專利名稱：內(nèi)圓切片機加工鍺窗零件外型的精密成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)圓切片機加工鍺窗零件外型的精密成形方法
背景技術(shù)：
為滿足紅外熱成像系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用要求，熱像儀需要窗口來保護內(nèi)部光學(xué)系統(tǒng)。對于長波紅外熱像儀，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(shù)熱成像系統(tǒng)為了增加觀察范圍，在窗口后一般有偏轉(zhuǎn)反射鏡，這導(dǎo)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，由于鍺晶體的硬脆性，多邊形鍺窗的成形基本上屬于光學(xué)冷加工的范疇。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，然后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，則加工過程要更復(fù)雜。由于人工研磨工藝過程相對復(fù)雜，且基本上為手工操作，因此生產(chǎn)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(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是一種內(nèi)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(chǎn)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(chǎn)要求。為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案這種內(nèi)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(diào)整；2)將裝夾毛坯料夾具安裝到內(nèi)圓切片機上，并調(diào)整角度；3)根據(jù)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(fā)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，裝夾夾具采用游標(biāo)微調(diào)裝置，精確度10'，角度調(diào)節(jié)范圍0° 360°可調(diào)， 采用內(nèi)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(diào)晶機構(gòu)使用，更消除了夾具精度誤差，保證了切割角度的準(zhǔn)確無誤。加工尺寸精度通過三角函數(shù)數(shù)學(xué)技術(shù)精確的計算出切片機需要切割的深度，并通過專用儀器精確測量控制斜邊尺寸。本發(fā)明的優(yōu)點是提高生產(chǎn)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(chǎn)要求?；谙旅娴慕Y(jié)合附圖的詳細(xì)描述，本發(fā)明的前述和目的及優(yōu)點，以及實現(xiàn)這些的方式將變的更加清楚。


圖la:鍺窗示意lb:圖Ia的側(cè)視2 本發(fā)明設(shè)計的旋轉(zhuǎn)切割夾具示意3 切割鍺窗設(shè)計的角度切割模型圖如鍺窗零件仙圖如的側(cè)視1、圖2、圖3中，1為夾具主體，2為分度大盤，3為微調(diào)機構(gòu)游尺，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(nèi)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(diào)整，首先把5、6、7零件用粘接膠粘接到一起，并保證 牢固。第二，把5、6、7整體通過螺紋連接方式固定在1上，并擰緊4。第三，把裝好的夾具通 過1固定在切片機晶錠接頭上，并鎖緊切片機手柄。第四，通過3調(diào)節(jié)到所需角度并固定， 所示夾具可調(diào)節(jié)角度最小刻度為10'，通過該夾具進行角度的粗調(diào)節(jié)。然后再通過角度尺 配合切片機的調(diào)晶機構(gòu)進行微調(diào)節(jié)，通過光隙法使角度盡量準(zhǔn)確，擰緊切片機調(diào)晶機構(gòu)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(fā)明エ藝的技術(shù)難點，通過 建立數(shù)學(xué)模型，得出數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)模型，9晶體毛坯，10為切片機刀片，已知量為e (內(nèi)圓刀片 刃ロ厚度)、k (偏轉(zhuǎn)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(dǎo)= 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(jù)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(zhuǎn)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)順序加工其余各邊；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(zhuǎn)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后，得出加工后的零件尺寸，如表2表2加工數(shù)據(jù)
L/mme/mmb/mmhi/mmThe final chamfer
dimension/mm
(加工后實際邊長)
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(nèi)圓切片機偏角度切割加工后的鍺窗外形，其尺寸誤差不大于 0. 1mm，其加工一致性不大于0. 05mm，完全滿足鍺窗外形的精確控制要求。本發(fā)明將內(nèi)圓切片機應(yīng)用于鍺窗外型的精密成形加工，是一項創(chuàng)新型的技術(shù)，大大提高了鍺窗的加工精度和工作效率。同時,其優(yōu)勢在于采用刃口 0.4_厚的內(nèi)圓刀片切割，極大的降低了鍺原料的損耗，相比傳統(tǒng)加工節(jié)省原料80%以上。不難看出，該發(fā)明工藝中的公式只適合于5 8邊形鍺窗，對于更多邊形鍺窗可通過類似的方法進行公式的推導(dǎo)。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)圓切片機加工鍺窗外型的精密成形方法，其特征在于它包括以下步驟1)毛坯料裝夾和調(diào)整；2)將裝夾毛坯料夾具安裝到內(nèi)圓切片機上，并調(diào)整角度；3)、根據(jù)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(jù)權(quán)利要求1所述的一種內(nèi)圓切片機加工鍺窗外型的精密成形方法，其特征在于，根據(jù)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(nèi)圓刀片刃口厚度，k為偏轉(zhuǎn)角度、L為工件斜邊尺寸、b測量值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種內(nèi)圓切片機加工鍺窗外型的精密成形方法，其特征在于，切割鍺窗步驟如下1)使用旋轉(zhuǎn)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)順序加工其余各邊；8)檢測各邊長。
全文摘要
一種內(nèi)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(diào)整；2)將裝夾毛坯料夾具安裝到內(nèi)圓切片機上，并調(diào)整角度；3)根據(jù)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(fā)明的優(yōu)點是本發(fā)明將內(nèi)圓切片機應(yīng)用于鍺窗外型的精密成形加工，是一項創(chuàng)新型的技術(shù)，大大提高了鍺窗的加工精度和工作效率。同時，其優(yōu)勢在于采用刃口0.4mm厚的內(nèi)圓刀片切割，極大的降低了鍺原料的損耗，相比傳統(tǒng)加工節(jié)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(yōu)先權(quán)日2010年12月28日
發(fā)明者馮德伸, 蘇小平, 閔振東 申請人:北京國晶輝紅外光學(xué)科技有限公司, 北京有色金屬研究總院