光学镶件的制作方法

本实用新型涉及模具技术领域，特别是涉及一种光学镶件。

背景技术：

在汽车尾部高位刹车灯中，为了获得设计需要的光形、光亮度，通常会在LED灯的发光方向设置有塑料光学组件。其原理是：LED灯发射的光线经过塑料光学组件上的瞄准器花纹、菲尼尔花纹、微光学花纹的多重反射、折射，从而获得设计需要的光形、光亮度。

由此可知，塑料光学组件在汽车尾部高位刹车灯中具有重要的光学作用，其对应的模具型腔加工精度要求是极高的。其中，瞄准器花纹对LED灯光线进行第一次折射/反射，其加工精度对后续折射/反射是具有较大影响的，因此，瞄准器花纹的加工精度是否达标具有重大意义。另外，申请人在实际操作过程中发现，影响瞄准器花纹配光精度的重要指标有花纹表面的面轮廓精度、花纹夹角的圆角精度，若上述指标不达标，将影响塑料光学组件的配光精度。

为了制造瞄准器的花纹，需要在模具型腔内需要放置具有与瞄准器花纹相对应的花纹的镶件，该镶件花纹的加工精度将影响瞄准器花纹的加工精度。以往针对瞄准器花纹的镶件的加工主要采用铣削或EDM电火花放电加工。

针对铣削加工，请参见图1，图1为现有镶件的结构示意图，该镶件包括基座1以及设置在基座1顶面的半回转体的花纹2，该花纹2的截面为锯齿形。在实际加工过程中，由于铣刀在走刀过程中高速旋转，所以在花纹2与基座1的连接处3、花纹2的根部4容易出现加工圆角，该加工圆角会影响配光效果。并且，铣刀直径有限，目前铣刀最小刀具的直径为0.2mm，即花纹2的加工圆角的最小值只能达到R0.1mm，此加工圆角对光线的散射作用是比较大的，会较大地改变光学瞄准器花纹的理论光形。

针对EDM电火花放电加工，请继续参见图1，在实际加工过程中，EDM电火花放电加工依旧会使花纹2与基座1的连接处3、花纹2的根部4容易出现加工圆角。虽然EDM电火花放电加工可以将花纹2的加工圆角做到小于R0.05mm，但是电火花加工所得加工表面过于粗糙，无法达到光学镜面水平，严重影响瞄准器花纹的透光率。而如果对电火花加工表面进行抛光至光学镜面，则必然存在抛光变形问题，瞄准器的花纹表面轮廓度将无法达标，最终影响光形。

技术实现要素：

基于此，本实用新型的目的在于，提供一种光学镶件，其具有加工圆角较小的优点。

一种光学镶件包括与瞄准器花纹相对应的花纹部、定位部，所述花纹部为半回转体，所述定位部设置在花纹部的端面。

进一步地，所述花纹段的轴向截面为锯齿形，所述花纹段的根部的加工圆角的半径为0.03mm，所述花纹段的根部的夹角大于砂轮尖角夹角2度。

进一步地，所述定位部的截面为方形，其底面平行于花纹段的底面。

进一步地，还包括安装部，所述安装部设置在花纹部的底面，所述安装部的截面为方形。

进一步地，所述光学镶件在精加工之前进行淬火处理，使其硬度为46至48HRC。

相对于现有技术，本实用新型所述光学镶件的花纹部为半个的回转体，该花纹部是利用车削的方式粗加工出来的，接着，利用车刀的刀尖圆角(最小R0.05mm)或磨削砂轮刀尖圆角(最小R0.03mm)来减小花纹部的根部的加工圆角，进而减小镶件花纹的加工圆角。其中，半精车削花纹部，其最小加工圆角可达到R0.1mm；精车削花纹部，其最小加工圆角可控制到小于R0.1mm，加工表面可达到亚镜面，后续无需进行抛光工序，可有效避免抛光变形；光学研磨花纹部，其最小加工圆角可控制到小于R0.1mm，加工表面可达到亚镜面，后续无需进行抛光工序，可有效避免抛光变形。而且，对于半精车或精车花纹部，该光学镶件可以在一台车床上完成，减少工件装配次数，有效地减少工件的加工误差。另外，花纹段的根部的夹角大于砂轮尖角夹角2度，便于砂轮磨削化花纹段的根部；定位部的截面为方形，便于加工、安装；光学镶件淬火后其硬度为46至48HRC，有效地防止光学镶件在后续工序中发生变形。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。

附图说明

图1为现有镶件的结构示意图；

图2为本发明所述光学镶件的结构示意图；

图3为实施例一所述光学镶件的加工方法的流程图；

图4为实施例二所述光学镶件的加工方法的流程图；

图5为实施例三所述光学镶件的加工方法的流程图；

图6为实施例三中步骤S7的流程图；

图7为完成步骤S1后的光学镶件的结构示意图；

图8为完成步骤S3后的光学镶件的结构示意图；

图9为完成步骤S5后的光学镶件的结构示意图；

附图标记：

1、基座；2、花纹；3、连接处；4、根部；

10、花纹部；20、定位部；21、端面基准；22、柱面基准；30、安装部。

具体实施方式

一种光学镶件，参见图2，其包括花纹部10、定位部20、安装部30。其中，花纹部10为半回转体，花纹段的轴向截面为锯齿形，花纹段的根部的加工圆角的半径为0.03mm，花纹段的根部的夹角大于砂轮尖角夹角2度。定位部20设置在花纹部10的右端面，其作为加工花纹部10的基准，具体地，定位部20的截面为方形，其底面平行于花纹段的底面。安装部30设置在花纹部10的底面，其用于光学镶件的安装。另外，该光学镶件在精加工之前进行淬火处理，使其硬度达到46至48HRC。

为加工上述光学镶件，本发明提供三种加工方法，三种加工方法的加工原理是车刀的刀尖或砂轮的刀尖来加工镶件的花纹，理论上可以使花纹的根部的夹角为刀尖的角度，从而实现镶件花纹的最小加工圆角的加工。

由于车刀或者砂轮的刀尖均存在圆角，所以镶件的花纹的根部仍然存在加工圆角问题。但是，车刀的刀尖圆角最小可以为R0.05mm，砂轮的刀尖圆角最小可以为R0.03mm，采用本发明所述的光学镶件的加工方法仍可以将镶件花纹的加工圆角控制在R0.1mm以下，并且还可以实现镶件花纹的加工圆角R0.03mm加工。

实施例一

一种光学镶件的加工方法，参见图3，其包括如下步骤：

S0、采购棒料；

S1、在棒料上粗车削出与瞄准器花纹相对应的花纹部10及花纹部10的定位基准；

具体地，请参见图7，在棒料上数控粗车削出与瞄准器花纹相对应的花纹部10以及设置在花纹部10端面的定位部20，此时，花纹部10为回转体，定位部20为圆柱体，定位部20与花纹部10同轴，定位部20的端面为端面基准21，定位部20的侧面为柱面基准22；

S2、对粗加工后的工件进行热处理；

具体地，对粗加工后的工件进行淬火处理，淬火后的工件硬度为46至48HRC；

S3、精加工步骤S1的定位基准；

具体地，请参见图8，数控精车削端面基准21、柱面基准22；

S4、根据步骤S3的端面基准21、柱面基准22，精车削花纹部10的表面及其根部；

具体地，数控精车削花纹部10的根部的加工圆角至R0.08mm；

S5、在工件上线切割出用于镶件安装的安装部30；

具体地，请参见图9，在花纹部10的底部线切割出方形的安装部30；

S6、磨削所述安装部30的平面；

具体地，请参见图2，磨削定位部20、安装部30的外侧面，使定位部20、安装部30加工成长方体。

采用实施例一所述光学镶件的加工方法，通过精车削花纹部10，将花纹部10的根部的加工圆角控制到小于或等于R0.05mm加工表面可达到亚镜面，后续无需进行抛光工序，可有效避免抛光变形；通过线切割的方式将安装部30切割出来，有效避免工件在加工过程中受力变形；接着，通过磨削安装部30的平面来提高光学镶件的安装精度。

实施例二

一种光学镶件的加工方法，参见图4，其包括如下步骤：

S0、采购棒料；

S1、在棒料上粗车削出与瞄准器花纹相对应的花纹部10及花纹部10的定位基准；

具体地，请参见图7，在棒料上数控粗车削出与瞄准器花纹相对应的花纹部10以及设置在花纹部10端面的定位部20，此时，花纹部10为回转体，定位部20为圆柱体，定位部20与花纹部10同轴，定位部20的端面为端面基准21，定位部20的侧面为柱面基准22；

S2、对粗加工后的工件进行热处理；

具体地，对粗加工后的工件进行淬火处理，淬火后的工件硬度为46至48HRC；

S3、精加工步骤S1的定位基准；

具体地，请参见图8，数控精车削端面基准21、柱面基准22；

S5、在工件上线切割出用于镶件安装的安装部30；

具体地，请参见图9，在花纹部10的底部线切割出方形的安装部30；

S6、磨削所述安装部30的平面；

具体地，请参见图2，磨削定位部20、安装部30的外侧面，使定位部20、安装部30加工成长方体；

S4、根据步骤S3的端面基准21、柱面基准22，光学研磨花纹部10的表面及其根部；

具体地，在光学影像放大20至50倍下，车削砂轮轮廓，使砂轮尖角的夹角小于工件的夹角2度，砂轮尖角的半径小于或等于0.03m；在光学影像放大20至50倍下，检测砂轮外形，若砂轮外形不合格，则继续进行车削砂轮轮廓，若砂轮外形合格，则在光学影像放大20至50倍下，砂轮研磨花纹部10，粗磨下砂轮的进刀量为0.01m，精磨下砂轮的进刀量为0.002mm；期间，在光学影像放大20至50倍下，动态检测砂轮外形，若砂轮外形合格，则继续进行砂轮研磨花纹部10，若砂轮外形不合格，则在光学影像放大20至50倍下，车削砂轮轮廓，车削完后进行动态检测砂轮外形；并且，采用光学投影研磨机光学磨削花纹部10的根部的加工圆角至R0.05mm。

采用实施例二所述光学镶件的加工方法，通过线切割的方式将安装部30切割出来，有效避免工件在加工过程中受力变形，并且便于工件在光学研磨过程中的安装；接着，通过磨削安装部30的平面来提高光学镶件的安装精度；通过光学研磨花纹部10，将花纹部10的根部的加工圆角控制到小于或等于R0.03mm，加工表面可达到亚镜面，后续无需进行抛光工序，可有效避免抛光变形。

实施例三

一种光学镶件的加工方法，参见图5，其包括如下步骤：

S1、在棒料上粗车削出与瞄准器花纹相对应的花纹部10及花纹部10的定位基准；

具体地，请参见图7，在棒料上数控粗车削出与瞄准器花纹相对应的花纹部10以及设置在花纹部10端面的定位部20，此时，花纹部10为回转体，定位部20为圆柱体，定位部20与花纹部10同轴，定位部20的端面为端面基准21，定位部20的侧面为柱面基准22；

S2、对粗加工后的工件进行热处理；

具体地，对粗加工后的工件进行淬火处理，淬火后的工件硬度为46至48HRC；

S3、精加工步骤S1的定位基准；

具体地，请参见图8，数控精车削端面基准21、柱面基准22；

S4、根据步骤S3的端面基准21、柱面基准22，半精车削所述花纹部10；

具体地，数控半精车花纹部10的根部的加工圆角至R0.1mm；

S5、在工件上线切割出用于镶件安装的安装部30；

具体地，请参见图9，在花纹部10的底部线切割出方形的安装部30；

S6、精磨削所述安装部30的平面、花纹部10的表面及其根部；

具体地，请参见图2，精磨定位部20、安装部30的外侧面，使定位部20、安装部30加工成长方体，便于安装，并且使花纹部10的根部的加工圆角达到R0.06至R0.08mm；

S7、光学研磨所述花纹部10；

具体地，在光学影像放大20至50倍下，光学投影研磨机磨削花纹部10的表面及其根部，使花纹的根部的加工圆角达到R0.03mm。

其中，请参见图6，步骤S7具体包括如下步骤：

S71、在光学影像放大20至50倍下，车削砂轮轮廓，使砂轮尖角的夹角小于工件的夹角2度，砂轮尖角的半径小于或等于0.03m；

S72、在光学影像放大20至50倍下，检测砂轮外形，若砂轮外形不合格，则继续进行步骤S71，若砂轮外形合格，则进行下一步；

S73、在光学影像放大20至50倍下，砂轮研磨花纹部10，粗磨下砂轮的进刀量为0.01m，精磨下砂轮的进刀量为0.002mm；

S74、在光学影像放大20至50倍下，动态检测砂轮外形，若砂轮外形合格，则继续进行步骤S73，若砂轮外形不合格，则进行下一步；

S75、在光学影像放大20至50倍下，车削砂轮轮廓，车削完后进行步骤S74。

采用实施例三所述光学镶件的加工方法，通过半精车花纹部10，使花纹部10的根部的加工圆角达到R0.1mm，再利用光学研磨来加工花纹部10，使花纹部10的根部的加工圆角可以达到R0.03mm，有效地提高镶件的加工精度；在光学研磨前，通过线切割的方式将安装部30切割出来，有效避免工件在加工过程中受力变形，并且便于工件在光学研磨过程中的安装；接着，通过磨削安装部30的平面来提高光学镶件的安装精度。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。