异形棱镜的磨毛装置的制作方法

本发明涉及光学元件加工技术领域，尤其涉及异形棱镜的磨毛装置。

背景技术：

随着光学事业的不断发展，某些形状特殊的光学元件，如异形棱镜系列产品在光学系统中得到越来越多的应用。由于异形棱镜具有形状不规则、外形尺寸各具有特定要求，加工过程也较为复杂，尤其是针对部分特殊要求的异形棱镜的磨毛加工过程，比如某些异形棱镜要求：加工面的中间是特定直径的圆内为抛光面，圆以外为毛面，这种特殊要求就给加工带来很大难度。现有技术采用手工磨毛操作，具体加工方法为：将加工面先进行整体抛光，然后用一特定直径的圆片(材料通常为阻尼片)用专用夹具对工件进行定位遮挡，再手工对工件圆片外露部分进行磨毛处理。上述手工磨毛操作不仅耗时耗力、效率低下，严重制约了生产周期，并且由于操作者个人工作经验的关系，不同操作者经验不一，操作手法也不一，所加工出工件的技术指标存在一定偏差，进行大批量工件加工时，工件一致性不好，同样制约了生产质量的提高。

技术实现要素：

为解决现有技术中，手工磨毛加工异形棱镜时存在的加工效率低、产品质量差的技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明中的异形棱镜的磨毛装置，包括工件夹具、磨毛加工系统及底座，所述工件夹具及磨毛加工系统安装在底座上；

所述工件夹具包括支架组件、圆形压片及工件固定腔，所述工件固定腔的顶部为敞开口，所述支架组件固定于工件固定腔的上侧，所述圆形压片通过定位杆与支架组件可拆卸连接，使所述圆形压片可调节与工件固定腔的相对高度，待磨毛的工件放置于工件固定腔内，工件的加工面平行且向外突出于敞开口所在的平面；

所述磨毛加工系统包括磨毛块、驱动杆、偏心盘及电机，所述驱动杆的两端分别与磨毛块及偏心盘转动连接，所述电机的输出轴与偏心盘连接，所述磨毛块的中部开设与圆形压片配合的通孔，所述圆形压片穿过通孔且紧压至工件的加工面，所述磨毛块搭接于工件的加工面并在电机及偏心盘的带动下对工件进行磨毛加工。

进一步，所述工件固定腔由多个固定板拼接而成，所述固定板之间通过螺钉固定。

进一步，所述支架组件包括螺纹立杆、横杆及锁紧螺母，两个所述螺纹立杆固定连接于位置匹配的固定板上端，所述横杆开设有三个等间距的安装孔，两侧的安装孔内插接螺纹立杆，所述定位杆的外侧面开设螺纹并插接于中间的安装孔内，多个所述锁紧螺母与螺纹立杆及定位杆螺纹连接，并位于安装孔的上端及下端。

进一步，所述锁紧螺母为六角螺母及蝶式螺母，所述六角螺母连接于安装孔的下端，所述蝶式螺母连接于安装孔的上端。

进一步，所述支架组件还包括磨毛块固定杆，所述磨毛块固定杆的中部开设安装孔，所述定位杆插接于磨毛块固定杆的安装孔内并通过锁紧螺母紧固，所述磨毛块固定杆的两端开设交错设置的缺口，所述磨毛块设置与缺口相匹配的卡接件，使所述磨毛块可挂接于磨毛块固定杆上。

进一步，所述磨毛加工系统还包括配重块，所述磨毛块为圆形，两个所述配重块对称设置于磨毛块的任一条直径轨迹上。

进一步，所述工件固定腔的形状为长方体、圆柱体或者三棱柱。

进一步，所述工件固定腔的形状为直三棱柱，所述直三棱柱的底面为等腰直角三角形，设置位置为最大侧面向下、任一侧面与敞开口平行。

进一步，所述工件夹具及磨毛加工系统均设置安装座，所述安装座通过螺钉与底座连接。

进一步，所述底座开设多组定位槽，所述安装座可沿着定位槽滑动，并通过螺钉穿过定位槽与底座固定连接。

本发明中的异形棱镜的磨毛装置，与现有技术相比，其有益效果为：

1、固定光学元件作用，使光学元件在磨毛加工时受力位置保持不变；

2、基准、定位作用，以夹具上腔体尺寸为基准对棱镜进行定位装夹，起到良好的基准、定位作用；

3、圆形压片将棱镜抛光面遮挡住，并起到固定工件及定位磨毛块的作用；

4、通过电机带动磨毛块转动工作，加入磨料金刚砂，磨毛以外平面；

5、装夹方便简单、磨毛快捷；

6、通过使用本发明，使工件生产效率大幅提升，产品质量得到有效保证。

附图说明

图1是本发明中异形棱镜的磨毛装置的立体图；

图2是本发明中异形棱镜的磨毛装置的俯视图；

图3是图2中m-m的断面图；

图4是本发明中异形棱镜的立体图；

图5是本发明中异形棱镜的正视图；

图6是本发明中异形棱镜的侧视图。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-3所示，本发明中的异形棱镜的磨毛装置，包括工件夹具、磨毛加工系统及底座1，工件夹具及磨毛加工系统通过螺钉固定安装在底座1上。待磨毛的工件经过前一个工段已将加工面完成抛光，工件夹具用于对工件进行夹持固定，其包括：用于调节、固定圆形压片3的支架组件2，用于固定工件及遮挡抛光面的圆形压片3，以及用于限制工件在水平方向活动的工件固定腔4。工件固定腔4的顶部为敞开口，工件从敞开口放入工件固定腔4内。支架组件2固定于工件固定腔4的上侧，圆形压片3通过定位杆25与支架组件2可拆卸连接，定位杆25可在支架组件2上上下调节，进而使圆形压片3可调节与工件固定腔4的相对高度，以实现放置工件、压紧工件的效果。工件放置于工件固定腔4内，工件固定腔4的底部放置垫片、垫块之类的部件，使异形工件的工件加工面(抛光面)平行且向外突出于敞开口所在的平面。磨毛加工系统包括用于磨毛工件的磨毛块5，连接偏心盘7与磨毛块5的驱动杆6，带动磨毛块5的偏心盘7及电机8。驱动杆6的两端分别与磨毛块5及偏心盘7通过转轴转动连接，电机8的输出轴与偏心盘7底部的中轴连接并带动偏心盘7转动，驱动杆6再带动磨毛块5在水平方向做往复运动。磨毛块5的中部开设与圆形压片3配合的通孔52，配合间隙为0.05mm。圆形压片3穿过通孔52且紧压至工件的加工面，其中，圆形压片3起到固定工件、遮挡抛光面、定位磨毛块5的作用，磨毛块5搭接于工件的加工面并在电机8及偏心盘7的带动下对工件进行磨毛加工，同时在磨毛块5与工件之间加入磨料金刚砂。

其中，工件固定腔4由多个固定板41拼接而成，固定板41之间通过螺钉固定，工件固定腔4的底部可根据工件的形状进行单独设计，或者放置垫片，以使工件的加工面能够平行于敞开口，

支架组件2优选的结构为：包括螺纹立杆21、横杆22及锁紧螺母23，两个螺纹立杆21固定连接于位置匹配的固定板41上端，横杆22开设有三个等间距的安装孔，两侧的安装孔内插接螺纹立杆21，定位杆25的外侧面开设螺纹并插接于中间的安装孔内，多个锁紧螺母23与螺纹立杆21及定位杆25螺纹连接，并位于安装孔的上端及下端。使用时，首先调节横杆22的位置，将螺纹立杆21下侧的锁紧螺母23选定好位置，然后旋拧好上侧的锁紧螺母23，将横杆22固定，然后放置工件，抬起磨毛块5及圆形压片3露出敞开口，将工件放入，最后压紧工件，将定位杆25用力抵接至工件加工面，拧紧下侧的锁紧螺母23，再拧紧上侧的锁紧螺母23。

其中，锁紧螺母23为两种，下侧的为六角螺母231，上侧的为蝶式螺母232，即六角螺母231连接于安装孔的下端，蝶式螺母232连接于安装孔的上端。

为便于在工件固定腔4内放置工件，降低放置过程中工人抬起磨毛块5的时间，减少工人的作业强度，支架组件2还包括磨毛块5固定杆24，磨毛块5固定杆24的中部开设安装孔，定位杆25插接于磨毛块5固定杆24的安装孔内并通过锁紧螺母23紧固，磨毛块5固定杆24的两端开设交错设置的缺口241，磨毛块5设置与缺口241相匹配的卡接件51，使磨毛块5可挂接于磨毛块5固定杆24上。

为加强磨毛效果，提高磨毛加工效率，磨毛加工系统还包括配重块9，磨毛块5为圆形，两个配重块9对称设置于磨毛块5的任一条直径轨迹上，使磨毛块5在做往复运动时保证平衡性，同时确保工件磨毛面的均匀性，提高产品质量。

工件固定腔4的形状为长方体、圆柱体或者三棱柱，根据不同形状的异形棱镜进行选控。

如图4-6所示，是我公司的一种异形棱镜，用于某项高新工程的微光夜视仪。微光夜视技术是研究低光照图象信息的转换、增强和用于夜间观察的技术，其广泛应用于军工产业中。由于该棱镜将球面与棱镜结合在一起，打破了棱镜与透镜分开加工的传统，也使得加工工艺较为复杂。该棱镜中的具体指标要求为：将圆柱体的棱镜端面上的凹球面抛光，将圆柱体的弧形面切为平面a和弧面c，再沿着圆柱体的轴线斜向45°切出平面b，其中，磨毛要求为对a面除了直径为40mm为抛光面以外为毛面。因此，为对上述工件的a面进行磨毛，如图3所示，将工件固定腔4的形状设计为横向布置的直三棱柱，直三棱柱的底面为等腰直角三角形，设置位置为工件固定腔4的最大侧面向下、任一侧面与敞开口平行，进而将工件的b面与最大侧面抵接，工件的a面与敞开口平行。

工件夹具及磨毛加工系统均设置安装座10，安装座10通过螺钉与底座1连接。其中，为便于调节工件夹具与磨毛加工系统的相对位置，使其可适用于更多的加工要求，底座1开设多组定位槽11，安装座10可沿着定位槽11滑动，并通过螺钉穿过定位槽11与底座1固定连接。

优选的，磨毛加工系统中的电机8选用永磁同步电机8，具有结构简单，体积小、效率高、功率因数高等优点，可以直接驱动负载，省去可靠性不高的减速箱，降低了电机8故障率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。