內圓切片機加工鍺窗零件外型的精密成形方法
2023-09-17 20:21:05
專利名稱：內圓切片機加工鍺窗零件外型的精密成形方法
技術領域：
本發明涉及一種內圓切片機加工鍺窗零件外型的精密成形方法
背景技術：
為滿足紅外熱成像系統在惡劣環境下的應用要求，熱像儀需要窗口來保護內部光學系統。對於長波紅外熱像儀，鍺窗是最適合的選擇。拉制獲得的鍺單晶其外形自然形成圓柱形，但多數熱成像系統為了增加觀察範圍，在窗口後一般有偏轉反射鏡，這導致鍺窗特別是外窗，幾乎都是非圓形，也即常說的多邊形。因此，鍺窗成形是鍺窗加工中一道重要的工序。過去，由於鍺晶體的硬脆性，多邊形鍺窗的成形基本上屬於光學冷加工的範疇。在加工多邊形鍺窗前，人們需要先按實際窗口的大小，加工一塊金屬或玻璃樣板，然後將被加工的鍺毛坯粘在樣板上，再按樣板形狀研磨成形。如果鍺窗有特殊的倒邊要求，則加工過程要更複雜。由於人工研磨工藝過程相對複雜，且基本上為手工操作，因此生產效率較低，且零件之間外形一致性相對較差，無法滿足高精度批量生產要求。
發明內容
本發明目的是一種內圓切片機加工鍺窗零件外型的精密成形方法，本方法可提高生產效率，且零件之間外形一致性相對較好，可滿足高精度批量生產要求。為達到上述發明目的，本發明採用以下技術方案這種內圓切片機加工鍺窗零件外型的精密成形方法包括以下步驟1)毛坯料裝夾和調整；2)將裝夾毛坯料夾具安裝到內圓切片機上，並調整角度；3)根據鍺窗的尺寸要求以及切片機的刀片尺寸決定將所述鍺窗的精確切割工藝；4)切割毛坯。本發明涉及裝夾夾具；所述鍺窗毛坯在夾具上的固定方式；所述鍺窗的精確切割工藝；其中，裝夾夾具採用遊標微調裝置，精確度10'，角度調節範圍0° 360°可調， 採用內六角螺釘定位，保證了角度的精確。萬能角度尺配合和切片機調晶機構使用，更消除了夾具精度誤差，保證了切割角度的準確無誤。加工尺寸精度通過三角函數數學技術精確的計算出切片機需要切割的深度，並通過專用儀器精確測量控制斜邊尺寸。本發明的優點是提高生產效率，且零件之間外形一致性相對較好，可滿足高精度批量生產要求。基於下面的結合附圖的詳細描述，本發明的前述和目的及優點，以及實現這些的方式將變的更加清楚。
圖la:鍺窗示意lb:圖Ia的側視2 本發明設計的旋轉切割夾具示意3 切割鍺窗設計的角度切割模型圖如鍺窗零件仙圖如的側視1、圖2、圖3中，1為夾具主體，2為分度大盤，3為微調機構遊尺，4為鎖緊螺母， 5為金屬粘接塊，6為石墨粘接塊，7為晶體毛坯，8為內圓切片機刀片。
具體實施例方式第一方面，毛坯料的裝夾與調整，首先把5、6、7零件用粘接膠粘接到一起，並保證 牢固。第二，把5、6、7整體通過螺紋連接方式固定在1上，並擰緊4。第三，把裝好的夾具通 過1固定在切片機晶錠接頭上，並鎖緊切片機手柄。第四，通過3調節到所需角度並固定， 所示夾具可調節角度最小刻度為10'，通過該夾具進行角度的粗調節。然後再通過角度尺 配合切片機的調晶機構進行微調節，通過光隙法使角度儘量準確，擰緊切片機調晶機構鎖 緊螺母。第二方面，精確控制切割尺寸。精確控制切割尺寸為本發明エ藝的技術難點，通過 建立數學模型，得出數學公式進行精確控制，其精確度可以達到0. 02mm。建立如圖3所示的數學模型，9晶體毛坯，10為切片機刀片，已知量為e (內圓刀片 刃ロ厚度)、k (偏轉角度)、L (エ件斜邊尺寸)、b (通過測量獲得)，求下降深度hi。公式推導= Ii2Ctg (90° -k) — h2 = bi/ctgOO0 _k)b2 = h2ctgk — h2 = b2/ctgk... = b-b2... (b-b2)/ctg(90° -k) = b2/ctgk— b2 = bctgk/ctg (90° -k) +ctgkネ艮據公式ctg a 士 ctg & = sin(3 士 a )/sina sin3... b2 = bcosksin(90° _k) = bcos2k... h2 = bcos2k/ctgk = bsinkcosk .. a/b = h/h2h = absinkcosk/b = asinkcosk= h_h2 = asinkcosk-bsinkcoskhj (a-b) sinkcoska = L-2e/tgk -^h1= (L_2e/tgk_b) sinkcosk得出 Jh1 = (L-b)sinkcosk-2ecos2k第三方面，切割具體流程1)使用旋轉切割把毛坯加工成符合尺寸的矩形；2)使矩形鍺料與刀板傾斜 (90° -K)角度放置；3)使鍺料下降任意深度Ii2 Oi2 < LsinK)切割一片；4)測量切割下三角形斜邊尺寸b ;5)通過公式計算尺寸Ii1 = (L-b)sinkcosk-2ecos2k 5)測量切割下三角形斜邊尺寸a ；6)測量加工成形的零件L邊尺寸；7)順序加工其餘各邊；8)檢測各邊長。實施例1首先，通過計算得出其四個斜邊尺寸，如表1表1零件尺寸
(直角邊長)(偏轉角)斜邊(Hypotenuse )Chamfer類另丨J (Categories)Angle edge尺寸(size) /mm尺寸(Size) /mm角度(angle)/。A13.3-13.718.8~19.3745B3.55-3.955.02-5.5845通過上述加工方式加工後，得出加工後的零件尺寸，如表2表2加工數據
L/mme/mmb/mmhi/mmThe final chamfer
dimension/mm
(加工後實際邊長)
190.46.445.88019.10
190.47.435.38519.135.30.42.670.9155.355.30.43.150.6755.34由上表得出，通過內圓切片機偏角度切割加工後的鍺窗外形，其尺寸誤差不大於 0. 1mm，其加工一致性不大於0. 05mm，完全滿足鍺窗外形的精確控制要求。本發明將內圓切片機應用於鍺窗外型的精密成形加工，是一項創新型的技術，大大提高了鍺窗的加工精度和工作效率。同時,其優勢在於採用刃口 0.4_厚的內圓刀片切割，極大的降低了鍺原料的損耗，相比傳統加工節省原料80%以上。不難看出，該發明工藝中的公式只適合於5 8邊形鍺窗，對於更多邊形鍺窗可通過類似的方法進行公式的推導。
權利要求
1.一種內圓切片機加工鍺窗外型的精密成形方法，其特徵在於它包括以下步驟1)毛坯料裝夾和調整；2)將裝夾毛坯料夾具安裝到內圓切片機上，並調整角度；3)、根據鍺窗的尺寸要求以及切片機的刀片尺寸決定所述鍺窗的精確切割的深度；4)、切割毛坯。
2.根據權利要求1所述的一種內圓切片機加工鍺窗外型的精密成形方法，其特徵在於，根據已知量為6、1^、1^、13，按公式111 = (L-b)SinkC0Sk-&C0S2k求得深度hi值，其中，e 為內圓刀片刃口厚度，k為偏轉角度、L為工件斜邊尺寸、b測量值。
3.根據權利要求1或2所述的一種內圓切片機加工鍺窗外型的精密成形方法，其特徵在於，切割鍺窗步驟如下1)使用旋轉切割把毛坯加工成符合尺寸的矩形；2)使矩形鍺料與刀板傾斜(90°-K)角度放置；3)使鍺料下降任意深度Ii2Oi2< LsinK)切割一片；4)測量切割下三角形斜邊尺寸b；5)通過公式計算尺寸Iii= (L-b)SinkC0SkjeC0S2k測量切割下三角形斜邊尺寸a;6)測量加工成形的零件L邊尺寸；7)順序加工其餘各邊；8)檢測各邊長。
全文摘要
一種內圓切片機加工鍺窗外型的精密成形方法，它包括以下步驟1)毛坯料裝夾和調整；2)將裝夾毛坯料夾具安裝到內圓切片機上，並調整角度；3)根據鍺窗的尺寸要求以及切片機的刀片尺寸決定所述鍺窗的精確切割的深度；4)切割毛坯。本發明的優點是本發明將內圓切片機應用於鍺窗外型的精密成形加工，是一項創新型的技術，大大提高了鍺窗的加工精度和工作效率。同時，其優勢在於採用刃口0.4mm厚的內圓刀片切割，極大的降低了鍺原料的損耗，相比傳統加工節省原料80％以上。
文檔編號B28D5/00GK102555081SQ20101062246
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月28日 優先權日2010年12月28日
發明者馮德伸, 蘇小平, 閔振東 申請人:北京國晶輝紅外光學科技有限公司, 北京有色金屬研究總院