CN215999875U - 一种复杂折转棱镜加工系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种复杂折转棱镜加工系统及折转棱镜加工方法，涉及光学元件精密加工领域。本实用新型包括一种复杂折转棱镜加工系统，其中，包括数控加工中心和金刚石飞切机床，所述数控加工中心的工作端拆卸安装有用于形貌成型和棱镜各面表面精磨的杯型磨轮，所述数控加工中心的物料端拆卸安装有物料台或内折面夹具，所述飞切机床包括转动设置的支撑夹具，所述飞切机床的飞刀盘转动轴线水平设置。以解决现有的对复杂折转棱镜加工过程中，人为因素影响大、加工效率低及因为多次更换夹具而造成对加工精度影响的问题。

Description

一种复杂折转棱镜加工系统

技术领域

本实用新型涉及光学元件精密加工领域，具体的说，是一种复杂折转棱镜加工系统。

背景技术

复杂折转棱镜常应用于导引头光路折转系统，在系统中起消像旋作用，美国响尾蛇导弹就采用此复杂折转棱镜来消像旋。因其形状特异复杂，给加工、镀膜、检测及批量生产带来了极大困难。传统的加工方式需要经过下料粗型、平面铣磨机多面平面成型，手工精磨，手工抛光，手工修正五道工序，采用设备成型时多次装夹导致精度低，需要手工修正时间长，废品率高，对加工者的技能水平要求很高。传统的方法生产效率低，工艺不稳定，不适合批量生产。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种复杂折转棱镜加工系统及折转棱镜加工方法，以解决现有的对复杂折转棱镜加工过程中，人为因素影响大、加工效率低及因为多次更换夹具而造成对加工精度影响的问题。

为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术手段：

一种复杂折转棱镜加工系统，包括数控加工中心和飞切机床，所述数控加工中心的工作端拆卸安装有用于形貌成型和边缘精磨的杯型磨轮，所述数控加工中心的物料端拆卸安装有物料台或内折面夹具，所述飞切机床包括转动设置的支撑夹具，所述飞切机床的飞刀盘转动轴线水平设置。

作为优选的，所述杯型磨轮包括粗成型磨轮、精磨磨轮以及抛光磨轮。

作为优选的，所述粗成型磨轮包括第一夹持柱，所述第一夹持柱的一端与其同轴设置有锥面倒角柱，所述锥面倒角柱与所述第一夹持柱相对的一端同轴设置有基体，所述基体与所述锥面倒角柱相对的一端同轴安装有环形粗磨轮。

作为优选的，所述基体与所述锥面倒角柱相对的一端同轴设置有定位柱，所述环形粗磨轮包括套设在所述定位柱上的第一基筒，所述第一基筒的表面粘结覆盖有金刚石颗粒。

进一步的，所述精磨磨轮包括第二夹持柱，所述第二夹持柱的一端设置有卡柱，所述卡柱的外壁套设有第二基筒，所述第二基筒的表面粘结覆盖有金刚石颗粒，所述第二基筒的外侧壁与所述第二夹持柱的外侧壁在同一平面，所述第二基筒的内腔向所述卡柱延伸，伸入所述卡柱。

更进一步的，所述物料台包括工作台，所述工作台的顶面粘结有保护玻璃，用于加工的物料粘结放置在所述保护玻璃的顶面。

更进一步的，所述内折面夹具包括基座，所述基座拆卸安装在所述数控加工中心的台面上，所述基座的顶面设置有外形补偿槽，所述外形补偿槽的内陷形状与粗加工后物料的外凸面相同。

更进一步的，所述支撑夹具包括安装在分度转台上的连接座，所述连接座的顶面安装有支撑柱，所述支撑柱的横截面与待加工的物料横截面形状相同，所述支撑柱的横截面面积小于待加工物料的横截面面积，所述支撑柱的顶端侧壁通过螺栓拆卸安装有靠板，所述靠板至少有两个，且所述靠板的一面与待加工物料的一个侧壁贴合。

更进一步的，所述飞刀盘的切削刀头的切削端采用金刚石刀头。

本实用新型在对复杂折转棱镜进行加工时，具有以下有益效果：

首先整个粗加工过程，在粗加工过程中，不仅将物件的外形加工完成，同时在部件的内折面上加工出退刀槽，同时粗胚成型的过程中，只需要更换两种模具，同时，相较于常见的铣床加工，本实用新型的设备在使用的过程中，不需要每加工一面就移动物块的位置，让夹具与物块重新结合，进而有效的避免了因为多次拆装夹具而对物块的加工精度造成影响。同时，利用内折面夹具的外径补偿，让折转棱镜的内折面竖直朝上，提高加工的精度并且方便退刀槽的加工，从而让本申请在以折转棱镜的内折面作为基准面时，提高基准面的加工精度，做好加工工序间衔接段的基准，让下一工序中加工的精准面更高。

在物料完成粗成型和精磨后，利用飞切机床对成型后的物块进行飞切抛光，使其能够达到光学使用的标准，并且物件在放置在支撑夹具上时，调节支撑夹具使物件处于水平状态，飞刀盘处于转轴水平的状态，这样利用支撑夹具的转动结合设置在内折面的退刀槽，设置对应的飞刀盘角度和飞刀的型号，即能够利用飞切对包括内折面在内的所有侧面都进行飞切加工，这样相较于常见的工序而言，整个飞切的过程都不需要更换夹具，从而有效的避免因为更换夹具，而造成物件移动，影响加工精度的问题出现。并且物件平放在支撑夹具上，在对物件每个面进行加工时，都能够让物件能够处于一个稳定的加工状态。

附图说明

图1为本实用新型支撑夹具的结构示意图。

图2为本实用新型物料放置在物料台上的结构示意图。

图3为本实用新型内折面夹具的结构示意图。

图4为本实用新型粗成型磨轮的结构示意图。

图5为本实用新型精磨磨轮的结构示意图。

图6为本实用新型粗成型结构示意图。

图7为本实用新型飞刀加工状态结构示意图。

其中，1-杯型磨轮、2-物料台、3-内折面夹具、4-支撑夹具、5-飞刀盘、6-第一夹持柱、7-倒角柱、8-基体、9-环形粗磨轮、10-定位柱、11-第二夹持柱、12-卡柱、13-第二基筒、14-内腔、15-工作台、16-保护玻璃、17-基座、18-外形补偿槽、19-分度转台、20-连接座、21-支撑柱、22-靠板。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施方式的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参考图1至图7所示的，一种复杂折转棱镜加工系统，包括数控加工中心和飞切机床，所述数控加工中心的工作端拆卸安装有用于形貌成型和边缘精磨的杯型磨轮1，所述数控加工中心的物料端拆卸安装有物料台2或内折面夹具3，所述飞切机床包括转动设置的支撑夹具4，所述飞切机床的飞刀盘5转动轴线水平设置。

这样，首先整个粗加工过程，在粗加工过程中，不仅将物件的外形加工完成，同时在部件的内折面上加工出退刀槽，同时粗胚成型的过程中，只需要更换两种模具，同时，利用内折面夹具3，利用内折面夹具3的外径补偿，让折转棱镜的内折面竖直朝上，提高加工的精度并且方便退刀槽的加工，从而让本申请在以折转棱镜的内折面作为基准面时，提高基准面的加工精度，做好加工工序间衔接段的基准，让下一工序中加工的精准面更高。

在物料完成粗成型和精磨后，利用飞切机床对成型后的物块进行飞切抛光，使其能够达到光学使用的标准，并且物件在放置在支撑夹具4上时，处于水平状态，飞刀盘5处于转轴水平的状态，这样利用支撑夹具4的转动结合设置在内折面的退刀槽，设置对应的飞刀盘5角度和飞刀的型号，即能够利用飞切对包括内折面在内的所有侧面都进行飞切加工，这样相较于常见的工序而言，整个飞切的过程都不需要更换夹具，从而有效的避免因为更换夹具，而造成物件移动，影响加工精度的问题出现。并且物件平放在支撑夹具4上，在对物件每个面进行加工时，都能够让物件能够处于一个稳定的加工状态。

进一步的，所述杯型磨轮1包括粗成型磨轮、精磨磨轮以及抛光磨轮。

同时，所述粗成型磨轮包括第一夹持柱6，所述第一夹持柱6的一端与其同轴设置有锥面倒角柱7，所述锥面倒角柱7与所述第一夹持柱6相对的一端同轴设置有基体8，所述基体8与所述锥面倒角柱7相对的一端同轴安装有环形粗磨轮9。

并且，所述基体8与所述锥面倒角柱7相对的一端同轴设置有定位柱10，所述环形粗磨轮9包括套设在所述定位柱10上的第一基筒，所述第一基筒的表面粘结覆盖有金刚石颗粒。

这样，在本实施例中，在利用粗成型磨轮进行加工时，利用环形粗磨轮9外壁粘结设置的金刚石颗粒对物件也就是红外材料进行加工，利用高速旋转的金刚石微粒减小光学元件的边缘破损。利用锥面倒角柱7一方面对整个粗成型磨轮进行限位，避免环形粗磨轮9向下超过物件底面过多的距离，另一方面，利用锥面倒角柱7还能够在物件上作出相应的倒角。

再者，所述精磨磨轮包括第二夹持柱11，所述第二夹持柱11的一端设置有卡柱12，所述卡柱12的外壁套设有第二基筒13，所述第二基筒13的表面粘结覆盖有金刚石颗粒，所述第二基筒13的外侧壁与所述第二夹持柱11的外侧壁在同一平面，所述第二基筒13的内腔14向所述卡柱12延伸，伸入所述卡柱12。

这样，与前述的粗成型磨轮相似的，利用精磨磨轮上的第二基筒13，利用同样连接设置在第二基筒13上的金刚石颗粒对物件进行精磨，同时利用第二基筒13的内腔14，增加在精磨过程中，第二基筒13的冷却能力。

更进一步的，所述物料台2包括工作台15，所述工作台15的顶面粘结有保护玻璃16，用于加工的物料粘结放置在所述保护玻璃的顶面。

这样，物料放置在物料台2上时，首先物料与工作台15之间设置有保护玻璃，保护玻璃用于对粗成型磨轮进行缓冲，也就是说，利用保护玻璃，让粗成型磨轮或者精磨磨轮以及抛光磨轮的端部，在超过物料的底面后，不会直接作用在工作台15上，让磨轮作用在保护玻璃上，从而避免磨轮的过度损耗。

同时，所述内折面夹具3包括基座17，所述基座17拆卸安装在所述数控加工中心的台面上，所述基座17的顶面设置有外形补偿槽18，所述外形补偿槽18的内陷形状与粗加工后物料的外凸面相同。

这样，利用基座17上的外形补偿槽18，将物件的外折面补偿为平面，从而让物件的内折面形成水平面，便于对折转棱镜的加工，同时提高对折转棱镜内折面的加工精度。

再者，所述支撑夹具4包括安装在分度转台19上的连接座20，所述连接座20的顶面安装有支撑柱21，所述支撑柱21的横截面与待加工的物料横截面形状相同，所述支撑柱21的横截面面积小于待加工物料的横截面面积，所述支撑柱21的顶端侧壁通过螺栓拆卸安装有靠板22，所述靠板22至少有两个，且所述靠板22的一面与待加工物料的一个侧壁贴合。

在粗成型完成后，利用靠板22实现对物件的定位，然后利用粘性物料将物件与支撑柱21的顶面粘合固定，然后将靠板22取下，进而利用分度转台19的转动，让飞刀盘5的切刀朝向物件不同的面，从而利用飞刀盘5上的切刀对物件的多个面进行飞切。

并且，所述飞刀盘5的切削刀头的切削端采用金刚石刀头。

另外，具体的一种复杂折转棱镜的加工方法如下：

利用数控加工中心对物件进行粗成型，利用杯型磨轮1对物件的边缘进行打磨，形成粗样轮廓，同时通过对杯型磨轮1的更换，完成成型和精磨的切换，具体的，采用棱镜的内折面作为工序流转的基准面，并且利用内折面夹具3来提高物件基准面也就是内折面的加工精度。

前述的杯型磨轮1的打磨端设置为金刚石磨轮，采用青铜为金刚石微粒的粘结剂，进而在磨轮高速旋转的过程中，金刚石微粒的断续切削能够减小光学元件的边缘破损，同时在对基准面进行加工时，在棱镜的内折面上打磨出退刀槽。

在完成了利用数控加工中心对物件的外形进行打磨和精磨后，将物件取下，粘结在飞切机床上的支撑夹具4上，利用支撑夹具4上与物件相似但面积略小的支撑柱21对物件进行支撑，同时，飞刀夹具的高度大于飞刀盘5的直径，整个支撑柱21的端面各边尺寸比物件的尺寸小0.3mm~1mm，支撑柱21的高度大于飞刀盘5半径1mm~2mm，从而避免飞切的过程中，飞刀盘5与前述的支撑夹具4发生干涉。

同时，在利用飞刀盘5进行飞切的过程中，让飞刀盘5与支撑夹具4之间形成移动的角度，利用选择合适的飞刀型号，即能够利用分度转台19的转动，和飞刀盘5的配合，对物件的所用侧面进行飞切加工。

这样对于整个对物件的加工过程，大幅降低了生产过程中对物件进行夹具更换的次数，避免因为多次更换夹具而造成对加工精度的影响。

尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复杂折转棱镜加工系统，包括数控加工中心和飞切机床，其特征在于：所述数控加工中心的工作端拆卸安装有用于形貌成型和棱镜各面表面精磨的杯型磨轮（1），所述数控加工中心的物料端拆卸安装有物料台（2）或内折面夹具（3），所述飞切机床包括转动设置的支撑夹具（4），所述飞切机床的飞刀盘（5）转动轴线水平设置。

2.根据权利要求1所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述杯型磨轮（1）包括粗成型磨轮、精磨磨轮以及抛光磨轮。

3.根据权利要求2所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述粗成型磨轮包括第一夹持柱（6），所述第一夹持柱（6）的一端与其同轴设置有锥面倒角柱（7），所述锥面倒角柱（7）与所述第一夹持柱（6）相对的一端同轴设置有基体（8），所述基体（8）与所述锥面倒角柱（7）相对的一端同轴安装有环形粗磨轮（9）。

4.根据权利要求3所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述基体（8）与所述锥面倒角柱（7）相对的一端同轴设置有定位柱（10），所述环形粗磨轮（9）包括套设在所述定位柱（10）上的第一基筒，所述第一基筒的表面粘结覆盖有金刚石颗粒。

5.根据权利要求2所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述精磨磨轮包括第二夹持柱（11），所述第二夹持柱（11）的一端设置有卡柱（12），所述卡柱（12）的外壁套设有第二基筒（13），所述第二基筒（13）的表面粘结覆盖有金刚石颗粒，所述第二基筒（13）的外侧壁与所述第二夹持柱（11）的外侧壁在同一平面，所述第二基筒（13）的内腔（14）向所述卡柱（12）延伸，伸入所述卡柱（12）。

6.根据权利要求1所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述物料台（2）包括工作台（15），所述工作台（15）的顶面粘结有保护玻璃（16），用于加工的物料粘结放置在所述保护玻璃（16）的顶面。

7.根据权利要求1所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述内折面夹具（3）包括基座（17），所述基座（17）拆卸安装在所述数控加工中心的台面上，所述基座（17）的顶面设置有外形补偿槽（18），所述外形补偿槽（18）的内陷形状与粗加工后物料的外凸面相同。

8.根据权利要求1所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述支撑夹具（4）包括安装在分度转台（19）上的连接座（20），所述连接座（20）的顶面安装有支撑柱（21），所述支撑柱（21）的横截面与待加工的物料横截面形状相同，所述支撑柱（21）的横截面面积小于待加工物料的横截面面积，所述支撑柱（21）的顶端侧壁通过螺栓拆卸安装有靠板（22），所述靠板（22）至少有两个，且所述靠板（22）的一面与待加工物料的一个侧壁贴合。

9.根据权利要求1所述的一种复杂折转棱镜加工系统，其特征在于：所述飞刀盘（5）的切削刀头的切削端采用金刚石刀头。

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