CN101046521A - 一种非对称非球面透镜的加工方法 - Google Patents

一种非对称非球面透镜的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种非对称非球面透镜的加工方法，将透镜(1)固定在旋转的带有编码器的主轴(2)上，主轴固定在拖板(3)上，在透镜加工曲面相对的位置上设置有摆动角和摆动半径可同时变化的旋转磨头(6)，将非对称非球面透镜曲率半径编制成数字信号，用数字信号三轴CNC数控系统来同时控制旋转磨头摆动角和摆动半径以及主轴旋转角度，使磨头(6)产生与非对称非球面透镜曲面素线相同的运动轨迹，从而完成非对称非球面透镜的加工。根据各种不同规格参数的非对称非球面透镜的曲率半径，编制成不同的数字信号，用一个旋转磨头就可完成不同非对称非球面透镜的机械精加工，加工干涉性很小，且透镜加工精度和生产效率高。

Description

一种非对称非球面透镜的加工方法
                       技术领域
本发明涉及一种非球面透镜的加工方法，尤其是涉及一种非对称非球面透镜的加工方法。
                       背景技术
非球面分为对称非球面和非对称非球面，非对称非球面也叫自由面，对称非球面透镜是一种典型的几何光学元件，它作为透镜使用，在天文、航天、航空、医疗、摄影和眼用产品等领域、用途非常广泛，它克服了球面透镜成像发生畸变的缺陷。其对称非球面透镜的加工方法也有很多，有热变形加工方法(如高密度高温陶瓷成型法)和机械加工方法(如本申请人申请的仿形法，其申请号为2004100230183和刀具摆动和摆动半径同时变化法，也叫极坐标法，其申请号为2007100344254)，而非对称非球面可以作为特别用途的镜片使用，特别是作为个性化的透镜使用比较多，它能解决一些特殊视觉的人需佩戴特殊镜片的问题，具有特定的用途。对于非对称非球面透镜的加工方法与对称非球面透镜的加工方法有些不同，由于非对称非球面曲面形状与对称非球面曲面形状不同，因而上述对称非球面透镜的机械加工方法不适用非对称非球面透镜的加工。目前，加工非对称非球面的加工方法，最具有代表性的是日本东京精工爱普生株式会社于2004年8月25日公开的，公开号为CN1522831A的非球面加工方法和非球面形成方法的发明申请，该申请是利用编码器控制旋转工件的进给节距，使刀具在旋转的工件上，沿X轴和Y轴的移动进行加工，切削出非对称非球面，由于这种加工方法是其刀具是沿X轴和Y轴移动，使刀具在按编码器控制进给节距的工件上加工，是一种正交加工法，它只适用透镜的粗加工，该加工方法在精加工非对称非球面曲面素线时，其刀具切削刃带位置在同一曲面素线上会发生变化，即在同一曲面素线上切削刃点所在的法线角度从曲面中心开始到曲面边缘会越来越增大，即刀具从中心的主切削刃切削变为边缘的副切削刃切削，导致在刀具的主副切削刃与曲面之间形成凸缘，切削时会产生干涉现象，随着曲面素线的曲率半径变化值增大或使用宽刃刀具时，干涉现象越严重，从而会降低非对称非球面曲面的加工精度，影响非对称非球面透镜的成像效果。
                       发明内容
针对上述现有技术中，非对称非球面加工方法存在的问题，本发明提出了一种加工干涉性很小，且加工精度和生产效率高的非对称非球面透镜的加工方法。
本发明所述非对称非球面透镜的加工方法是：将透镜固定在旋转的带有编码器的主轴上，主轴固定在拖板上，在透镜加工曲面相对的位置上设置有摆动角和摆动半径可同时变化的旋转磨头，将非对称非球面透镜曲率半径编制成数字信号，用数字信号三轴CNC数控系统来同时控制旋转磨头的摆动角和摆动半径以及主轴的旋转角度，使磨头产生与非对称非球面透镜曲面素线相同的运动轨迹，从而完成非对称非球面透镜的加工。
本发明所述非对称非球面透镜的加工方法由于采用数字信号三轴CNC数控系统来同时控制旋转磨头的摆动角度和摆动半径以及主轴的旋转角度，使旋转磨头产生与非对称非球面透镜曲面素线相同的运动轨迹，根据各种不同规格参数的非对称非球面透镜的曲率半径，编制成不同的数字信号，用一个磨头就可完成不同非对称非球面透镜的加工，其加工干涉性很小，且加工精度和生产效率高，也可以用刀具代替旋转进行透镜的粗加工。
                       附图说明
图1是本发明所述加工方法的数控切削装置的平面示意图，
图2是图1的A-A剖视图。
在图中，1、透镜  2、主轴  3、拖板  4、导轨  5、机座  6、磨头  7、摆动板  8、移动板  9、卡盘  10、销轴  11、数控箱  12、高速电机  13、移动电机  14、驱动齿轮  15、齿轮板  16、移动导轨  17、丝杆
                   具体实施方式
用图1和图2所示数控切削装置可实现本发明所述的加工方法，下面结合图1和图2进行具体说明：在机座5上一端设有拖板导轨4，在拖板导轨4上装有拖板3，在拖板3上装有带编码器(图中未标出)控制其旋转角度的主轴2，在主轴2一端固定装有卡盘9，卡盘9上装有经粗加工的半成品透镜1，在透镜1加工曲面相对的机座5右侧设有摆动板7，摆动板7一端与销轴10上端活动相连，销轴10下端固定在机座5上的主轴轴心线位置上，在摆动板7另一端下部固定装有齿轮板15，在摆动板7下部的机座5上装有驱动齿轮14，驱动齿轮14与齿轮板15相啮合，驱动齿轮14用装在机座5上的驱动电机(图中未标出)来驱动，从而可使摆动板7可绕销轴10摆动，使磨头的摆动角发生变化；在摆动板7上面设有可沿移动导轨16运动的移动板8，移动板8一端通过丝杆17与移动电机13相连，从而可使磨头6摆动半径发生变化；在移动板8上固定装有高速电机12，高速电机12与磨头6相连，当摆动板和移动板同时分别摆动和移动时，移动板8上旋转的磨头6在摆动的同时，其磨头摆动半径相对曲面可同时发生变化，使磨头在旋转的同时又摆动，在摆动的同时其摆动半径同时又发生变化，根据输入计算机内的，利用非对称非球面透镜的曲面曲率半径及其变化区域范围编制的摆动角和摆动半径以及由编码器控制的主轴旋转角度三种运动的组合数字信号，用三轴CNC数控箱11系统来控制三种运动的相互组合运动，使磨头产生与非对称非球面透镜曲面素线相同的运动轨迹，从而完成非对称非球面透镜曲面的机械加工，利用上述数控切削装置加工非对称非球面透镜，当透镜曲面曲率半径变化值较小或用窄刃刀具加工时，曲面加工不会产生干涉现象，当曲面曲率半径变化值较大或采用宽刃刀具时，加工产生干涉性很小。

Claims (1)

1、一种非对称非球面透镜的加工方法，其特征是：将透镜(1)固定在旋转的带有编码器的主轴(2)上，主轴设置在拖板(3)上，在透镜加工曲面相对的位置上设置有摆动角和摆动半径可同时变化的旋转磨头(6)，将非对称非球面透镜曲率半径编制成数字信号，用数字信号三轴CNC数控系统来同时控制旋转磨头摆动角和摆动半径以及主轴旋转角度，使磨头(6)产生与非对称非球面透镜曲面素线相同的运动轨迹，从而完成非对称非球面透镜的加工。
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