一种翻面工装、提高镜筒翻面定心加工精度的系统及方法与流程

本发明属于光学器件加工领域，涉及一种翻面工装、提高镜筒翻面定心加工精度的系统及方法。

背景技术

随着航天、航空事业的不断发展，光学镜头的视场角越来越大，对于全视场的成像质量要求也越来越高，从而使得光学元件的零件级加工公差以及部件级装配公差要求日益严格。如何提高整体光学系统的同轴度，是光学镜头装配工艺研究的一个重要方向。在镜头结构设计时，由于实际需要使用多个接口进行配合，或是镜片数太多，使得镜筒设计较为复杂，通常需要以中间一片最敏感的光学元件为基准光轴，进行两端结构内径及端面尺寸的定心加工，此时需要在定心加工过程中通过翻面加工来实现。镜筒翻面后的定心光轴与翻面前的定心光轴的同轴度直接决定了整个镜筒两端配合内圆的同轴度，往往会出现两个光轴成一定夹角的现象，

图1为一个待加工镜筒，待加工镜筒7内中心处安装一个透镜，a、b、c、d、i为左侧机械加工面，e、f、g、h为为右侧机械加工面，加工时，需要先对一侧进行加工，加工完后翻面，进行另一侧加工。

图2为待加工镜筒翻面前光轴为o1o2，图3为翻面后光轴为o1’o2’，理想状态为两个光轴处于重合状态，但实际的加工过程中由于精度不够和固有误差使得两光轴有一定夹角(如图4)，该夹角直接影响光学系统两端镜组的装配同轴度。因此，如何提高镜筒翻面后的定心精度是整个光学系统加工的核心问题。

技术实现要素：

为解决现有镜筒加工精度低的问题，本发明提出一种翻面工装，其结构简单，有利于提高镜筒翻面定心加工时的加持精度，从而提高镜筒的加工精度；本发明还提出一种提高镜筒翻面定心加工精度的系统和方法，在翻面前依据透镜球心像确定系统光轴，翻面后依据翻面工装法兰的机械定位端面基准确定光轴倾斜角度，通过翻面工装法兰的机械定位外圆基准确定光轴的平移位置，保证翻面前后两个光轴的重合，从而提高镜筒的加工精度。

本发明解决上述问题的技术方案是，

一种翻面工装，其特殊之处在于：包括一个套筒，套筒的两端设有法兰，且两端法兰的端面垂直于套筒的轴心，其中，一端的法兰上设有螺孔，另一端的法兰上设有通孔。

进一步地，上述翻面工装上螺孔的数量为多个，多个螺孔在其所在法兰的圆周上均匀分布；翻面工装上通孔的数量为多个，多个通孔在其所在的法兰的圆周上均匀分布。

进一步地，上述螺孔为盲孔。

本发明还提出一种提高镜筒翻面定心加工精度的系统，其特殊之处在于：

包括车床、定心连接圆盘、第一安装镜筒法兰、第二安装镜筒法兰、翻面工装和定心仪；所述定心连接圆盘为一圆盘，圆盘的一个端面上设有多个螺孔；所述第一安装镜筒法兰、第二安装镜筒法兰上均设有通孔，并设置在待加工镜筒上；翻面工装包括一个套筒，套筒的两端设有法兰，且两端法兰的端面垂直于套筒的轴心，一端的法兰上设有螺孔，另一端的法兰上设有通孔。所述定心连接圆盘固定在车床的主轴上，定心连接圆盘的端面垂直于车床主轴的轴心；第一安装镜筒法兰通过螺钉固定在定心连接圆盘上，第一安装镜筒法兰、第二安装镜筒法兰用于安装待加工镜筒，翻面工装设有螺孔的法兰与第二安装镜筒法兰连接，定心仪用于使待加工镜筒轴心和机床主轴轴心重合。

进一步地，上述螺孔的数量为多个，多个螺孔在其所在法兰的圆周上均匀分布；所述通孔的数量为多个，多个通孔在其所在的法兰的圆周上均匀分布。

另外，本发明还提出一种利用上述提高镜筒翻面定心加工精度的系统加工方镜筒的方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)将定心连接盘固定在车床的主轴上；

2)将待加工镜筒通过第一安装镜筒法兰固定在定心连接盘上；

3)用定心仪观察镜筒中透镜两个光学表面的球心像；

4)通过调整车床的方位来实现待加工镜筒的平移及倾斜，使得透镜两个球心像在定心仪视场内重合；此时车床主轴与透镜光轴重合；

5)对e、f、g标示面的内圆和端面、以及h面的端面进行车削，使内圆与光轴同心度优于5um，端面与光轴垂直度优于5um；

6)将翻面工装设有螺孔的法兰通过螺钉与第二安装镜筒法兰连接；

7)车削翻面工装设有通孔的法兰的端面t、端面s及外圆r，使设有通孔的法兰的端面与光轴垂直度优于5um，外圆与光轴同心度优于5um；

8)将第一安装镜筒法兰、待加工镜筒、第二安装镜筒法兰与翻面工装的连接整体从定心连接圆盘上卸下；

9)对定心连接盘端面进行车削，使定心连接盘端面垂直于光轴；

10)进行翻面，将第一安装镜筒法兰、待加工镜筒、第二安装镜筒法兰与翻面工装的连接整体通过翻面工装设有通孔的法兰与定心连接盘连接；

11)进行定心，仅调整待加工镜筒的平移使得外圆r同轴度优于3um，且翻面前后的球心像晃动量小于5um，此时确定的光轴与翻面前光轴的同轴度优于5um；

12)以上调整完成后，对a、b、c、d标示面的内圆和端面以及i面进行车削，保证内圆与光轴同心度优于5um，端面与光轴垂直度优于5um，待加工镜筒加工完成。

本发明的优点：

本发明一种翻面工装，其结构简单，易于制造，有利于提高镜筒翻面定心加工时的加持精度，从而提高镜筒的加工精度；本发明一种提高镜筒翻面定心加工精度的系统，其具有结构简单、易实现的优点；本发明一种提高镜筒翻面定心加工精度的加工方法，翻面前依据透镜球心像确定系统光轴，翻面后依据翻面工装法兰的机械定位端面基准确定光轴倾斜角度，通过翻面工装法兰的机械定位外圆基准确定光轴的平移位置，从而保证翻面前后两个光轴的重合。

附图说明

图1为待加工的镜筒；

图2为翻面前的光轴示意图；

图3为翻面后光轴示意图；

图4为图2和图3光轴的示意图；

图5为本发明翻面工装的剖视图；

图6为本发明提高镜筒翻面定心加工精度的系统的结构图。

其中，1-车床；2-定心连接盘；3-第一安装镜筒法兰；4-第二安装镜筒法兰；5-翻面工装；6-定心仪；7-待加工镜筒；8-透镜。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图5，一种翻面工装，包括一个套筒，套筒的两端设有法兰，且两端法兰的端面垂直于套筒的轴心，其中，一端的法兰上设有螺孔，另一端的法兰上设有通孔。所述螺孔的数量为多个，多个螺孔在其所在法兰的圆周上均匀分布；所述通孔的数量为多个，多个通孔在其所在的法兰的圆周上均匀分布。多个螺孔均为盲孔。

参见图6，一种提高镜筒翻面定心加工精度的系统，包括车床1、定心连接盘2、第一安装镜筒法兰3、第二安装镜筒法兰4、翻面工装5和定心仪6。

所述定心连接盘2为一圆盘，圆盘的一个端面上设有多个螺孔；所述第一安装镜筒法兰3和第二安装镜筒法兰4上均设有通孔，且二者均设置在待加工镜筒7上；翻面工装5包括一个套筒，套筒的两端设有法兰，且两端法兰的端面垂直于套筒的轴心，一端的法兰上设有螺孔，另一端的法兰上设有通孔，螺孔的数量为多个，多个螺孔在其所在法兰的圆周上均匀分布；所述通孔的数量为多个，多个通孔在其所在的法兰的圆周上均匀分布，多个螺孔均为盲孔。

所述定心连接盘2固定在车床1的主轴上，定心连接盘2的端面垂直于车床1主轴的轴心；第一安装镜筒法兰3通过螺钉固定在定心连接盘2上，第一安装镜筒法兰3、第二安装镜筒法兰4用于固定待加工镜筒7，翻面工装5设有螺孔的法兰与第二安装镜筒法兰4连接，定心仪6用于使镜筒轴心和车床1主轴轴心重合。

一种提高镜筒翻面定心加工精度的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将定心连接盘2固定在车床1的主轴上；

2)将待加工镜筒7通过第一安装镜筒法兰3固定在定心连接盘2上；

3)用定心仪6观察镜筒中透镜8两个光学表面的球心像；

4)通过调整待加工镜筒7的平移及倾斜，使得透镜8两个球心像在定心仪6视场内重合；此时车床1主轴与透镜8光轴平行；

5)对e、f、g标示面的内圆和端面、以及h面的端面进行车削，使内圆与光轴同心度优于5um，端面与光轴垂直度优于5um；

6)将第二安装镜筒法兰4与镜筒连接，将翻面工装5设有螺孔的法兰通过螺钉与第二安装镜筒法兰4连接；

7)车削翻面工装5设有通孔的法兰的端面t、端面s及外圆r，使设有通孔的法兰的端面与光轴垂直度优于5um，外圆与光轴同心度优于5um；

8)将第一安装镜筒法兰3、待加工镜筒7、第二安装镜筒法兰4与翻面工装5的连接整体从定心连接盘2上卸下；

9)对定心连接盘2端面进行车削，使定心连接盘2端面垂直于光轴；

10)进行翻面，将第一安装镜筒法兰3、待加工镜筒7、第二安装镜筒法兰4与翻面工装5的连接整体通过翻面工装5设有通孔的法兰与定心连接盘2连接；

11)进行定心，调整待加工镜筒7的平移使得外圆r同轴度优于3um，且翻面前后的球心像晃动量小于5um，此时确定的光轴与翻面前光轴的同轴度优于5um；

12)以上调整完成后，对a、b、c、d标示面的内圆和端面以及i面进行车削，保证内圆与光轴同心度优于5um，端面与光轴垂直度优于5um，待加工镜筒7加工完成。