用于超薄板类光学零件的单点金刚石车削加工夹具及方法

摘要

本发明提供用于超薄板类光学零件的单点金刚石车削加工夹具，包括能够与机床主轴连接的转接盘；所述转接盘中心留有用于机床吸附气体通过的圆孔；包括固定法兰，所述固定法兰中心留有用于机床吸附气体通过的圆孔，固定法兰一端面与转接盘贴合固定连接，另一端面加工有一个沉槽，沉槽底部布有3～5圈环形槽，环形槽底部与法兰中心圆孔通过孔道相连；包括微孔吸盘，所述微孔吸盘固定放置于沉槽内，底部由法兰的环形槽支撑。使用微孔吸盘作为加工基准面，将零件吸附到微孔吸盘上，可有效解决装夹吸附对超薄板类光学零件带来的受力变形，以及减少吸附孔复制到零件表面等现象，且安装及加工方便，实现超薄板类零件的高精度高效率的加工。

说明书

技术领域

本发明涉及光学零件的超精密加工技术领域，尤其是涉及带有复杂轮廓形状的超薄板类光学元件的单点金刚石加工方法。

背景技术

随着单点金刚石机床加工技术的不断改进和提升，薄壁类光学零件(如铝、铜、KDP等)的加工技术得到进一步的提升，使得薄壁光学元件在相关应用领域(航空航天、检测光学)得到了广泛应用。

专利CN201210265802.6主要介绍了常规薄壁件的吸附加工方法，根据吸附前后的面型差进行补偿，该方法的缺点是对于超薄零件面型不可测，因此无法分析吸附前后的面型差值，导致该方法不适用。

专利CN201310608496.6介绍了超薄铝片的加工方法，采用自制吸附盘(吸附孔直径约为1mm)和基准板方法加工零件，其中精加工时基准板和零件之间采用水剂进行固定。超薄板类零件生产过程中，零件受切削力的作用，直径1mm的孔很容易被复制到零件表面，形成很多环形印记，而且精加工阶段采用零件旋转加工，受离心力作用水剂不能使零件进行定位，零件很容易飞出，因此该方法不具备实际加工意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有加工技术的不足，提供了一种用于超薄板类光学元件的加工方法，使用微孔吸盘(吸附孔直径约为1μm)作为加工基准面，将零件吸附到微孔吸盘上，可有效解决装夹吸附对超薄板类光学零件带来的受力变形，以及减少吸附孔复制到零件表面等现象，且安装及加工方便，实现超薄板类零件的高精度高效率的加工。降低生产时间，提高生产效率，节省成本。

为解决上述技术问题，本发明的方案如下：用于超薄板类光学零件的单点金刚石车削加工夹具，包括能够与机床主轴连接的转接盘；所述转接盘中心留有用于机床吸附气体通过的圆孔；

包括固定法兰，所述固定法兰中心留有用于机床吸附气体通过的圆孔，固定法兰一端面与转接盘贴合固定连接，另一端面加工有一个沉槽，沉槽底部布有3～5圈环形槽，环形槽底部与法兰中心圆孔通过孔道相连；

包括微孔吸盘，所述微孔吸盘固定放置于沉槽内，底部由法兰的环形槽支撑。

进一步的，所述沉槽直径与微孔吸盘直径间隙为0.5～2mm，用于微孔吸盘径向的胶结定位，槽深小于微孔吸盘厚度0.5～1mm。

进一步的，所述胶结定位采用的胶水为环氧胶水(5)。

进一步的，所述环形槽深3～10mm。

进一步的，所述孔道数量为3或4的倍数。

进一步的，所述微孔吸盘为盘状体，为多孔陶瓷、多孔硅或者不锈钢加工多孔零件，微孔直径约为1μm。

本发明还提供利用用于超薄板类光学零件的单点金刚石车削加工夹具实现的用于超薄板类光学元件的加工方法，具体步骤如下：

步骤一：加工用于加工超薄板类光学元件的固定法兰和转接盘；

步骤二：加工微孔吸盘为盘状体，微孔直径为0.8-1.2μm；

步骤三：对微孔吸盘进行两端面粗磨，平面度4μm以内；

步骤四：将固定法兰背面采用金刚石车床光出沉槽；

步骤五：将微孔吸盘采用环氧胶水固定到固定法兰的沉槽内；

步骤六：研磨步骤四中光出沉槽后的固定法兰两端面，保证平行度3μm以内，微孔吸盘工作面平面度2μm以内，并清洁干净；

步骤七：将转接盘固定到机床转轴上，调整转接盘同机床主轴的同轴度2μm以内、动平衡10nm以内；

步骤八：精加工转接盘外端面；

步骤九：将步骤五完成的组件固定到转接盘上，调整组件同机床主轴的同轴度1μm以内、动平衡2nm以内；

步骤十：开启机床的吸气开关，将待加工超薄板类光学零件吸附到微孔吸盘上，调整零件同机床主轴的同轴度1μm以内、动平衡2nm以内，用单点金刚石车床车削零件外端面为光学面，作为后续加工的基准面；

步骤十一：关闭吸气开关，取下超薄板类光学零件；

步骤十二：以步骤十光出的平面为基准，将超薄板类光学零件吸附到夹具上，调整零件同机床主轴的同轴度1μm以内、动平衡2nm以内，对零件进行加工直到满足尺寸形状及公差要求；

步骤十三：关闭吸气开关，取下超薄光学元件。

本发明的有益效果是：提供了一种用于超薄板类光学元件的加工方法，使用微孔吸盘(吸附孔直径1μm)作为加工基准面，将零件吸附到微孔吸盘上，可有效解决装夹吸附对超薄板类光学零件带来的受力变形，以及减少吸附孔复制到零件表面等现象，且安装及加工方便，实现超薄板类零件的高精度高效率的加工。降低生产时间，提高生产效率，节省成本。

附图说明

图1本发明的工装夹具的主要结构；

图2为图1中A表达的微孔吸盘和法兰的胶结结构。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明。

如图1所示，一种用于超薄板类光学元件的加工夹具，该夹具包括主轴转接盘2、固定法兰3和微孔吸盘6。

所述转接盘2采用第一螺钉7与机床主轴1连接，中心留有圆孔，用于机床吸附气体通过，其端面留有螺钉孔，用于固定法兰的固定。

所述固定法兰3采用第二螺钉4与转接盘2连接，中心留有圆孔，用于机床吸附气体通过，其端面具有一个沉槽，用于放置微孔吸盘6，其直径与微孔吸盘直径间隙约为0.5～2mm，用于微孔吸盘径向的胶结定位，槽深约小于微孔吸盘厚度0.5～1mm，沉槽底部布有3～5圈环形槽，环形槽深3～10mm，环形槽底部与法兰中心圆孔通过孔道相连，孔道数量为3或4的倍数(视实际情况而定)。

所述微孔吸盘6为盘状体，为多孔陶瓷、多孔硅或者不锈钢加工多孔零件，微孔直径约为1μm，其底部采用由法兰的环形槽支撑，防止真空吸附时微孔吸盘6受力碎裂，径向采用胶水与法兰连接。

如图2所示，所述胶结定位采用的胶水为环氧胶水5，室温固化，且固化后具有一定的弹性，防止组件各零件热膨胀系数不一致导致的受热变形。

一种用于超薄板类光学元件的加工方法，其加工方法如下：

步骤一：加工用于加工超薄板类光学元件的固定法兰和转接盘；

步骤二：加工微孔吸盘为盘状体，微孔直径约为1μm；

步骤三：对微孔吸盘进行两端面粗磨，平面度4μm以内；

步骤四：将固定法兰背面采用金刚石车床光出沉槽；

步骤五：将微孔吸盘采用环氧胶水固定到固定法兰的沉槽内；

步骤六：研磨步骤四中光出沉槽后的固定法兰两端面，保证平行度3μm以内，微孔吸盘工作面平面度2μm以内，并清洁干净；

步骤七：将转接盘固定到机床转轴上，调整转接盘同机床主轴的同轴度2μm以内、动平衡10nm以内；

步骤八：精加工转接盘外端面；

步骤九：将步骤五完成的组件固定到转接盘上，调整组件同机床主轴的同轴度1μm以内、动平衡2nm以内；

步骤十：开启机床的吸气开关，将待加工超薄板类光学零件吸附到微孔吸盘上，调整零件同机床主轴的同轴度1μm以内、动平衡2nm以内，用单点金刚石车床车削零件外端面为光学面，作为后续加工的基准面；

步骤十一：关闭吸气开关，取下超薄板类光学零件；

步骤十二：以步骤十光出的平面为基准，将超薄板类光学零件吸附到夹具上，调整零件同机床主轴的同轴度1μm以内、动平衡2nm以内，对零件进行加工直到满足尺寸形状及公差要求；

步骤十三：关闭吸气开关，取下超薄光学元件。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。