一种石英玻璃球类零件的精密磨削工装及工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种石英玻璃半球类零件的精密磨削工装及工艺，所述工装由径向找正装置、轴向找正装置和粘接工装组成，所述工艺优化了现有工艺流程，使半球谐振子粗精加工过程分开，可以显著提高零件的磨削加工精度。本发明专利技术创造性地将普通数控磨削方法运用到半球谐振子的精密加工，通过设计专用工装、优化工艺流程，保证了粗精加工的基准一致性，提高了半球谐振子的磨削加工精度，拓展了机床加工范围，具有很好的推广价值。

Precision grinding tooling and technology of quartz glass ball parts

【技术实现步骤摘要】
一种石英玻璃球类零件的精密磨削工装及工艺
本专利技术属于精密加工
，涉及石英玻璃球类零件，尤其是一种石英玻璃半球类零件的精密磨削工装及工艺。
技术介绍
半球陀螺谐振子是半球谐振陀螺的核心元器件，属于石英玻璃球类零件，参见图1，是研制高精度陀螺时谐振子必须采用熔融石英玻璃制作。由于半球谐振子的壁厚很小，及熔融石英玻璃硬脆材料的难加工性，半球陀螺谐振子的精密成型加工工艺一直是制约其发展的瓶颈。目前半球谐振子的成型工艺方法一般采用铣磨或者旋转超声加工方法，由于该类设备可以同时安装多把刀具进行粗精加工，因此基本可以一次装卡实现半球谐振子的精密成型加工。但是对于传统磨削加工设备而言，其一次最多只能安装2-3只砂轮，而加工该材料零件时砂轮存在一定的磨损，因此只能进行谐振子的半精加工，难以实现半球石英谐振子的精密磨削加工。而采用粗精磨分开的加工方案则存在着精密找正的问题，因此采用磨削方案实现半球谐振子的精密加工存在一定的难度。通过公开专利文献的检索，仅发现一篇与本专利技术申请相关的公开专利文献如下：一种半球谐振子超精密球面加工装置及加工方法(cn109483394A)，包括有半球谐振子内球面超精密加工装置、半球谐振子内球面超精密加工装置、半球谐振子灌封方法和相关装置、球壳口倒内球面角装置、外球面倒角示装置、内球面倒角示装置、支撑杆自适应弹性磨头装置加工方法包括有以下步骤：步骤1、精密球面加工方法；步骤2、各类参数组合序列方法；步骤3、精密球面加工磨头设计方法及与研磨剂材质和粒度的控制方法；步骤4、微应力球面精密加工的弹性加载力的控制方法；步骤5、半球谐振子灌封方法；步骤6、半球谐振子精密测量方法，包括有真球度测量方法和同轴测量方法；步骤7、球壳口倒角、支撑杆R倒圆方法；步骤8、支撑杆自适应弹性磨头使用方法。通过技术对比分析，申请人认为，上述公开专利文献与本专利技术申请在工装的结构、加工方式上有较大不同，因此不会破坏本专利技术申请的创造性及新颖性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种石英玻璃半球类零件的精密磨削工装及工艺，通过专用工装及工艺，可有效保证谐振子的精密磨削加工和倒角精度的精密磨削加工，满足设计使用要求，提升产品质量。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：一种石英玻璃半球类零件的精密磨削工装，由径向找正装置、轴向找正装置和粘接工装组成，所述径向找正装置由固定座、连接环及径向找正板构成，所述轴向找正装置，由轴向找正板及径向夹紧装置组成，所述粘接工装由工艺柄及粘接头一体同轴制成，其连接结构是：将径向找正装置的固定座与径向找正板分别同轴嵌装入连接环内，采用螺钉进行径向调整、定位，将轴向找正装置的轴向找正板所制的轴向安装板与径向找正板的径向安装孔同轴连接，实现向找正装置与轴向找正装置的连接；在轴向找正装置的粘接工装安装孔内通过粘接方式同轴安装粘接工装的工艺柄，并采用径向夹紧装置进行紧固，即实现整体工装的安装连接。而且，所述径向找正装置的固定座是用于连接机床及找正部件的零件，固定座的左端同轴制有安装柄，该安装柄用于连接机床主轴；固定座的右端制有安装圆盘，安装圆盘的安装面的平面度不大于0.002mm，且中间部分加工一空刀面以保证安装面的平面度要求，在安装圆盘的径向均布间隔制有径向连接螺纹孔用于固定连接环；在安装圆盘的轴向均布间隔制有轴向连接螺纹孔，用于连接径向找正板；所述径向找正装置的连接环是用于连接固定座及径向找正板的部件，为圆环形结构，该连接环的内孔内同轴制成里环和外环，里环与外环呈阶梯状，分别用于同轴连接固定座及径向找正板。在对应里环及外环的连接环外柱面，均布间隔分别制有径向连接螺纹过孔，在对应外环的连接环外柱面，还均布间隔分别制有径向调节螺纹孔，该径向连接螺纹过孔采用固定螺钉将连接环与固定座连接，该径向调节螺纹孔采用调节螺钉用于安装径向找正板；所述径向找正装置的径向找正板为制有径向安装孔的圆盘型结构，其中左端面中间加工一空刀面以保证平面度要求，左端面与固定座相应端面贴实，其平面度不大于0.002mm；在径向找正板的空刀面外侧均布间隔制有外连接螺纹孔用于连接径向找正板和固定座；在空刀面上轴向均布间隔制有内连接螺纹孔，用于连接轴向找正板和径向找正板，径向安装孔用于轴向找正板的径向粗定位。而且，所述轴向找正装置的轴向找正板为圆盘状结构，在轴向找正板的正面中轴部位固装有一粘接工装安装孔，粘接工装安装孔用于装卡粘接工装工艺柄，在轴向找正板的背面制有一与其同心的轴向安装板，该轴向安装板的外圆与径向找正板所制的径向安装孔相配合，在轴向找正板的边缘部位分别制有轴向连接螺纹一过孔、轴向连接螺纹二过孔及轴向调节螺纹孔，其中轴向连接螺纹一过孔用于安装轴向连接螺钉一，轴向连接螺纹二过孔用于安装轴向连接螺钉二，轴向调节螺纹孔用于安装轴向找正螺钉；所述轴向找正装置的径向夹紧装置由夹紧环及锁紧螺钉构成，用于在粘接工装的工艺柄安装在粘接工装安装孔后紧固之用。而且，所述粘接工装由工艺柄及粘接头一体同轴制成，工艺柄外圆与粘接工装安装孔尺寸相同；在粘接头上同轴制有定位内孔，该定位内孔用于保证谐振子的径向粗定位，在定位内孔的盘底上制有胶槽。一种石英玻璃半球类零件精密磨削工艺，步骤是：⑴首先将谐振子毛坯通过粘接方法安装在粘接工装上，然后采用普通磨床装卡粘接工装工艺柄以完成谐振子的粗加工，完成所用谐振子粗加工后，进行下一工步；⑵采用径向连接螺钉将固定座与连接环连接在一起；⑶在径向找正板的空刀面外侧均布间隔制有的外连接螺纹孔采用轴向连接螺钉将径向找正板和上述装置连接，并将径向找正螺钉安装在连接环相应的径向调节螺纹孔中；为保证调节精度，需安装八个径向找正螺钉；⑷采用弹簧卡头装卡固定座的安装柄，并通过径向调节螺钉对径向找正板的径向安装孔进行径向的粗调找正；⑸在径向找正板空刀面的内连接螺纹孔采用轴向连接螺钉将轴向找正板和上述装置连接，并将轴向找正螺钉安装在轴向找正板相应轴向调节螺纹孔中，然后将径向夹紧装置安装在轴向找正板相应外圆上；⑹将粘接工装安装在轴向找正板的粘接工装安装孔内，并用径向夹紧装置将零件夹紧；⑺对径向找正板内、外连接螺纹孔所安装的轴向连接螺钉均进行紧固，以保证径向找正板和轴向找正板不松动；⑻调节轴向找正板所制的轴向调节螺纹孔内的轴向找正螺钉，在轴向进行找正，跳动不大于0.01，利用螺钉的弹性变形，保证轴向找正板处于紧固状态；⑼通过调节径向找正板的径向调节螺纹孔内的径向找正螺钉对零件径向进行找正，跳动不大于0.01，利用螺钉的弹性变形，保证径向找正板处于紧固状态；⑽采用外圆砂轮及球头砂轮进行谐振子的半精磨削加工，内球面和外球面分别留0.02余量时，将粘接工装和谐振子取下；⑾重复步骤(6)～(10)，进行下一个零件的半精加工；⑿完成所有谐振子的半精加工后，更换精密加工用外圆砂轮和球头砂轮，重复(6)-(9)对零件进行装卡找正，径向和轴向跳动均不大于0.002，完成零件的最本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石英玻璃半球类零件的精密磨削工装，其特征在于：由径向找正装置、轴向找正装置和粘接工装组成，所述径向找正装置由固定座、连接环及径向找正板构成，所述轴向找正装置，由轴向找正板及径向夹紧装置组成，所述粘接工装由工艺柄及粘接头一体同轴制成，其连接结构是：将径向找正装置的固定座与径向找正板分别同轴嵌装入连接环内，采用螺钉进行径向调整、定位，将轴向找正装置的轴向找正板所制的轴向安装板与径向找正板的径向安装孔同轴连接，实现向找正装置与轴向找正装置的连接；在轴向找正装置的粘接工装安装孔内通过粘接方式同轴安装粘接工装的工艺柄，并采用径向夹紧装置进行紧固，即实现整体工装的安装连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种石英玻璃半球类零件的精密磨削工装，其特征在于：由径向找正装置、轴向找正装置和粘接工装组成，所述径向找正装置由固定座、连接环及径向找正板构成，所述轴向找正装置，由轴向找正板及径向夹紧装置组成，所述粘接工装由工艺柄及粘接头一体同轴制成，其连接结构是：将径向找正装置的固定座与径向找正板分别同轴嵌装入连接环内，采用螺钉进行径向调整、定位，将轴向找正装置的轴向找正板所制的轴向安装板与径向找正板的径向安装孔同轴连接，实现向找正装置与轴向找正装置的连接；在轴向找正装置的粘接工装安装孔内通过粘接方式同轴安装粘接工装的工艺柄，并采用径向夹紧装置进行紧固，即实现整体工装的安装连接。


2.根据权利要求1所述的石英玻璃半球类零件的精密磨削工装，其特征在于：所述径向找正装置的固定座是用于连接机床及找正部件的零件，固定座的左端同轴制有安装柄，该安装柄用于连接机床主轴；固定座的右端制有安装圆盘，安装圆盘的安装面的平面度不大于0.002mm，且中间部分加工一空刀面以保证安装面的平面度要求，在安装圆盘的径向均布间隔制有径向连接螺纹孔用于固定连接环；在安装圆盘的轴向均布间隔制有轴向连接螺纹孔，用于连接径向找正板；
所述径向找正装置的连接环是用于连接固定座及径向找正板的部件，为圆环形结构，该连接环的内孔内同轴制成里环和外环，里环与外环呈阶梯状，分别用于同轴连接固定座及径向找正板。在对应里环及外环的连接环外柱面，均布间隔分别制有径向连接螺纹过孔，在对应外环的连接环外柱面，还均布间隔分别制有径向调节螺纹孔，该径向连接螺纹过孔采用固定螺钉将连接环与固定座连接，该径向调节螺纹孔采用调节螺钉用于安装径向找正板；
所述径向找正装置的径向找正板为制有径向安装孔的圆盘型结构，其中左端面中间加工一空刀面以保证平面度要求，左端面与固定座相应端面贴实，其平面度不大于0.002mm；在径向找正板的空刀面外侧均布间隔制有外连接螺纹孔用于连接径向找正板和固定座；在空刀面上轴向均布间隔制有内连接螺纹孔，用于连接轴向找正板和径向找正板，径向安装孔用于轴向找正板的径向粗定位。


3.根据权利要求1所述的石英玻璃半球类零件的精密磨削工装，其特征在于：所述轴向找正装置的轴向找正板为圆盘状结构，在轴向找正板的正面中轴部位固装有一粘接工装安装孔，粘接工装安装孔用于装卡粘接工装工艺柄，在轴向找正板的背面制有一与其同心的轴向安装板，该轴向安装板的外圆与径向找正板所制的径向安装孔相配合，在轴向找正板的边缘部位分别制有轴向连接螺纹一过孔、轴向连接螺纹二过孔及轴向调节螺纹孔，其中轴向连接螺纹一过孔用于安装轴向连接螺钉一，轴向连接螺纹二过孔用于安装轴向连接螺钉二，轴向调节螺纹孔用于安装轴向找正螺钉；

【专利技术属性】
技术研发人员：李立杰，马明山，黄金龙，侯永强，王宪云，赵永峰，陈祝，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七零七研究所，
类型：发明
国别省市：天津;12