CN217122518U - 适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，包括底座和夹持部，所述底座和夹持部之间设置有应力分散板。本实用新型的有益效果是：夹具底座内部设置应力分散板，将弹性夹片与吸附底座分隔，防止弹性夹片的变形引起吸附底座的应力集中而影响零件的装夹及加工过程中的稳定性。

Description

适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具

技术领域

本实用新型涉及单点金刚石车削加工领域，特别是适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具。

背景技术

自由曲面光学元件因具有较大的光学自由度，在矫正像差、提高成像质量、扩大视场、减少系统单元数量和重量等方面具有很大优势，可替代复杂光学原件组合使光学设备趋于轻量化。此外，在高性能的光学系统中，自由曲面光学元件具有提高光学利用率、降低光学设计难度等优势。因此，在大型空间观测系统、军用激光系统、热成像装置等光学领域均有自由曲面光学元件的应用需求。

随着现代光学技术的发展，在空间光学技术和民用领域的推动下，自由曲面光学元件，尤其是大口径自由曲面光学元件正在更多的应用到各领域中。在对大口径自由曲面光学元件的单点金刚石车削过程中，在满足各种复杂自由曲面光学元件工件车削的同时，还需满足光学需求的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度。

相比传统机加工，在超精密加工精度下，通常忽略的各种客观因素都会对自由曲面光学元件的加工质量产生影响。工装夹具设计的合理性和定位精密性是保证整个自由曲面光学元件车削高效加工和保证工件加工精度的重要前提。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术弹性夹片的变形引起吸附底座的应力集中而影响零件的装夹及加工过程中的稳定性的缺点，提供适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具。

本实用新型的目的通过以下技术方案来实现：

适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，包括底座和夹持部，所述底座和夹持部之间设置有应力分散板。

作为优选的，所述夹持部包括设置在底座上的弹性夹片，所述弹性夹片有两个以上且围绕应力分散板设置，且相邻弹性夹片之间设置有切槽。

作为优选的，所述夹持部上套设有调节筒，所述调节筒沿远离底座的方向内径逐渐减小。

作为优选的，所述调节筒内表面设置有内螺纹，所述弹性夹片外侧壁和/或底座外侧设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。

作为优选的，所述弹性夹片内侧设置有工件放置台。

作为优选的，所述工件放置台表面呈弧形。

作为优选的，所述底座上开设有定位槽和定位销孔。

作为优选的，所述定位槽和定位销孔均设置有两个，且两个所述定位槽和两个所述定位销孔均以底座中心对称设置。

本实用新型具有以下优点：

（1）夹具底座内部设置应力分散板，将弹性夹片与吸附底座分隔，防止弹性夹片的变形引起吸附底座的应力集中而影响零件的装夹及加工过程中的稳定性。

（2）该工装夹具通过调节筒和夹具底座的螺纹配合，使得弹性夹片向中心收缩从而实现对零件均匀受力的低应力装夹。

（3）该工装夹具相比吸附式和粘接式夹具，具有受力均匀和装夹简便等特点，适合自由曲面光学元件的车削加工。

（4）在吸附底座外圆的中心对称位置设置一对定位槽和定位销，防止在装夹-加工-测量-再装夹过程中定位精度差的问题。

附图说明

图1是本实用新型适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具的剖视图。

图2是本实用新型适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具调节筒的俯视图。

图3是本实用新型适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具底座的俯视图。

图4是本实用新型适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具底座的剖视图。

图中：1-待加工工件、2-调节筒、3-应力分散板、4-底座、5-调节筒内锥面、6-定位销孔、7-弹性夹片、8-定位槽、9-工件放置台、11-内螺纹、12-外螺纹、13-切槽。

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。

适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，如图1-4所示，包括底座4和夹持部，所述底座4和夹持部之间设置有应力分散板3。

本实施例的夹具适用于自由曲面光学元件，尤其是大口径自由曲面光学元件的加工。本实施例中的底座4主要适用于真空吸附式装夹，在条件允许的情况下，也可以选择适用于其他装夹方式的底座4；本实施例中的夹持部也可以在现有技术的基础上进行选择，夹持部夹紧的过程中，夹持部的夹片发生形变会引起吸附底座4的应力集中而影响零件的装夹及加工过程中的稳定性，所以在底座4和夹持部之间设置应力分散板3，主要起到支撑的作用，防止弹性夹片的变形引起底座4的应力集中而影响零件的装夹及加工过程中的稳定性。

本实施例中，所述夹持部包括设置在底座4上的弹性夹片7，所述弹性夹片7有两个以上且围绕应力分散板3设置，且相邻弹性夹片7之间设置有切槽13。

本实施例中，弹性夹片7围绕应力分散板设置，需要夹持工件时，可以将待加工的工件置于弹性夹片7之间，弹性夹片7围绕待加工的工件设置，可以使得工件受力相对均匀。弹性夹片7由于具有一定的弹性，可以将待夹持的工件夹紧。其中弹性夹片7的弹性可以根据需要选择，弹性过大，待加工的工件无法稳定夹持，弹性过小，待加工的工件不易安装。弹性夹片7的数量可以根据需要选择，本实施例中，可以通过切槽13将弹性夹片7均匀切分为20片，使得零件在装夹过程中受力相对均匀，理论上弹性夹片7越均匀设置、数量越多，待加工工件1的受力会相对均匀。

本实施例中，所述夹持部上套设有调节筒2，所述调节筒2沿远离底座4的方向内径逐渐减小。

通过调节筒2与底座4相对移动来使弹性夹片7向内收缩，以达到对待加工工件1的弹性装夹，通过调节筒2与底座4相对移动来控制夹持力的大小。

本实施例中，所述调节筒2内表面设置有内螺纹11，所述弹性夹片7外侧壁和/或底座4外侧设置有与所述内螺纹11配合的外螺纹12，调节筒2与弹性夹片7和/或底座4外之间螺纹连接，方便对夹持力进行微调。

本实施例中，所述弹性夹片7内侧设置有工件放置台9，优选的工件放置台9距离弹性夹片7开口端的高度应当大于加工零件高度的1/2，增加零件侧面与弹性夹片7的接触面积来减少应力集中。

本实施例中，所述工件放置台9表面呈弧形，弹性夹片7收紧时，工件放置台9边缘与待加工工件1之间会发生相对位移，从而工件放置台9边缘与工件之间会有相互作用力，工件放置台9表面呈弧形，可以增加受力面积，分散受力，减轻对待加工工件1的影响。

本实施例中，所述底座4上开设有定位槽8和定位销孔6。

本实施例中，所述定位槽8和定位销孔6均设置有两个，且两个所述定位槽8和两个所述定位销孔6均以底座4中心对称设置。

当底座4为圆形时，底座4在其外圆中心对称位置分别开设一对定位槽8和一对定位销孔6，防止在装夹-加工-测量-再装夹过程中定位精度差的问题。吸附底座4底部为水平面，其侧面的圆度需≤0.001mm，其底面的垂直度需≤0.001mm，从而保证吸附底座4牢固吸附在机床的旋转主轴上。

本实用新型的工作方式为：首先，将调节筒2与夹具底座4通过螺纹配合旋转连接，再将加工零件平放置在弹性夹片7内侧的工件放置台9，轻微转动零件使零件底面与工件放置台9所在平面重合无倾斜；接下来，固定夹持部，旋转调节筒2，通过调节筒内锥面5与弹性夹片7外侧锥面配合，使通过切槽13均匀分割成的20块弹性夹片7从边缘向中心收缩，从而完成对零件的弹性装夹；其次在与定位槽8相对应的零件外圆做上标记；最后，将吸附底座4的底部吸附在旋转主轴上，调整好动平衡后，在旋转主轴上标记定位销孔6的位置，以便于二次加工时夹具与旋转主轴的相对位置保持不变，随后等待加工。

本实用新型的结构存在三大特征：第一方面，本实用新型通过旋转调节筒2，使带有均匀切槽13的20块弹性夹片7从边缘向中心收缩来夹持零件，使零件受力均匀，实现低应力夹持，同时操作方便，可重复性强；第二方面，通过在夹具底座4内部设置应力分散板3，用来分隔弹性夹片7与吸附底座4，防止弹性夹片7的变形引起吸附底座4的应力集中而影响零件的装夹及加工过程中的稳定性；第三方面，在吸附底座4外圆的中心对称位置设置一对定位槽8和定位销孔6，防止在装夹-加工-测量-再装夹过程中定位精度差的问题。

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 (7)

1.适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，包括底座和夹持部，其特征在于：所述底座和夹持部之间设置有应力分散板；所述夹持部包括设置在底座上的弹性夹片，所述弹性夹片有两个以上且围绕应力分散板设置，且相邻弹性夹片之间设置有切槽。

2.根据权利要求1所述的适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，其特征在于：所述夹持部上套设有调节筒，所述调节筒沿远离底座的方向内径逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，其特征在于：所述调节筒内表面设置有内螺纹，所述弹性夹片外侧壁和/或底座外侧设置有与所述内螺纹配合的外螺纹。

4.根据权利要求1所述的适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，其特征在于：所述弹性夹片内侧设置有工件放置台。

5.根据权利要求4所述的适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，其特征在于：所述工件放置台表面呈弧形。

6.根据权利要求1所述的适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，其特征在于：所述底座上开设有定位槽和定位销孔。

7.根据权利要求6所述的适用于自由曲面光学元件车削加工的工装夹具，其特征在于：所述定位槽和定位销孔均设置有两个，且两个所述定位槽和两个所述定位销孔均以底座中心对称设置。

Images