一种针对球面反射镜零件结构的加工方法与流程

本发明属于航天机械精密制造，具体涉及一种针对球面反射镜零件结构的加工方法。

背景技术：

1、平视显示器能将飞行参数、瞄准攻击、自检测等信息，以图像、字符的形式，通过光学部件投射到座舱正前方组合玻璃上的光/电显示装置上。飞行员透过组合玻璃观察舱外景物时，可以同时看到叠加在外景上的字符、图像等信息。并且投射焦距位于成像组合玻璃位于前方，使飞行员几乎不用改变眼睛焦距，即可方便的随时察看飞行参数，可视度也不会受到日光照射的影响，球面反射镜使一种在平视显示器中起到转折光路的重要组件，不仅能参与系统成像，同时还能起到作为产品进行装调的作用；本身球面反射镜结构比较特殊，而且对零件球面的曲率要求也比较高，所以在机械加工的过程中很难找到对应的装夹位置，并且加工出来的球面误差也比较高。

2、申请号为cn202310828265.x专利申请发明了一种弯月形透镜固定装置，包括支撑组件、调节组件、弯月透镜、支撑块、压紧调节组件、压紧罩和基座组件，支撑块设有两个并对称设置在弯月透镜两侧，弯月透镜两侧对称设置斜面并通过斜面与对应侧的支撑块面接触，基座组件上沿着弯月透镜的轴线圆周间隔布置多个支撑组件，全部支撑组件均与弯月透镜的曲面相接触，压紧罩与基座组件相连，压紧罩上设置多个与支撑组件一一对应的压紧调节组件，每个压紧调节组件以固定扭矩连接在压紧罩上并与弯月透镜端面相抵接。它主要用于固定弯月形透镜，方便弯月形透镜的安装，但是结构仍然比较复杂，需要多个支撑件进行配合，同时对弯月透镜的表面也没有进行加工工艺的改造。

3、所以亟需一种球面反射镜零件结构的加工方法，从而为球面反射镜零件的加工提供装夹的位置，同时还要保证加工的曲面精度，解决现有加工方法存在的加工不方便和精度不高的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提出一种球面反射镜零件结构的加工方法，应用于航天机械精密制造，解决现存的球面反射镜零件加工过程中固定不方便、加工工艺复杂和球面反射镜零件表面曲率加工精度不高的技术问题，具有很高的应用及推广价值。

2、为了达到上述技术目的，本发明所采用的具体技术方案为：

3、一种针对球面反射镜零件结构的加工方法，包括以下步骤：

4、步骤1：加工零件本体，首先球面反射镜零件的加工主体为镜体零件，在镜体零件上的两侧加工出预先留量的零件工艺柄，零件工艺柄上设置有方便安装的柄部销钉孔和柄部通孔，在镜体零件的正面加工出方便固定的安装平面、定位销孔和7处装夹螺纹孔，镜体零件的背面设置有减轻槽和让位斜边；

5、步骤2：设计数控铣工装，通过对数控铣工装对镜体零件进行固定，在数控铣工装上设置有与安装平面配合的支撑斜面，通过三轴机床完成对镜体零件的背面加工；

6、步骤3：设计数控车工装，通过数控车工装对镜体零件进行固定，在数控车工装上设置有与定位销孔配合的定位销块和与装夹螺纹孔配合的反拉螺钉，完成对镜体零件的球面加工；

7、步骤4：去除零件工艺柄，并在镜体零件上安装分体式安装支耳，所述分体式安装支耳安装在镜体零件上去除了零件工艺炳的位置。

8、进一步的，步骤1中所述安装平面整体突出3mm，方便平面加工，所述定位销孔中心线与正面球面球心在一个轴线，所述装夹螺纹孔围绕定位销孔均匀分布。

9、进一步的，步骤2中的数控铣工装的底部设置有φ230mm的环槽，数控铣工装的中心位置设置有φ60mm的第一安装孔，数控铣工装的侧边位置设置有相互垂直的棱边，所述支撑斜面上设置有与柄部销钉孔和柄部通孔位置对应的数铣销钉孔与数铣螺纹孔，数控铣工装顶部设置有支撑平面。

10、进一步的，步骤2中对镜体零件的背面数控铣加工工艺包括：

11、步骤2.1：压板压紧数控铣工装底部的φ230mm的环槽固定控铣工装。

12、步骤2.2：打表找正数控铣工装顶部的φ60mm第一安装孔，确定镜体零件的坐标原点位置，打表找正相互垂直的棱边，确定零件坐标的x平面与z平面，从而确定加工坐标系。

13、步骤2.3：将镜体零件装夹在数控铣工装的135°的支撑斜面上，完成镜体零件上45°斜边的加工；将镜体零件装夹在157.3°的支撑斜面上，完成镜体零件上22.7°斜边的加工；将镜体零件装夹在设置在数控铣工装顶部的支撑平面上，完成零件背面其余特征的加工。

14、步骤2.4：在进行镜体零件的安装平面加工，φ4的铣刀以回字形刀路从外侧进刀逐步向内铣削，转速s＝1500r/min，进给f＝150mm/min，每层铣削0.1mm，最终零件背面的安装平面的平面度形位公差小于0.01mm，定位销孔保证尺寸精度φ12mm(0，+0.01)。

15、进一步的，步骤3中的数控车工装上设置有花盘部件，花盘部件上设置有与安装平面位置对应的定位平面，花盘部件长度为142mm，花盘部件与卡盘连接后，花盘部件与卡盘之间的距离80mm间隙，花盘部件上设置有定位销块，定位销块的直径为13.8mm，花盘部件总长142mm，花盘部件的中心位置设置有与定位销孔位置对应的沉头孔，沉头孔的直径为14mm，沉头孔与定位销块的距离为0.1mm。

16、进一步的，步骤3中对镜体零件球面的数控车工艺为：

17、步骤3.1：销块螺钉穿过定位销块拧入花盘部件中，调整定位销块位置到花盘部件中心，拧紧销块螺钉将定位销块与花盘部件固定；

18、步骤3.2：将装配好的花盘部件装夹在数控车床上，平工装端面，加工定位销块，保证工装端面平面度小于0.01mm，定位销块直径φ12mm(-0.01，0)；

19、步骤3.3：清洁镜体零件背部的安装平面与花盘部件工装端面，将定位销块插入镜体零件背面的定位销孔中，7个反拉螺钉穿过花盘部件拧入镜体零件背部的装夹螺纹孔中，交替，逐次拧紧各螺钉，对角成组上紧，通过反拉的方法装夹镜体零件，使镜体零件与数控车工装的安装面紧密贴合；

20、步骤3.4：镜体零件的球面通过四次去除余量最终到尺寸，首先粗加工留1mm余量，进行退火热处理，然后进行半精加工，留0.5mm余量，进行高低温时效热处理，接着进行第一次精加工留0.2mm余量，对球面曲率进行检测，计量曲率偏差值，最后调整数控程序，加工球面到合格尺寸。

21、进一步的，步骤3中对镜体零件球面的数控车工艺采用加工参数如下：加工刀具选择刃口半径0.4mm，前角5°，后角50°，数控车加工参数为进给0.03mm/rev，切削深度0.05mm，切削速度60m/min。

22、进一步的，步骤4中的分体式安装支耳上设置有组合加工面和第二安装孔，分体式安装支耳上设置有设置0.5mm台阶。

23、进一步的，步骤4中的组合加工工艺包括：

24、步骤4.1：先切割零件工艺柄，留0.5mm余量；

25、步骤4.2：使用数控铣工装进行装夹，通过三爪装夹在数控铣床上，去除零件工艺柄上残留的0.5mm余量，与镜体零件侧边接平，在镜体零件的侧边上点钻与分体式的第二螺纹孔和第二销钉孔，与设置在分体式安装支耳上的第一螺纹孔和第一销钉孔配合。

26、步骤4.3：通过销钉定位，螺钉拧紧，将分体式安装支耳装配在镜体零件上；

27、步骤4.4：对分体式安装支耳的组合加工面与第二安装孔进行组合加工，完成零件所有机械加工工序。

28、采用上述技术方案，本发明还能够带来以下有益效果：

29、1、本发明通过将分体式安装支耳和镜体零件分离的方式进行单独的加工，然后将分体式安装支耳留量，最后进行组合加工，减少了分体式安装支耳对镜体零件球面加工时的干扰，而且分体式的加工一定程度上也提升了效率。

30、2、本发明通过对镜体零件进行方便加工的改造，在镜体零件的正面加工出方便固定的安装平面、定位销孔和装夹螺纹孔，镜体零件的背面设置有减轻槽和让位斜边，方便专有的数控铣工装和专有的数控车工装进行固定，而且也方便进一步的数控铣加工和数控车加工，不仅方便加工，加工精度也显著的提高。