伸，将中央气孔4与支撑面3上的各个环形槽相连通，扩大支撑面3对工件10的吸取面积，提高了加工时工件10的稳定性。
优选地，支撑面3的面型可选用平面，便于吸取部2对背面面型是平面的工件实施固定。
优选地，支撑面3的面型也可选为非球面，便于吸取部2对背面面型是非球面的工件实施固定。例如，待加工透镜的中心厚度为2mm。透镜待加工表面及工件背面均为偶次非球面，背面的面型公式具体为：
其中，z为矢高，x为透镜的半径，
c＝1/x,K＝0,a4＝-3.0356329e-6,
a6＝1.72658965e-9,a8＝-2.1458197e-10,a10＝7.209363e-13,a12＝a16＝0。
根据工件背面的面型参数及刀具几何信息生成刀具加工轨迹，对支撑面3的面型实施加工。面型加工完成后，再加工多个同心的环形槽。
优选地，环形槽的尾端延伸至连接部1的首端。凹槽气道5的首端与中央气孔4的首端齐平，凹槽气道5的尾端与环形槽的尾端齐平。
在一些具体的实施例中，支撑面3的中心设置两个同心环形槽，环带宽4mm。中央气孔4的内径为4mm的通孔与机床真空通道相连。中央气孔4的尾端也可通过气管与真空发生装置相连。吸取部2的首端高出连接部1的首端12mm，形成凸起。凹槽气道5的宽度为3mm，深度为10mm。吸取部的首端端面口径为16mm，经过仿形加工后，可以与口径为16mm左右的工件重合。通过调整夹具与工件位置，可以同时与机床主轴同轴。此时工件与支撑面的环形槽表面恰好重合，环形槽在加工过程中给工件提供了足够的支撑力以保证工件面型不受影响，最终加工得到工件表面面型精度PV为0.0674μm。
优选地，连接部1的侧面上设置有配重孔7。多个配重孔7围绕着连接部1的轴线均匀分布。配重孔7的内部设置有螺纹，便于安装配重，调节夹具的动平衡，有助于提高加工的稳定性。配重孔7的个数可选为2、3、4、5、6等，优选为6个。
优选地，连接部1的首端设置有安装孔6。多个安装孔6在连接部1的端面上均匀分布，用于将紧固件穿过安装孔6，进而将连接部1固定安装在机床主轴上。其中，安装孔优选为沉头孔，防止在螺钉的端部凸出在加工过程中与刀具发生干涉。安装孔6的个数可选为2、3、4、5等，优选为3个。
优选地，连接部1的侧面上设置有卡口8，多个卡口8围绕着连接部1的轴线均匀分布。便于机床主轴上的夹具通过卡口对连接部实施定位与夹紧。卡口8的个数可选为2、3、4、5等，优选为3个方便与三爪卡盘的卡爪卡接。
优选地，如图3所示，连接部1的尾端设置有密封槽9。密封槽9内设置有密封圈，防止中央气孔与空气连通，提高超薄器件加工夹具对工件的吸取效果。
本实用新型提供的超薄器件加工夹具使用时，将该夹具与机床主轴连接，并调整夹具与机床主轴同轴并固定夹具。中央气孔的尾端通过气管与真空发生装置相连，为吸取部吸取工件提供动力。根据工件背面的面型，加工吸取部的支撑面。将待加工的工件放置在支撑面上，利用真空发生装置吸紧工件，并调整工件与机床主轴同轴。在连接部的配重孔内安装配重，调节动平衡。最后，加工工件端面，完成超精密加工。
本实用新型不局限于上述实施例所述的具体技术方案，除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。对于本领域的技术人员来说，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等形成的技术方案，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种超薄器件加工夹具，其特征在于，包括连接机床主轴的连接部和夹持工件的吸取部；
所述连接部固定安装在机床主轴上，连接部的内部设置有中央气孔，中央气孔从连接部的尾端延伸至吸取部的首端，中央气孔上设置有凹槽气道；
所述吸取部在连接部的首端形成凸起，吸取部具有放置工件的支撑面，支撑面位于吸取部的首端，支撑面的尾端与中央气孔相连通，支撑面的面型根据工件背面的面型加工成型，支撑面上设置有多个环形槽，环形槽通过凹槽气道与中央气孔相连。
2.根据权利要求1所述的超薄器件加工夹具，其特征在于，所述支撑面的面型为平面。
3.根据权利要求1所述的超薄器件加工夹具，其特征在于，所述支撑面的面型为非球面。
4.根据权利要求1所述的超薄器件加工夹具，其特征在于，所述环形槽的尾端延伸至连接部的首端，凹槽气道的首端与中央气孔的首端齐平，凹槽气道的尾端与环形槽的尾端齐平。
5.根据权利要求1所述的超薄器件加工夹具，其特征在于，所述连接部的侧面上设置有配重孔，多个配重孔围绕着连接部的轴线均匀分布，配重孔的内部设置有螺纹。
6.根据权利要求1所述的超薄器件加工夹具，其特征在于，所述连接部的首端设置有安装孔，多个安装孔在连接部的首端均匀分布。
7.根据权利要求1所述的超薄器件加工夹具，其特征在于，所述连接部的侧面上设置有卡口，多个卡口围绕着连接部的轴线均匀分布。
8.根据权利要求1所述的超薄器件加工夹具，其特征在于，所述连接部的尾端设置有密封槽，密封槽内设置有密封圈。
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| CN202022106580.6U CN213351654U (zh) | 2020-09-23 | 2020-09-23 | 超薄器件加工夹具 |
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| CN113716336A (zh) * | 2021-09-08 | 2021-11-30 | 惠州市艾斯谱光电有限公司 | 吸嘴及透镜贴片机 |
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2020
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