非球面模仁加工辅助装置的制作方法

本实用新型属于模仁加工领域，尤其是一种非球面模仁加工辅助装置。

背景技术：

目前，采用超精密加工机对非球面模仁进行生产加工。现有的超精密加工机都只能通过真空吸附盘对非球面模仁进行真空吸附夹持，由于真空吸附盘的直径一般为φ100mm，而我们通常需要加工的非球面模仁的直径为φ10～φ40mm，其相对于真空吸附盘较小；又由于真空吸附盘上的真空吸附孔的直径为φ15mm，对于直径≤φ15的非球面模仁不能吸附，而对于直径为φ16～φ20的非球面模仁吸附不稳定；因此，在整个真空吸附盘会以200转/分钟的速度旋转进行加工的过程中，非球面模仁易脱落。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种非球面模仁加工辅助装置，旨在解决非球面模仁加工过程中的装夹问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：非球面模仁加工辅助装置，包括固定座和固定帽；

所述固定座包括依次同轴连接为一体的固定部、腰柱部和吸附部，所述腰柱部的直径小于固定部的直径，所述固定部的直径小于吸附部的直径；

所述固定帽一端的端面上设有连接孔，固定帽另一端的端面上设有与连接孔相通的模仁定位孔，所述模仁定位孔的直径小于连接孔的直径；

所述固定帽通过连接孔罩设在固定部上，且固定帽与固定部可拆卸地连接在一起。

进一步的是，所述固定部上设有外螺纹，所述连接孔内设有与固定部上的外螺纹相匹配的内螺纹，所述固定帽与固定部螺纹连接在一起。

进一步的是，所述固定部的直径为φ18mm、φ24mm或φ50mm。

进一步的是，所述固定部与腰柱部之间的连接方式、以及腰柱部与吸附部之间的连接方式均为圆弧过渡连接。

进一步的是，所述吸附部的直径为φ68mm。

进一步的是，所述吸附部的一端与腰柱部相连，吸附部的另一端的端面上设有吸附凹坑。

进一步的是，所述吸附凹坑为与吸附部同轴的锥台孔。

进一步的是，所述吸附凹坑的最大直径＞φ15mm。

进一步的是，所述固定帽呈圆柱形，固定帽两端的边沿处均设有倒角。

进一步的是，所述连接孔和模仁定位孔均与固定帽同轴。

本实用新型的有益效果是：利用该非球面模仁加工辅助装置可将非球面模仁夹持固定在固定座和固定帽之间，非球面模仁待加工的部分由固定帽上的模仁定位孔穿出，并通过固定座的吸附部与超精密加工机的真空吸附盘进行吸附连接，使得非球面模仁装夹固定牢固、稳定，加工的非球面模仁重复性一致，同心度达到0.001、sag值控制在±0.005以内。

附图说明

图1是本实用新型的实施结构示意图；

图2是采用该非球面模仁加工辅助装置将非球面模仁装夹在真空吸附盘上的工作状态示意图；

图中标记为：固定座100、固定部110、外螺纹111、腰柱部120、吸附部130、吸附凹坑131、固定帽200、连接孔210、模仁定位孔220、内螺纹211、非球面模仁300、真空吸附盘400、真空吸附孔410。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

如图1所示，非球面模仁加工辅助装置，包括固定座100和固定帽200；固定座100包括依次同轴连接为一体的固定部110、腰柱部120和吸附部130，腰柱部120的直径小于固定部110的直径，固定部110的直径小于吸附部130的直径；固定帽200一端的端面上设有连接孔210，固定帽200另一端的端面上设有与连接孔210相通的模仁定位孔220，模仁定位孔220的直径小于连接孔210的直径；固定帽200通过连接孔210罩设在固定部110上，且固定帽200与固定部110可拆卸地连接在一起。

固定座100可以是铸造成型并加工而成的一个整体，也可以是由一整块材料直接加工而成的一个整体；由于超精密加工要求非球面模仁300的偏心＜5μm，sag的一致性在5μm以内，而固定座100在工作时会随着超精密加工机的主轴旋转，因此要求固定座100在旋转时离心力小，设计就要求固定座100的主要各组成部分：固定部110、腰柱部120和吸附部130的圆柱度≤0.001μm，固定座100端面的平行度≤0.001μm、平面度≤0.001μm。另外，由于真空吸附压力是85MPa，同样考虑到离心力，因此要求尽可能降低固定座100的重量，所以使得腰柱部120的直径小于固定部110的直径，固定部110的直径小于吸附部130的直径。为了保证固定座100的整体强度，通常固定部110与腰柱部120之间的连接方式、以及腰柱部120与吸附部130之间的连接方式均为圆弧过渡连接。

为了对不同尺寸大小的非球面模仁300进行装夹，固定部110的直径优选为φ18mm、φ24mm或φ50mm；吸附部130的直径优选为φ68mm。其中，直径为φ18mm的固定部110用于装夹固定直径为φ5～φ15mm的非球面模仁300，直径为φ24mm的固定部110用于装夹固定直径为φ15～φ22mm的非球面模仁300，直径为φ50mm的固定部110用于装夹固定直径为φ22～φ40mm的非球面模仁300。

因为吸附部130的一端与腰柱部120相连，在上述基础上，为了提高吸附部130与真空吸附盘400进行吸附连接时的吸附效果，在吸附部130的另一端的端面上设有吸附凹坑131。吸附凹坑131优选设置为与吸附部130同轴的锥台孔，这种结构的吸附凹坑131可以进一步提高吸附效果。由于目前所使用的真空吸附盘400上的真空吸附孔410的直径为φ15mm，为了达到提高吸附效果的目的，一般所设置的吸附凹坑131的最大直径＞φ15mm。吸附凹坑131的最大直径优选为φ20mm。吸附凹坑131的最大直径一般指的是锥台形吸附凹坑131的外端的直径。

固定帽200用于将非球面模仁300的夹持部位装夹固定在固定座100的固定部110上，而使非球面模仁300的待加工部位从模仁定位孔220中穿出。固定帽200与固定部110之间的可拆卸连接方式可以为多种，例如：卡扣连接、嵌套连接、螺钉连接等等；优选为图1中所示的连接方式，即固定部110上设有外螺纹111，连接孔210内设有与固定部110上的外螺纹111相匹配的内螺纹211，固定帽200与固定部110螺纹连接在一起。由于固定帽200在工作时会随着超精密加工机的主轴旋转，为了避免旋转过程中固定帽200松动，通常在固定帽200的侧壁内设置有锁定螺钉，锁定螺钉的前端可伸入至连接孔210内并压顶在固定部200的外螺纹111上。

优选的，再如图1所示，固定帽200呈圆柱形，固定帽200两端的边沿处均设有倒角。为了进一步减小离心力，提高非球面模仁300的加工质量，将连接孔210和模仁定位孔220均与固定帽200同轴设置。

利用该非球面模仁加工辅助装置将非球面模仁300装夹在真空吸附盘400上的过程：首先，旋拧取下固定帽200，将非球面模仁300的夹持部位与固定部110的端面贴合；其次，使非球面模仁300的待加工部位从固定帽200的模仁定位孔220中穿出，将固定帽200通过连接孔210罩设在固定部110上，且使固定帽200与固定部110螺纹连接，将非球面模仁300的夹持部位压紧；最后，将装夹有非球面模仁300的非球面模仁加工辅助装置的吸附部130与超精密加工机的真空吸附盘400进行吸附连接，确保真空吸附孔410对准在吸附凹坑131中，如图2所示。

由于一个粗加工的非球面模仁300需要加工数十次，采用了该非球面模仁加工辅助装置后，每一次加工的重复性都能控制在1μm以内，而且操作方便，极大的提高了工作效率。其中，每一个模仁外协回来PV≈20μm，我们需要加工到PV≈0.3μm，每加工一次需要从真空吸附盘400取下模仁检测一次，观察数据是否合格达标，不达标就继续修复补正，直到做到合格为止，一个新的模仁大概需要加工十几次，因此就要求这十几次每一次吸附的位置偏差都必须低于0.001μm，把这个每次都在0.001μm以内的偏差叫做重复性。

该非球面模仁加工辅助装置对非球面模仁300装夹固定牢固、稳定，使得加工的非球面模仁300重复性一致，同心度达到0.001、sag值控制在±0.005以内，有效的解决了非球面模仁300加工过程中的装夹问题，而且极大的提高了工作效率。