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摘要：本文以某项意图光学玻璃零件为研讨目标，经过科学的理论验证和推理以及有限元剖析终究完结了对玻璃零件的加工，终究成果证明了运用金属类切削机床加工玻璃零件的可行性，以此推行到机械加工中，可以处理部分超出现有光学加工设备加工规模、部分加工技能难点和加工能力瓶颈的有色金属和晶体锗类光学玻璃的零件金属切削问题，这一研讨打破了光学玻璃只能在光学专业机床上加工传统观念，创始五轴加工中心加工玻璃零件的先例，为本单位乃至国家的智能制作供给了宝贵的资料。
关键词：加工晶体锗类；玻璃零件；立异技能
1导言
某激光项目中有一种柱面镜零件，其效果是将圆形光斑拉成直线光斑，该柱面镜半径规划为R265.5±1mm，资料为锗晶体。面形精度要求十分高，选用一般设备细磨、抛光面形很难到达规划要求；若选用金刚石车床，则要求行程至少531mm，现在本单位的金刚石车床行程远远不够。面临该难题，光学工艺、机加工艺、试制部操作人员一起，针对该零件的特征，拟定了一种使用数控加工中心设备的技能计划，以处理该零件曲率半径大、面形精度高的技能难题。传统光学领域加工柱面镜时一般选用一般机床或金刚石车床，金刚石车床归于超精细加工范畴，设备成本高，而且所加工零件的尺度规模决定于设备的加工行程。仅就特别玻璃零件的粗加工工序而言，本立异技能可以对有色金属和晶体锗类资料基体进行各尺度、各面形的粗加工，为后续的抛光工序发明根底。特别关于我所的光学零件试制加工使命，惯例零件都有设备可以完结加工，但如果该零件具有曲面面型，乃至于非球面面型，尺度偏大，资料为有色金属或晶体锗。关于这类零件的粗加工，该立异技能具有明显的先进性、效益型和独创性。查阅相关资料和知识库，现在在国内、国外均没有该立异技能方面的描绘。
2立异技能原理与计划
本文以某项目柱面镜为光学零件为载体，由光学工艺规划为牵引，机加工艺技能及现场操作技艺技能为支撑。在跨专业工艺制作进程中，充分调集机械加工工艺链中的现有优势资源。对晶体资料零件加工进行立异。对可能存在的工艺难题进行了整理和探讨，并形成了许多的工艺技能和特征的技能操作方法。本文技能原理为：使用机械加工中通用机床的去料切削功用，跨专业地对有色金属、锗等晶体资料零件进行切削加工，如图1所示。
图1数控机床加工晶体锗类玻璃零件
依据零件的特征采纳的工艺道路：粗磨成型——三块零件火漆上盘——数控加工中心金切柱面——抛光柱面粗糙度——抛光第二平面。运用该工艺道路以加工中心机床的金切加工替代传统工艺中的细磨、粗抛柱面。该技能的首要难点；①面型精度：理论上加工中心等金切机床的定位精度可以保证，但在整个工艺体系中体系刚性、加工让刀、刀具过切、各轴反向空隙等要素都会对实践加工出的面型精度产生影响。②外表粗糙度：作为本立异技能的首要技能指标，切深吃刀量、进给速度、切削速度、行切密度等要素都会直接影响实践的外表粗糙度。③晶体资料的特性：相关于惯例金属资料，晶体锗的硬脆性仍是更高，所以在实践加工中，需求验证适宜的刀路轨道、切入切出方法、加工余量等。④切削液及排屑：关于玻璃零件，去料加工必定面临切屑排出问题，在实践加工中需求验证排屑方法。⑤切削刀具：在加工中，使用何种资料基体的刀具，而且刀具的几许参数怎么，将直接影响本立异技能首要的技能指标。⑥加工精度的检测：验证本立异技能对晶体锗玻璃零件的实践加工效果，需求凭借光学加工中的精细检测仪器。可行性剖析：首要，关于光学资料，本立异技能不考虑需求磨粒加工的传统硬脆的光学玻璃，只对可进行去料切削加工的有色金属和晶体锗等资料。其次，金切机床，特别是加工中心，乃至于五轴加工中心都有着相对更多的空间加工能力和更大的加工规模，一般实践的定位精度可达0.004mm/300mm长。在刚性足够并安稳可靠的工艺体系中，使用适宜的加工刀具，优选切削参数，有望到达粗糙度优于Ra0.8mm，面型精度优于0.005mm。所以，关于晶体资料光学零件粗加工的一般要求，该立异技能在原理上可以保证。
3加工进程以及参数剖析
本论文的立异技能现已在晶体锗零件上进行了试验验证。在柱面镜的实践试验加工中，面临各种挑战并克服了许多的难题，首要的施行进程和使用的工艺技能如下。
3.1工装和装夹方法
在工艺体系中，制作好了工装后，装夹方法就比较简单了，首要原则是保证装夹可靠，不干与加工。本次试制加工选用的是传统的垫铁-螺钉-压板装夹方法。
3.2刀具资料和刀具改制
该零件加工应该用高硬度、耐磨、热硬性好、工艺性好、散热性好的刀具，首要有金刚石刀具和立方氮化硼（CBN）。挑选金刚石刀具。在该零件的紧迫试制使命中，借用了金刚石车床现有的刀具。该刀具为停止状况的车刀，为了使用到旋转状况的加工中心上，对其进行了改制，如图2所示。
图2改制后的刀具
3.3设备选用
本单位现有多款三轴五轴加工中心，为了保证工艺要求的面型精度，挑选使用现场的DMU100加工中心。该设备主轴转速12000r/min，实践定位精度0.005mm/全长，重复定位精度0.003mm/全长，最大轴行程1000mm。
3.4走刀方法的断定
加工的玻璃零件很脆，不能遭到太大的压力，当挑选顺铣时；切削力Fc在笔直方向分力Fn一直向下，对工件起了压紧效果，切削平稳，在铣刀刀刃切入工件时，切屑厚度最大，逐步减小到0。后刀面与已加工外表揉捏、冲突小，刀刃磨损慢，外表质量好。为了保证该硬脆资料玻璃在切削时不会棱边崩裂，挑选圆弧进退刀方法，而且手工增加预切程序段。
3.5仿真与应力剖析
使用UG和ABAQUS软件对零件进行应力剖析，使用VERICUT软件对程序及加工进程进行仿真和干与查看。
3.6排屑方法
现在，关于晶体锗资料在切削时适用的冷却液（清洗液）未做研讨。鉴于该零件的光学特性和加工中心的实践条件，挑选使用接连吹气的排屑方法。
4成果查验以及经济性
完结加工后的零件。分别以三种方法进行了检测：机床红外线测头进行在线检测和几许尺度的初查看；用三坐标测量仪对整体的面形进行检测，其面形检测半径为R265.483mm，精度契合图纸要求；用R265.5mm球面半径检测，可以明晰看到一条细直彩色条纹，按经验其面形精度契合R265.5±1mm。最终的检测成果得到了工艺师的认可，零件也履行完了后续的精抛等加工工序。完结加工的制品零件已使用在某项意图光电产品，并进行了各项检测和试验，满意零件的规划精度及性能指标。本立异技能从论证阶段即调集各方优势资源，进行明确分工，并进行试制前的试验验证，保证了零件质量和人员设备的安全，而且获得了很高的经济价值，获得的经济效益：其单工序加工费用为（加工）300元/时X18时+（刀具）3600元+（工艺配备）1500元=10500元。该技能可扩展使用于离轴、非球面类光学玻璃零件的试制粗加工，因为此类零件制作成本贵重，所以该立异技能将能发明每年上百万的经济效益更为加工中心类数控金切设备供给了功用扩展的新思路。
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论文作者:文志
论文发表刊物:《基层建设》2018年第4期
论文发表时间:2018/5/22
标签：加工论文; 零件论文; 技能论文; 晶体论文; 刀具论文; 精度论文; 工艺论文; 《基层建设》2018年第4期论文;