CN104023912B - 用于获得镜片的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于获得镜片的方法，所述方法包括：－选择一种材料的步骤，与以0.22mm的材料去除深度(D)机械加工精加工表面的步骤过程相比，该材料在以0.07mm的材料去除深度(D)机械加工精加工表面(20)的步骤过程中所显示的针孔形成阈值要高出至少15％；－在0.015mm与0.075mm之间选择精加工切削深度的设定点(A)的步骤；以及－针对由所选择的精加工切削深度的设定点(A)与坯件粗糙度(B')的总和给出的材料去除深度(D)，在针孔形成阈值的85％与99％之间选择精加工走刀的设定点的步骤。

Description

用于获得镜片的方法

技术领域

本发明涉及从由能够通过机械加工来进行表面修整的材料制成的坯件获得镜片。

背景技术

已知的是，为了从这样的坯件获得具有所寻求的光学特性(例如)以便矫正具有近视、散光或远视视力的佩戴者的视力的镜片，实施了通过机械加工来对坯件的面进行表面修整的步骤。

这一表面修整步骤依次包括一个机械加工出粗加工的表面的步骤和一个机械加工出精加工的表面的步骤。

机械加工出粗加工表面的步骤是用例如像在美国专利5,938,381中所描述的包括粗加工刀具的机器执行的，该粗加工刀具形成一种包括粗加工槽的粗加工表面，该粗加工槽具有圆弧形轮廓，该圆弧形轮廓的曲率半径由粗加工刀具的形状固定，并且该粗加工槽具有由给予机器的粗加工走刀设定点限定的螺距。

机械加工出精加工表面的步骤是用例如像在对应于美国专利申请US2009/0022554的国际专利申请WO2006/097607中所描述的包括精加工刀具的机器执行的，这一精加工刀具形成精加工表面是通过：以一个由给予机器的精加工切入深度设定点限定的深度挖入粗加工表面，从而形成具有由给予机器的精加工走刀设定点限定的螺距的精加工槽。

通过机械加工来进行表面修整的步骤之后是一个抛光步骤，抛光步骤赋予表面其光学外观而不修改其形状。

发明内容

本发明目的在改进通过对旨在成为镜片的坯件的面进行机械加工的这种表面修整步骤。

为此目的，本发明提供了一种用于获得镜片的工艺，该工艺包括：

提供由一种能够通过机械加工来进行表面修整的材料制成的坯件的一个步骤；以及

一个通过机械加工来对所述坯件的该面进行表面修整的步骤，该步骤依次包括：一个机械加工出粗加工表面的步骤和一个机械加工出精加工表面的步骤，所述机械加工出粗加工表面的步骤是用包括一个粗加工刀具的机器执行的，该粗加工刀具形成包括一个粗加工槽的一个粗加工表面，该粗加工槽具有一个圆弧形轮廓，该圆弧形轮廓的曲率半径是由该粗加工刀具的形状固定的，并且该粗加工槽具有由给予所述机器的一个粗加工走刀设定点限定的一个螺距；所述机械加工出精加工表面的步骤是用包括一个精加工刀具的机器执行的，该精加工刀具通过以下方式形成一个精加工表面：挖入所述粗加工表面至由给予所述机器的一个精加工切入深度设定点限定的一个深度，从而形成具有由给予所述机器的一个精加工走刀设定点限定的一个螺距的一个精加工槽；

其特征在于：

所述提供一个坯件的步骤包括为所述坯件选择所述材料的步骤，与在以0.22mm的材料去除深度的所述机械加工出精加工表面的步骤过程中相比，所述材料在以0.07mm的材料去除深度的所述机械加工出精加工表面的步骤过程中具有的点蚀出现阈值要高出至少15％，每个所述点蚀出现阈值是针对一个预设材料去除深度会有点蚀开始出现的该精加工走刀设定点，每个所述材料去除深度是所采用的精加工切入深度设定点与通过以下关系给出的粗加工粗糙度B'的总和：

$B^{\′}=\frac{C^{\′2}}{{8R}^{\′}}$

其中：

C'为该粗加工走刀或该粗加工槽的螺距；并且

R'为该粗加工刀具或该粗加工槽的曲率半径；

所述机械加工出精加工表面的步骤包括在0.015mm与0.075mm之间选择所述精加工切入深度设定点的步骤；并且

所述机械加工出精加工表面的步骤包括：针对由所选择的该精加工切入深度设定点与该粗加工粗糙度B'的总和给出的该材料去除深度，在该点蚀出现阈值的85％与99％之间选择所述精加工走刀设定点的步骤。

本发明是基于以下发现：对于某些材料而言，当材料去除深度减小时点蚀出现阈值增大；并且，特别是对于某些材料，当材料去除深度从0.22mm变为0.07mm时，该增大至少为15％。

本发明还基于以下观察结果：在机械加工出精加工表面的操作过程中，必须去除的主要缺陷是在机械加工出粗加工表面的操作过程中在所述粗加工表面下方产生的裂纹；以及，用当前粗加工机械加工机器和刀具，比常规使用的切入深度小得多的介于0.015mm与0.075mm之间的精加工切入深度仍小于裂纹深度。

因此，通过选择特别小并且尽可能接近所述点蚀阈出现阈值的一个切入深度，就可以在少得多的时间内实施该机械加工出精加工表面的步骤，因为它比常规用于机械加工出精加工表面的步骤短至少15％。

根据优选特征：

所述提供一个坯件的步骤包括针对所述坯件选择一种聚硫氨酯的步骤；

所述聚硫氨酯是MR7；

所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽，该精加工槽具有包括在1.9mm与2.1mm之间的曲率半径；所述精加工切入深度设定点包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.076mm/转与0.102mm/转之间；

所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽，该精加工槽具有包括在4.9mm与5.1mm之间的曲率半径；所述精加工切入深度设定点包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.121mm/转与0.160mm/转之间；

所述聚硫氨酯是MR8；

所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽，该精加工槽具有包括在1.9mm与2.1mm之间的曲率半径；所述精加工切入深度设定点包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.055mm/转与0.074mm/转之间；和/或

所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽，该精加工槽具有包括在4.9mm与5.1mm之间的曲率半径；所述精加工切入深度设定点包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.088mm/转与0.117mm/转之间。

根据其他优选特征，所述机械加工出粗加工表面的步骤和所述机械加工出精加工表面的步骤是用同一个机器执行的，并且所述机械加工出粗加工表面的步骤包括为所述粗加工走刀设定点选择如下的一个值的步骤，该值使由所述机器实施该机械加工出粗加工表面的步骤和该机械加工出精加工表面的步骤所花费的总时间T最小化。

实施这些特征使得有可能使根据本发明的工艺的表面修整步骤特别迅速。

根据优选特征，所述为所述粗加工走刀设定点选择使总时间T最小化的值的步骤包括：

通过以下关系来对总时间T进行建模的步骤：

$T=K1+\frac{K2}{C^{\′}}+\frac{K3}{C}$

其中：

K1为将该机器在除了该机械加工出粗加工表面的步骤和该机械加工出精加工表面的步骤之外的操作上的花费时间综合在一起的常数；

K2为与该机械加工出粗加工表面的步骤有关的常数；

K3为与该机械加工出精加工表面的步骤有关的常数；并且

C为该粗加工走刀或该精加工槽的螺距；

针对n个粗加工走刀设定点的值中的每一个都计算对应的总机械加工时间T的步骤，这是通过针对每一第i个粗加工走刀设定点，其中i取自1至n，用如下方式来计算第i个精加工走刀设定点：即，考虑到由所选择的该精加工切入深度设定点与该粗加工粗糙度B'的总和给出的该材料去除深度，对应于该第i个粗加工走刀设定点而实施所述选择该精加工走刀设定点的步骤；以及

选择第m个粗加工走刀设定点来作为粗加工走刀设定点，并选择第m个精加工走刀设定点来作为精加工走刀设定点的步骤，其中m是总时间T最短所对应的那个i。

根据优选特征，所述机械加工出粗加工表面的步骤是用一个粗加工刀具执行的，该粗加工刀具被配置成用于形成一个粗加工槽，该粗加工槽具有包括在33mm与34mm之间的曲率半径；而所述粗加工走刀设定点包括在1.16mm/转至5.18mm/转之间。

根据简单且容易实施的其他优选特征，所述粗加工槽和所述精加工槽是螺旋形的。

附图说明

现将以通过说明和非限制性实例并且参考附图给出的对本发明多个实施例的详细描述来继续展示本发明。在这些附图中：

图1是用于对由有机材料制成的坯件的一个面进行机械加工的机器的正视图，该坯件被提供成在机械加工后成为镜片，这个机器包括一个精加工刀具和一个刀具夹持器；

图2是示出了在对该坯件的面进行机械加工的过程中该精加工刀具的沿图1中的线II-II的截面的视图；

图3是示出了由该精加工刀具在该坯件的这个面中挖出的槽的非常示意性的视图；

图4是如图3中由IV-IV所标记所见的视图，底部线示意性地示出机械加工后的表面，顶部线示出该坯件的这个面的初始表面，假定了这个初始表面是均匀的；

图5是被配置成在坯件的一个面上执行表面修整步骤的机械加工机器的非常示意性视图，该表面修整步骤依次包括：一个机械加工出粗加工表面的步骤和一个机械加工出精加工表面的步骤；

图6是类似于图4中的视图的、但其中顶部线表示了由粗加工刀具形成的粗加工表面的视图；

图7是一个曲线图，其中x轴表示在使用了精加工刀具的表面修整步骤过程中材料的去除深度，而y轴表示精加工走刀设定点，这个曲线图示出了材料MR7的点蚀出现阈值的曲线；

图8是类似于图7中的曲线图的、但是针对材料CR39的、在x轴和y轴上具有不同地定比例尺的曲线图；

图9是类似于图7的下部部分的、但具有重新定比例尺的y轴、并且添加了点蚀出现之前的实际阈值的曲线的曲线图；

图10是一个曲线图，其中x轴表示粗加工走刀设定点并且y轴表示执行该机械加工出粗加工表面的步骤和该机械加工出精加工表面的步骤所花费的总时间，针对多种不同精加工切入深度值，顶部曲线是针对未改变的机械加工出精加工表面的步骤来建立的，其他的曲线是针对根据本发明的机械加工出精加工表面的步骤来建立的；并且

图11是类似于图9中的、但是针对材料MR8的曲线图。

具体实施方式

图1中展示的精加工刀具10和该精加工刀具形成其一部分的这种机械加工机器在此是例如对应于美国专利申请US2009/0022554的国际专利申请WO2006/097607中所描述的。

精加工刀具10在形状上大体呈圆形。它具有攻击面11(faced’attaque)、前刀面12以及背面13。攻击面11与前刀面12之间的连接部形成切削刃14。

刀具10固定到刀具夹持器15上从而使得在刀具10的周长的至少一部分上的切削刃14可用于机械加工坯件16(图2和图3)，该坯件被提供成在机械加工其面17之后变成镜片。

这种由精加工刀具10形成其一部分的机器被构造成驱动坯件16旋转，并且同时驱动刀具10在平行于这个坯件16被驱动而绕其旋转的轴线的一个方向上并且在横向于这个旋转轴线的一个方向上滑动。

用于驱动刀具在这两个方向上滑动的构件是与用于驱动坯件旋转的构件同步的，从而允许机械加工复杂表面，尤其是用于具有近视、散光或远视视力的佩戴者的眼镜玻璃的多个面中的一个面。

图2示出在机械加工坯件16的面17的过程中的刀具10，在该加工过程中：刀具10刺入坯件16的材料一个由给予机器的切入深度设定点限定的深度，面16由刀具10的攻击面11来机械加工，在该刀具在材料中前进时产生刨屑。

更精确地说，刀具10挖出一个螺旋槽18(图3和图4)，该螺旋槽具有由给予机器的一个走刀设定点限定的螺距。

在图3中，槽18非常示意性地由其底部线来表示。

应注意，为了简化附图，图3中所示的槽18具有比实际上由精加工刀具10形成的槽少得多的圈数。

图2和图4示出坯件16的面17的初始表面19和由精加工刀具10机械加工之后的表面20。

应注意，实际上，对面17进行表面修整的步骤依次包括：用粗加工刀具的一个机械加工出粗加工表面的步骤和用精加工刀具的一个机械加工出精加工表面的步骤，但在此为了简化描述，初始假定了坯件16的面17已经由精加工刀具10从初始均匀表面19进行了机械加工。

由于精加工刀具10的大体圆形形状，因此，槽18具有圆弧形轮廓，该圆弧形轮廓的曲率半径R由刀具10的形状固定。在此，在刀具10大体呈圆形形状时，槽18的曲率半径R为刀具10的半径。

除了展示了表面19和表面20的线之外，图4还示出了槽18的切入深度A、粗糙度B以及螺距C。

如上面所指出，螺距C是由给予机器的、用于刀具10的走刀设定点(走刀设定点是C/转)，即精加工走刀设定点来限定的。

在此，粗糙度B是槽18的底部与顶部之间的差。可以展现的是螺距C、曲率半径R以及粗糙度B之间存在以下关系：

$C=2\sqrt{R^2-{(R-B)}^2}$

如果忽略项B²，则获得以下关系：

$B=\frac{C^2}{8R}$

如以上所指出，刀具10刺进坯件16的材料一个由给予机械加工机器的切入深度设定点限定的深度。

由于刀具10的这种圆形形状，因此在初始表面19下方所挖出的深度不是恒定的。

由于上面所给出的原因，有必要在以下各项之间作出区分：

切入深度A，它是机器已知的参考起始表面与建议要机械加工出的目标表面之间的差；与

材料去除深度D，它是实际起始表面与机械加工后的实际表面之间的最大差。

在此，由于假定了初始表面19是均匀的，因此参考起始表面与实际起始表面重合；并且建议要机械加工出的目标表面是经过槽18的底部线的表面；因此，切入深度A是等于材料去除深度D的。

在图5中非常示意性地示出的机器30被配置成：通过机械加工来完整地执行对坯件16的面17进行表面修整的步骤，该机械加工是通过依次执行以下步骤来进行：一个用粗加工刀具31机械加工出粗加工表面的步骤和一个用精加工刀具10机械加工出精加工表面的步骤。

机器30使用用于驱动坯件16旋转的同一个构件来执行这个机械加工出粗加工表面的步骤和机械加工出精加工表面的步骤，坯件16是在该机械加工出粗加工表面的步骤之前执行的装载步骤与在该机械加工出精加工表面的步骤之后执行的卸载步骤之间都保持就位于这个构件上。

机器30包括与精加工刀具10的驱动部件分离的多个用于粗加工刀具31的驱动构件。在机械加工出粗加工表面的步骤中所使用的运动学类似于在机械加工出精加工表面的步骤中所使用的运动学。此外，在此，粗加工刀具31绕其自身转动。粗加工刀具31是例如像在美国专利5,938,381中所描述的旋转磨头(frais ratative)。

因此，粗加工刀具形成一种包括螺旋粗加工槽33的粗加工表面32(图6)，该螺旋粗加工槽具有圆弧形轮廓，该圆弧形轮廓的曲率半径由该粗加工刀具的形状固定，并且该螺旋粗加工槽具有由给予机器30的粗加工走刀设定点限定的螺距。

除了展示出粗加工表面32和精加工表面20的多条线之外，图6还展示了精加工切入深度A、材料去除深度D、粗加工槽33的粗糙度B'、螺距C'以及曲率半径R'。

曲率半径R'和螺距C'(以及因此粗加工走刀设定点)比精加工槽18的曲率半径R和螺距C大得多。

粗加工槽33的粗糙度B'通过以下关系给出：

$B^{\′}=\frac{C^{\′2}}{{8R}^{\′}}$

精加工切入深度A(其等于给予机器30的精加工切入深度设定点)是机械加工出粗加工表面的步骤的目标表面(对于机械加工出精加工表面的步骤来说，该目标表面成为机器已知的参考起始表面)与机械加工出精加工表面的步骤的目标表面之间的差。

在实践中，这是经过粗加工槽33的底部线的表面与经过精加工槽18的底部线的表面之间的差。

材料去除深度D是粗加工槽33与精加工槽18之间能够存在的最大差。在实践中，这是槽18的底部与槽33的顶峰之间的差。

如图6中可见，材料去除深度D是切入深度A与粗加工粗糙度B'的总和。

已知的是，易于出现在由精加工刀具10机械加工的表面20(即，精加工表面)上的缺陷的主要类型是分裂或破碎，统称为点蚀。

当材料去除深度变得太大时会出现点蚀。

应注意，本发明所基于的研究证实，仅考虑切入深度A是不够的，还有必要包括粗加工粗糙度B'，以便将与材料去除深度D有关的实际物理效应考虑在内。

图7中的曲线35示出了针对材料MR7的点蚀出现阈值。x轴表示材料去除深度D，单位为mm。y轴表示精加工走刀设定点，单位为mm/转。

这条曲线是在以下预设实验条件下建立的：在此，目标粗加工表面(其经过槽33的底部线)是一个平面，并且目标精加工表面(其经过槽18的底部线)是平行于该目标粗加工表面的一个平面；粗加工表面32的粗糙度B'被固定为0.02mm，精加工刀具10并且因此精加工表面20的槽的曲率半径R为2mm，其中切削角(攻击面11与有待机械加工的表面的法线的倾斜度)为零，如图2中所示。已经在同一个机器上使用同一个粗加工刀具31和同一个精加工刀具10进行了各种试验。

观察到以下事实(并且这是本发明所基于的发现)，即当材料去除深度减小时，点蚀出现阈值非常显著地增大。

为对比起见，图8中示出的曲线36是以与曲线35同样的方式针对材料CR39建立的。将观察到，点蚀出现阈值并不随材料去除深度变化，在0.5mm的材料去除深度与非常接近0的材料去除深度之间该阈值保持在0.04mm/转。

在实践中，在镜片制造实验室中，不论精加工切入深度设定点如何(一般为0.2mm)，针对材料CR39都使用0.033mm/转的精加工走刀设定点。

因此，如在用重新定比例尺的y轴来再现图7底部看到的这部分曲线35的图9中可更好地看出，对于0.22mm的材料去除深度，点蚀出现阈值为约0.069mm/转，而对于0.07mm的材料去除深度，点蚀出现阈值为约0.091mm/转。

因此，针对0.07mm的阈值比针对0.22mm的阈值要高出32％。

图9中的曲线37给出了点蚀出现之前的实际阈值，即，该曲线给出了可以在实践中使用的最大精加工走刀设定点的值。

一般来说，对于曲线35上的或上方的精加工走刀值，肯定会出现点蚀；对于曲线37上的或下方的精加工走刀值，肯定不会出现点蚀；并且对于曲线37与曲线35之间的精加工走刀值，点蚀可能出现或可能不出现。

点蚀出现阈值曲线35与点蚀出现之前的实际阈值曲线37之间的偏移取决于所使用的机器的精度，并且取决于提供用于精加工刀具的磨损余量(这种磨损余量与该刀具更换的频率有关)。

在所示的实例中，机器具有良好的精度，并且由金刚石制成的精加工刀具10在其被用来机械加工一千片镜片的精加工表面之后会被更换。

曲线35和曲线37之间的偏移不是恒定的，因为该偏移还取决于出现的点蚀的量：点蚀的量越大，偏移越大。

对于0.22mm的材料去除深度，点蚀出现之前的实际阈值为0.063mm/转，而对于0.07mm的材料去除深度，点蚀出现之前的实际阈值为0.087mm/转。

因此，针对0.07mm的阈值比针对0.22mm的阈值要高出38％。

在本发明所基于的试验中还测得以下多个值：

应注意，到现在为止，制成镜片的这些不同的有机材料都被认为是就机械加工出精加工表面而言与材料CR39具有类似的特性；因此，到现在为止，针对材料MR7的点蚀出现阈值一直被认为是不取决于切入深度设定点的；并且0.063mm/转的常规精加工走刀设定点一直被认为是不论精加工切入深度如何都可用的，该精加工切入深度一般以与用于材料CR39相同的方式被固定为0.20mm。

事实上，如本发明所基于的发现表明，对于材料MR7，有可能非常显著地增大精加工走刀，并且因此通过减小切入深度来更快速地执行机械加工出精加工表面的步骤。

必须遵守以下约束：

(i)切入深度必须大到足以去除与机械加工出粗加工表面有关的缺陷；并且

(ii)精加工走刀不得超过点蚀出现之前的实际阈值。

当选择曲线37所给出的值时，要满足约束(ii)。

至于约束(i)，已知的是在机械加工出粗加工表面的操作过程中，在粗加工表面32下方产生了多个裂纹34，这些裂纹发散到表面32下方并且更精确地到槽33的底部下方一个深度E上。

裂纹34是在机械加工出精加工表面的操作过程中必须去除的主要缺陷。还有必要矫正易于在粗加工目标表面与经过槽33的底部线的表面之间出现的形状上的略微差异。

常规上，对于材料CR39，所选择的切入深度A等于0.20mm，这显著大于裂纹深度E。

在此，对于材料MR7，所选择的切入深度A类似于裂纹深度E。在这种情况下，这种由给予机器30的精加工切入深度设定点所限定的切入深度A是在在0.015mm与0.075mm之间选定的。

一般来说，对于具有良好精度的机器、粗加工刀具31是曲率半径R'为30mm并且粗加工走刀为2.19mm/转(粗糙度D'则为0.02mm)的旋转磨头而言，0.05mm的切入深度是合适的值。

在所选择的实验条件(0.02mm的粗糙度B')下，这一0.05mm的切入深度A对应于0.07mm的材料去除深度D。

因此，由图9中的曲线37给出的精加工走刀的最大值为0.087mm/转。

如果对于具有70mm直径的一个坯件16、在坯件16的面17上机械加工出曲率半径为80mm和300mm的环形表面来作为实例的话，那么当机械加工出精加工表面的步骤使用0.20mm的切入深度和0.063mm/转的精加工走刀的常规参数时，机械加工时间(机械加工出粗加工表面的步骤和机械加工出精加工表面的步骤)为42.6s；而在前面提及的参数(切入深度为0.05mm并且精加工走刀为0.087mm/转)的情况下，总机械加工时间下降到35.2s，即减少了17％(在两种情况下，针对机械加工出粗加工表面的步骤保持了相同参数，粗加工走刀被具体设定为2.19mm/转)。

为了进一步使执行机械加工出精加工表面的操作所花费的时间最小化，还有可能通过改变粗加工走刀值(即，粗加工槽33的螺距C')来减小粗加工粗糙度B'。

如上面给出的公式所表明的，粗加工粗糙度B'随粗加工走刀或螺距C'的平方而变化。

因此，通过减小粗加工粗糙度B'来减少执行机械加工出精加工表面的步骤所花费的时间会使得执行机械加工出粗加工表面的步骤所花费的时间增加，这是因为粗加工走刀减小。

现在将描述一种允许获得使总加工时间(机械加工出粗加工表面的步骤和机械加工出精加工表面的步骤)最小化所对应的粗加工走刀的方法。

通过以下关系对总时间进行建模：

$T=K1+\frac{K2}{C^{\′}}+\frac{K3}{C}$

其中：

K1是将机器30在除机械加工出粗加工表面的步骤和机械加工出精加工表面的步骤之外的操作上所花费的时间综合在一起的常数；

K2是与机械加工出粗加工表面的步骤有关的常数；并且

K3是与机械加工出精加工表面的步骤有关的常数。

应注意，常数K3取决于有待机械加工的表面的几何形状：它将随表面的复杂性成比例地增大。

还应注意，常数K2和常数K3取决于坯件16的直径。

为确定常数K1、常数K2以及常数K3，在机器30上执行模拟运行，针对每次运行都要给予该机器30与坯件16相同的直径和有待生产的相同非表面几何形状。

例如，为以下试验执行了模拟定时运行：

标准粗加工走刀和标准精加工走刀；

乘以2的粗加工走刀和标准精加工走刀；以及

标准粗加工走刀和乘以2的精加工走刀。

通过求解含有三个未知数(常数K1、常数K2以及常数K3)的三个方程(每次试验一个)的一个简单线性系统，就可以确定常数K1、常数K2以及常数K3。

然后，使用同一个切入深度A，针对一定数目的粗加工走刀值算出总机械加工时间T，如上面所解释的，切入深度A被选择为尽可能类似于裂纹深度E。

在图10中的曲线图中，x轴表示粗加工走刀并且y轴表示总时间T。

曲线40、41以及42是对应地针对0.02mm、0.05mm以及0.10mm的精加工切入深度A来建立的。

所采用的粗加工走刀值为(例如，如图10中所示)：0.5mm/转、1.5mm/转、2.2mm/转、3.5mm/转、4.9mm/转以及6.9mm/转。

针对所采用的各粗加工走刀值而言，根据曲率半径R'和上面给出的关系来确定粗加工粗糙度B'。

粗加工粗糙度B'和切入深度A的总和给出了材料去除深度D。

根据材料去除深度D，使用图9中的曲线37来确定精加工走刀。

在以这种方式确定精加工走刀的情况下，用上面的关系算出总机械加工时间T。

在图10中可以看出，对于曲线40(精加工切入深度A为0.02mm)，在粗加工走刀值为1.5mm/转时获得了最短的总机械加工时间T；并且对于曲线41和42(精加工切入深度A对应地为0.05mm和0.10mm)，在粗加工走刀值为2.2mm/转时获得了最短的总时间T。

第一途径包括选择这种使得总时间T最短的粗加工走刀值(对于曲线40来说为1.55mm/转并且对于曲线41和42来说为2.2mm/转)，并且采用相对应的精加工走刀值。

另一种途径包括继续计算，采用与使得总时间T最短的这个值相似的新值，以便使得对最优粗加工走刀值的计算精细化。

在此，对于曲线41(精加工切入深度A为0.05mm)，总机械加工时间T在粗加工走刀值为1.90mm/转时最小。

相对应的精加工走刀值因而为0.090mm/转。

返回至70mm直径的坯件16的实例，在用优化值(粗加工走刀为1.90mm/转并且精加工走刀为0.090mm/转)的情况下，对面17进行表面修整以获得曲率半径为80mm和300mm的环形表面(如上面所看到，在用常规参数的情况下，这一表面修整操作的总机械加工时间为42.6s(粗加工走刀值为2.19mm/转，精加工切入深度A为0.20mm并且精加工走刀为0.063mm/转)，而仅在机械加工出精加工表面的步骤的动作上所花的总机械加工时间就为35.2s(粗加工走刀为2.19mm/转，精加工切入深度A为0.05mm并且精加工走刀为0.087mm/转))需要34.8s的总机械加工时间T。

为对比起见，图10中的曲线43给出了针对前面提及的精加工切入深度和精加工走刀(对应地为0.05mm和0.087mm/转)的总机械加工时间。可以看出，在这种情况下，总时间随粗加工走刀连续减小而不经历最小值，并且它总是高于针对同一精加工切入深度的总时间T(曲线41)。

应注意，其他试验是用被配置成用于形成具有稍大的曲率半径(即，33.5mm而不是30mm)的粗加工槽的一个粗加工刀具31来执行的；并且因而在粗加工走刀值为1.94mm/转时获得了最短总时间T，其中总机械加工时间T则是34.1s。

一般来说，对于被配置成用于形成具有包括在33mm与34mm之间的曲率半径R'的粗加工槽的一个粗加工刀具来说，有利的是使用包括在1.16mm/转与5.18mm/转之间的粗加工走刀设定点。

图11是类似图9中的、但针对材料MR8的曲线图。

曲线45示出了点蚀出现阈值，而曲线47示出了点蚀出现之前的实际阈值。

针对0.22mm的材料去除深度，点蚀出现阈值是0.052mm/转并且点蚀出现之前的实际阈值为0.049mm/转，而针对0.07mm的材料去除深度，点蚀出现阈值是0.069mm/转并且点蚀出现之前的实际阈值为0.059mm/转。

因此，针对0.07mm的点蚀出现阈值比针对0.22mm的阈值高出33％。

针对0.07mm的点蚀出现之前的实际阈值比针对0.22mm的点蚀出现之前的实际阈值高出20％。

在本发明所基于的试验中还测得以下多个值：

在所描述的实例中，坯件16是由MR7或MR8材料制成的，对于这些材料，已观察到当材料去除深度减小时，点蚀出现阈值显著增大。作为一个变体，材料既不是MR7也不是MR8，而是例如另一种聚硫氨酯或其他有机或无机材料。

建立点蚀出现阈值曲线的实验条件涉及：机械加工出一个平面目标粗加工表面，和机械加工出平行于该目标粗加工表面的一个平面目标精加工表面的步骤。作为一个变体，这些目标表面不是平面的，例如是平行的球体。

在上面所描述的这些实例中，精加工刀具10具有2mm的曲率半径。作为一个变体，这个曲率半径可以是不同的，例如5mm、7mm或12mm。

应注意，在曲率半径较大的情况下，点蚀出现阈值曲线向上移动，即，对于一个给定切入深度，点蚀出现阈值会更高。因此，通过增大精加工刀具的曲率半径，有可能增大精加工走刀，并且因此减少实施机械加工出精加工表面的步骤所花费的时间。

例如，对于材料MR7，如果使用具有5mm曲率半径的精加工刀具，那么可以获得以下多个值：

对于材料MR7，如果使用具有7mm曲率半径的精加工刀具，那么可以获得以下多个值：

对于材料MR8，如果使用具有5mm曲率半径的精加工刀具，那么可以获得以下多个值：

对于材料MR8，如果使用具有7mm曲率半径的精加工刀具，那么可以获得以下多个值：

在上面所描述的这些实例中，切削角为零。作为一个变体，切削角可以是不同的，特别是负的。

应注意，在负切削角的情况下，点蚀出现阈值更高。

在上面所描述的这些实例中，精加工刀具的切削刃14(图2)是一个标准切削刃。作为一个变体，也可以使用如在国际专利申请WO2006/097607中所描述的具有一个倾斜切面的切削刃。在这类倾斜切面的情况下，可获得更高的点蚀出现阈值。

一般来说，在本发明所基于的这些试验中，观察到点蚀出现之前的实际阈值的值是介于点蚀出现阈值的值的85％与99％之间。

在实践中，切入深度设定点A的有利值是包括在0.015mm与0.075mm之间(如果粗加工粗糙度B'为0.02mm，则材料去除深度D包括在0.035mm与0.095mm之间)；并且更确切地说，精加工切入深度设定点包括在0.03mm与0.06mm之间。

在精加工切入深度设定点A的后一范围的情况下，合适的精加工走刀位于以下多个范围内：

-针对材料MR7和包括在1.9mm与2.1mm之间的曲率半径R而言，0.076mm/转至0.102mm/转；

-针对材料MR7和包括在4.9mm与5.1mm之间的曲率半径R而言，0.121mm/转至0.160mm/转；

-针对材料MR8和包括在1.9mm与2.1mm之间的曲率半径R而言，0.055mm/转至0.074mm/转；以及

-针对材料MR8和包括在4.9mm与5.1mm之间的曲率半径R而言，0.088mm/转至0.117mm/转。

一般来说，本发明所基于的试验表明，用于减少表面修整步骤的时长的有利材料是以下的材料：对于这些材料来说，在机械加工出精加工表面的步骤中，针对0.07mm的材料去除深度的点蚀出现阈值比在机械加工出精加工表面的步骤中针对0.22mm的材料去除深度的点蚀出现阈值高出至少15％。理论上，这一至少15％的比率能够达到200％。

在上面所描述的这些实例中，粗加工槽和精加工槽是螺旋形的。作为一个变体，这些槽是彼此间隔了由给予机器的粗加工走刀或精加工走刀设定点限定的间距的多条平行直线。

根据情况，可能有许多其他变体，并且应回想到，在这方面，本发明并不限于所描述和示出的这些实例。

Claims (12)

1.一种用于获得镜片的工艺，包括：

－提供一个坯件(16)的步骤，所述坯件由一种能够通过机械加工来进行表面修整的材料制成；以及

－一个通过机械加工来对所述坯件(16)的一面(17)进行表面修整的步骤，该步骤依次包括一个机械加工出粗加工表面(32)的步骤和一个机械加工出精加工表面(20)的步骤，所述机械加工出粗加工表面(32)的步骤是用包括一个粗加工刀具(31)的机器(30)执行的，该粗加工刀具形成包括一个粗加工槽(33)的一个粗加工表面(32)，该粗加工槽具有一个圆弧形轮廓，该圆弧形轮廓的曲率半径R'是由该粗加工刀具(31)的形状固定的，并且该粗加工槽具有由给予所述机器的一个粗加工走刀设定点限定的一个螺距C'；所述机械加工出精加工表面(20)的步骤是用包括一个精加工刀具(10)的机器(30)执行的，该精加工刀具通过以下方式来形成一个精加工表面(20)：挖入所述粗加工表面(32)至由给予所述机器的一个精加工切入深度设定点(A)限定的一个深度，从而形成具有由给予所述机器的一个精加工走刀设定点限定的一个螺距C的一个精加工槽(18)；

其特征在于：

－所述提供一个坯件(16)的步骤包括为所述坯件(16)选择所述材料的步骤，与在以0.22mm的材料去除深度(D)的所述机械加工出精加工表面的步骤时点蚀出现阈值相比，所述材料在以0.07mm的材料去除深度(D)的所述机械加工出精加工表面的步骤时具有的点蚀出现阈值要高出至少15％，每个所述点蚀出现阈值是针对一个预设材料去除深度(D)会有点蚀开始出现的该精加工走刀设定点，每个所述材料去除深度(D)是所采用的精加工切入深度设定点(A)与通过以下关系给出的粗加工粗糙度B'的总和：

$B^{\′}=\frac{C^{\′2}}{8R^{\′}}$

其中：

－C'为该粗加工走刀、或该粗加工槽的螺距；并且

－R'为该粗加工刀具的或该粗加工槽的曲率半径；

－所述机械加工出精加工表面(20)的步骤包括在0.015mm与0.075mm之间选择所述精加工切入深度设定点(A)的步骤；并且

－所述机械加工出精加工表面(20)的步骤包括：针对由所选择的该精加工切入深度设定点(A)与该粗加工粗糙度B'的总和给出的该材料去除深度(D)，在该点蚀出现阈值的85％与99％之间选择所述精加工走刀设定点的步骤。

2.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述提供一个坯件(16)的步骤包括针对所述坯件(16)选择一种聚硫氨酯的步骤。

3.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述聚硫氨酯是MR7。

4.如权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具(10)执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽(18)，该精加工槽具有包括在1.9mm与2.1mm之间的一个曲率半径R；所述精加工切入深度设定点(A)包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.076mm/转与0.102mm/转之间。

5.如权利要求3所述的工艺，其特征在于，所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具(10)执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽(18)，该精加工槽具有包括在4.9mm与5.1mm之间的一个曲率半径R；所述精加工切入深度设定点(A)包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.121mm/转与0.160mm/转之间。

6.如权利要求2所述的工艺，其特征在于，所述聚硫氨酯是MR8。

7.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具(10)执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽(18)，该精加工槽具有包括在1.9mm与2.1mm之间的一个曲率半径R；所述精加工切入深度设定点(A)包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.055mm/转与0.074mm/转之间。

8.如权利要求6所述的工艺，其特征在于，所述机械加工出精加工表面的步骤是用一个精加工刀具(10)执行的，该精加工刀具被配置成用于形成一个精加工槽(18)，该精加工槽具有包括在4.9mm与5.1mm之间的一个曲率半径R；所述精加工切入深度设定点(A)包括在0.03mm与0.06mm之间；而所述精加工走刀设定点包括在0.088mm/转与0.117mm/转之间。

9.如权利要求1至8中任一项所述的工艺，其特征在于，所述机械加工出粗加工表面(32)的步骤和所述机械加工出精加工表面(20)的步骤是用同一个机器(30)执行的，并且所述机械加工出粗加工表面(32)的步骤包括为所述粗加工走刀设定点选择如下的一个值的步骤，该值使由所述机器(30)实施该机械加工出粗加工表面(32)的步骤和该机械加工出精加工表面(20)的步骤所花费的总时间T最小化。

10.如权利要求9所述的工艺，其特征在于，所述为所述粗加工走刀设定点选择使总时间T最小化的值的步骤包括：

－通过以下关系来对总时间T进行建模的步骤：

$T=K1+\frac{K2}{C^{\′}}+\frac{K3}{C}$

其中：

－K1是将该机器(30)在除了该机械加工出粗加工表面(32)的步骤和该机械加工出精加工表面(20)的步骤之外的操作上的花费时间综合在一起的常数；

－K2是与该机械加工出粗加工表面(32)的步骤有关的常数；

－K3是与该机械加工出精加工表面的步骤有关的常数；并且

－C为该粗加工走刀或该精加工槽的螺距；

－针对粗加工走刀设定点的n个值中的每一个都计算对应的总机械加工时间T的步骤，这是通过针对每一第i个粗加工走刀设定点，其中i取自1至n，用如下方式来计算第i个精加工走刀设定点：即，考虑到由所选择的该精加工切入深度设定点(A)与该粗加工粗糙度B'的总和给出的该材料去除深度(D)，对应于该第i个粗加工走刀设定点而实施所述选择该精加工走刀设定点的步骤；以及

－选择第m个粗加工走刀设定点来作为粗加工走刀设定点，并选择第m个精加工走刀设定点来作为精加工走刀设定点的步骤，其中m是总时间T最短所对应的那个i。

11.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述机械加工出粗加工表面的步骤是用一个粗加工刀具(31)来执行的，该粗加工刀具被配置成用于形成一个粗加工槽(33)，该粗加工槽具有包括在33mm与34mm之间的曲率半径R'；而所述粗加工走刀设定点包括在1.16mm/转至5.18mm/转之间。

12.如权利要求1所述的工艺，其特征在于，所述粗加工槽(33)和所述精加工槽(18)是螺旋形的。