CN117086705A - 一种对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，包括如下步骤：获取已完成外圆加工的腔平移镜片的第一坯料；将所述第一坯料固定于夹持工装上，并先对其上应被加工出第一环槽的一面进行加工，所述第一环槽为所述腔平移镜片上较窄的环槽；再对所述腔平移镜片上应被加工出第二环槽的一面进行加工，所述第二环槽为所述腔平移镜片上较宽的环槽，且在对所述第二环槽的加工过程中，加工刀具刃面上远离第一轴线一侧的边缘需跨过上述两个环槽之间间隔壁边缘的位置，所述第一轴线为所述第一坯料的轴线。该方法可提升腔平移镜加工的成功率。
Description
技术领域
本申请一般涉及高精度光学零件精密制造领域，尤其涉及一种对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法。
背景技术
激光陀螺，是一种利用激光光束的光程差测量物体角位移的装置，在其运行过程中由于腔体的热膨胀和热变形会引起总腔长的变化，而为了稳定激光陀螺的激光频率，需要用腔平移镜来稳定总腔长。其中，腔平移镜的前后两面各形成有一个与腔平移镜同轴的环槽，两个环槽的宽度和深度并不相同，且二者之间形成有间隔壁(如图2中所示)。两个环槽均用于保证激光陀螺内部光路稳定。为了确保小尺寸的腔平移镜的上述光学性能，需要对上述两个环槽分别进行加宽或加深，进而使得两个环槽之间的间隔壁相对变薄，结构强度变差。现有的加工方法中一般为先对较宽环槽所在一侧的环槽进行加工，再对较窄环槽所在一侧的环槽进行加工。这样刀具有可能会因施力不均而造成对间隔壁的结构性损坏，进而造成腔平移镜加工失败。因此针对上述情况，如何提升腔平移镜加工的成功率，已成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可提升腔平移镜加工成功率的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法。
具体技术方案如下：
第一方面
本申请提供一种对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，包括如下步骤：
获取已完成外圆加工的腔平移镜片的第一坯料；
将所述第一坯料固定于夹持工装上，并先对其上应被加工出第一环槽的一面进行加工，所述第一环槽为所述腔平移镜片上较窄的环槽；
再对所述腔平移镜片上应被加工出第二环槽的一面进行加工，所述第二环槽为所述腔平移镜片上较宽的环槽，且在对所述第二环槽的加工过程中，加工刀具刃面上远离第一轴线一侧的边缘需跨过上述两个环槽之间间隔壁边缘的位置，所述第一轴线为所述第一坯料的轴线。
作为本申请的进一步限定，所述获取已完成外圆加工的腔平移镜片的第一坯料，具体包括如下步骤：
获取圆柱状的腔平移镜片的第二坯料；
将切割刀具刃面与所述第二坯料的外圆面调节至相互垂直；
对所述第二坯料进行切割，以获取所述第一坯料。
作为本申请的进一步限定，所述对于所述第一环槽和所述第二环槽进行加工，具体包括如下步骤：
先对所述第一坯料进行粗加工，其中所述粗加工具体为，将所述第一环槽加工至第一设定深度后，再将所述第二环槽加工至第二设定深度；
再对多数第一坯料进行精加工，其中所述粗加工具体为，先后将所述第一环槽和所述所述第二环槽分别加工至成品腔平移镜片所需的宽度和深度。
作为本申请的进一步限定，所述将所述第一坯料固定于夹持工装上，具体包括如下步骤：
将所述第一坯料放置于所述夹持工装上，使得所述第一坯料的第一转轴与所述夹持工装的第二转轴平行；
调节所述夹持工装的径向夹持件，使得所述第一转轴与所述第二转轴重合；
调节所述夹持工装的轴向夹持件，使得所述第一坯料与所述夹持工装之间的位置关系被锁定。
作为本申请的进一步限定，所述先对所述第一坯料进行粗加工，具体包括如下步骤：
利用粗加工铣刀对所述第一坯料进行粗加工，同时利用冷却液对所述粗加工铣刀进行降温。
作为本申请的进一步限定，所述先对所述第一坯料进行粗加工，还包括如下步骤：
实时观测所述粗加工铣刀刃面深入所述第一坯料表面的深度；
每次观测到所述深度增加设定值，去除其表面被铣下的碎屑。
作为本申请的进一步限定，所述对所述第二坯料进行切割之前还包括，对所述第二坯料圆柱面进行初步打磨；
所述对所述第二坯料进行切割之后还包括，对所述第二坯料圆柱面进行二次打磨。
本申请有益效果在于：
在本方案中，通过先对所述第一环槽所在的一面进行加工，以获得所述第一环槽，再对所述第二环槽所在的一面进行加工，以获得所述第二环槽，并在对所述第二环槽的加工过程中，确保加工刀具刃面上远离第一轴线一侧的边缘需跨过上述两个环槽之间间隔壁边缘的位置，这样可以确保在加工过程中所述加工刀具刃面不会完全落在所述第一环槽和所述第二环槽之间的相对较薄的所述间隔壁范围内，进而在更大程度上，避免了加工中刀具对于所述间隔壁有可能产生的破坏，因此有效提升了对于所述腔平移镜片加工的成功率。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请实施例提供的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法的步骤流程图；
图2为图1中腔平移镜片的结构示意图；
图3为所述第一坯料的加工示意图；
图4为环槽的加工示意图；
图中标号：1，第一坯料；2，顶杆；3，顶尖；4，V形架；5，工装；6，垫片；7，螺帽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
实施例1
请参考图1，为本实施例提供的一种对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，包括如下步骤：
S1：获取已完成外圆加工的腔平移镜片的第一坯料；
S2：将所述第一坯料固定于夹持工装上，并先对其上应被加工出第一环槽的一面进行加工，所述第一环槽为所述腔平移镜片上较窄的环槽；
S3：再对所述腔平移镜片上应被加工出第二环槽的一面进行加工，所述第二环槽为所述腔平移镜片上较宽的环槽，且在对所述第二环槽的加工过程中，加工刀具刃面上远离第一轴线一侧的边缘需跨过上述两个环槽之间间隔壁边缘的位置，所述第一轴线为所述第一坯料的轴线。
在本方案中，通过先对所述第一环槽所在的一面进行加工，以获得所述第一环槽，再对所述第二环槽所在的一面进行加工，以获得所述第二环槽，并在对所述第二环槽的加工过程中，确保加工刀具刃面上远离第一轴线一侧的边缘需跨过上述两个环槽之间间隔壁边缘的位置，这样可以确保在加工过程中所述加工刀具刃面不会完全落在所述第一环槽和所述第二环槽之间的相对较薄的所述间隔壁范围内，进而在更大程度上，避免了加工中刀具对于所述间隔壁有可能产生的破坏，因此有效提升了对于所述腔平移镜片加工的成功率。
另外，此处所述的“较窄”和“较宽”并非是对其具体尺寸的限定，而是所述第二环槽相对比所述第一环槽较宽，所述第一环槽相比于所述第二环槽较窄。
其中在提升所述腔平移镜片的加工效率，以及各所述第一坯料外圆面的加工精度的优选实施方式中，所述获取已完成外圆加工的腔平移镜片的第一坯料，具体包括如下步骤：
获取圆柱状的腔平移镜片的第二坯料；
将切割刀具刃面与所述第二坯料的外圆面调节至相互垂直；
对所述第二坯料进行切割，以获取所述第一坯料。
通过对圆柱状的所述第二坯料进行垂直于其轴线的多次切割，可以快速获得多个所述第一坯料，进而提升了加工效率，另外以上多次垂直切割的方式可以确保每个所述第一坯料外圆面与前后两个平面之间的垂直度。
其中在进一步有效防止所述间隔壁被损坏的优选实施方式中，所述对于所述第一环槽和所述第二环槽进行加工，具体包括如下步骤：
先对所述第一坯料进行粗加工，其中所述粗加工具体为，将所述第一环槽加工至第一设定深度后，再将所述第二环槽加工至第二设定深度；
再对多数第一坯料进行精加工，其中所述粗加工具体为，先后将所述第一环槽和所述所述第二环槽分别加工至成品腔平移镜片所需的宽度和深度。
通过对所述第一环槽和所述第二环槽的加工设置粗加工和精加工的两个环节，可使所述间隔壁被逐步加工到设定厚度，避免了直接高施力性加工对所述间隔壁有可能造成的损坏，进一步提升了腔平移镜片加工成功率。
其中在确保所述第一环槽、第二环槽与所述腔平移镜片同轴度的优选实施方式中，所述将所述第一坯料固定于夹持工装上，具体包括如下步骤：
将所述第一坯料放置于所述夹持工装上，使得所述第一坯料的第一转轴与所述夹持工装的第二转轴平行；
调节所述夹持工装的径向夹持件，使得所述第一转轴与所述第二转轴重合；
调节所述夹持工装的轴向夹持件，使得所述第一坯料与所述夹持工装之间的位置关系被锁定。
其中在进一步提升所述腔平移镜片加工精度的优选实施方式中，所述先对所述第一坯料进行粗加工，具体包括如下步骤：
利用粗加工铣刀对所述第一坯料进行粗加工，同时利用冷却液对所述粗加工铣刀进行降温。
给处于工作状态的所述粗加工铣刀进行降温可以确保所述粗加工铣刀在此期间均具备较高的加工精度。
其中在进一步提升所述腔平移镜片加工精度的优选实施方式中，所述先对所述第一坯料进行粗加工，还包括如下步骤：
实时观测所述粗加工铣刀刃面深入所述第一坯料表面的深度；
每次观测到所述深度增加设定值，去除其表面被铣下的碎屑。
其中在进一步提升所述腔平移镜片加工效率和精度的优选实施方式中，所述对所述第二坯料进行切割之前还包括，对所述第二坯料圆柱面进行初步打磨；
所述对所述第二坯料进行切割之后还包括，对所述第二坯料圆柱面进行二次打磨。
现以如图2中所示的直径20mm，厚度5mm，a面环槽(第一环槽)尺寸为5mm×12mm，b面环槽(第二环槽)尺寸为3mm×14mm，槽底厚度为0.6mm的腔平移镜为例介绍本发明的实施过程。
步骤1:外圆磨削
对腔平移镜棒料进行外圆磨削至直径20.04mm，保证粗糙度优于Ra0.2，外圆与端面垂直度优于0.01mm。
步骤2：切割
使用杠杆千分表调整棒料母线，保证与金刚石砂线的垂直度优于0.01mm，使用多线切割机将第二坯料切割成片，厚度尺寸控制5.2mm±0.02mm。
步骤3：双面研磨抛光
双面研磨抛光第一坯料1两端面，加工零件至厚度公差要求，保证第一坯料1两端面平行度优于0.001mm。
步骤4：粘接装卡
测量第一坯料1外圆尺寸，按实际测量结果修整顶杆2外圆，如图3中所示，将顶杆2、双面研磨抛光后的第一坯料1外圆放置于V形架4上，使用电烤灯加热后中间涂抹松香与石蜡的混合粘接剂，随后两端使用顶尖3顶紧固化，应保证操作过程中顶杆2和第一坯料1外圆与V形架贴合紧密。
步骤5：外圆抛光
将粘接顶杆2的第一坯料1圆柱使用两个相对的顶尖3装卡在外圆磨床，将砂轮更换为聚氨酯抛光轮，旋转主轴和抛光轮，抛光轮同时做轴向往复移动，使用氧化铈抛光液对第一坯料1外圆进行抛光，应保证抛光去除量不低于0.02mm，加工后使用电烤灯拆下第一坯料1，使用无水乙醇清洗干净。
步骤6：定位装卡
将腔平移镜专用工装5安装在机床转台，如图4中所示，工装5应配合第一坯料1尺寸设计同时具有液压向内收缩和端面螺纹锁紧功能，安装时保证工装5内圆柱面与机床转台同心，安装后旋转机床工作台，使用金刚石磨具对工装5下定位面进行在位铣磨修整，保证机床在位刀具与工装5定位面的运动精度，将第一坯料擦拭干净放置于工装5内，逐渐调整液压，控制工装均匀向内收缩，同时手动旋转毛坯5至无法转动，此时反向扩展工装5至第一坯料1能够轻微转动，随后使用垫片6与螺帽7从端面压紧第一坯料1。
步骤7：粗加工环槽
旋转机床工作台200r/min，使用2mm金刚石铣刀粗加工第一坯料1a面环槽，金刚石铣刀应具有中心冷却结构，保证机床冷却液由刀具端面流出，刀具运动轨迹始终沿第一坯料1轴向，向下加工0.02mm后应向上抬起1mm，重复此方式至加工完成，预留环槽底面与侧面精加工余量各0.1mm，卸下工件，按照步骤6方法翻面装卡，按照步骤7加工方法完成b面环槽粗加工，加工b面时使用3mm金刚石铣刀应保证刀具单侧边缘始终在a面环槽以外。
步骤8：精加工环槽
卸下工件，按照步骤6方法翻面装卡，旋转机床工作台200r/min，加工前需要对烧结金刚石刀具进行修形，保证烧结部分呈倒锥形，同时烧结端面与刀具外圆垂直度优于0.002mm。刀具转速设置2000r/min，使用2mm烧结金刚石铣刀精加工a面环槽，刀具运动轨迹为沿第一坯料轴向向下进给至环槽底面，随后不间断沿径向向外圆移动，每层加工深度小于0.01mm直至满足公差要求。随后按照步骤6方法再次翻面装卡，按照步骤8加工方法完成b面环槽精加工。
最后应说明的是：以上实例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；
尽管参照上述实例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对上述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明技术方案的范围。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
获取已完成外圆加工的腔平移镜片的第一坯料；
将所述第一坯料固定于夹持工装上，并先对其上应被加工出第一环槽的一面进行加工，所述第一环槽为所述腔平移镜片上较窄的环槽；
再对所述腔平移镜片上应被加工出第二环槽的一面进行加工，所述第二环槽为所述腔平移镜片上较宽的环槽，且在对所述第二环槽的加工过程中，加工刀具刃面上远离第一轴线一侧的边缘需跨过上述两个环槽之间间隔壁边缘的位置，所述第一轴线为所述第一坯料的轴线。
2.根据权利要求1所述的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，其特征在于，所述获取已完成外圆加工的腔平移镜片的第一坯料，具体包括如下步骤：
获取圆柱状的腔平移镜片的第二坯料；
将切割刀具刃面与所述第二坯料的外圆面调节至相互垂直；
对所述第二坯料进行切割，以获取所述第一坯料。
3.根据权利要求1所述的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，其特征在于，所述对于所述第一环槽和所述第二环槽进行加工，具体包括如下步骤：
先对所述第一坯料进行粗加工，其中所述粗加工具体为，将所述第一环槽加工至第一设定深度后，再将所述第二环槽加工至第二设定深度；
再对多数第一坯料进行精加工，其中所述粗加工具体为，先后将所述第一环槽和所述所述第二环槽分别加工至成品腔平移镜片所需的宽度和深度。
4.根据权利要求1所述的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，其特征在于，所述将所述第一坯料固定于夹持工装上，具体包括如下步骤：
将所述第一坯料放置于所述夹持工装上，使得所述第一坯料的第一转轴与所述夹持工装的第二转轴平行；
调节所述夹持工装的径向夹持件，使得所述第一转轴与所述第二转轴重合；
调节所述夹持工装的轴向夹持件，使得所述第一坯料与所述夹持工装之间的位置关系被锁定。
5.根据权利要求3所述的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，其特征在于，所述先对所述第一坯料进行粗加工，具体包括如下步骤：
利用粗加工铣刀对所述第一坯料进行粗加工，同时利用冷却液对所述粗加工铣刀进行降温。
6.根据权利要求5所述的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，其特征在于，所述先对所述第一坯料进行粗加工，还包括如下步骤：
实时观测所述粗加工铣刀刃面深入所述第一坯料表面的深度；
每次观测到所述深度增加设定值，去除其表面被铣下的碎屑。
7.根据权利要求2所述的对激光陀螺的腔平移镜片的双面环槽的加工方法，其特征在于，所述对所述第二坯料进行切割之前还包括，对所述第二坯料圆柱面进行初步打磨；
所述对所述第二坯料进行切割之后还包括，，对所述第二坯料圆柱面进行二次打磨。
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