CN110193763A - 一种棱镜精抛设备及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种棱镜精抛设备，涉及光学镜片加工的技术领域，旨在解决精抛过程中温度升高，柏油变软，光学元件的面形不易保证的问题。其技术方案要点是包括机架、抛光组件，抛光组件包括抛光液池、设置在抛光液池内顶壁上的转动主轴、设置于转动主轴顶面上的抛光盘以及贴合抛光盘设置的上盘，抛光盘包括抛光盘基体以及柏油抛光模层，柏油抛光模层上开设有若干散热槽；机架上还设置有喷淋组件以及提高抛光压力的加压组件。开设散热槽一方面可以进行散热，防止柏油变软，另一方面抛光液可以均匀地分布在抛光盘上；抛光液通过喷头洒在抛光盘上，使得抛光产生的热量可以及时散发，柏油抛光模层不易变软，达到提高面形精度的目的。

Description

一种棱镜精抛设备及工艺

技术领域

本发明涉及光学镜片加工的技术领域，尤其是涉及一种棱镜精抛设备及工艺。

背景技术

抛光是光学零件加工过程中至关重要的一道工序,该工序一是为了消除精磨后凹凸不平的毛面及残余破坏层，使零件达到规定的表面光洁度和表面疵病等级；二是为了精修面形,以实现所要求的光圈数N 和局部光圈ΔN， 最后形成透明规则的表面。

现有申请公布号为CN106736986A的中国专利公开了一种ED玻璃镜片抛光方法，将抛光工艺由常规的单次抛光改为两次抛光，先采用聚氨酯高效抛光片进行粗抛光，然后采用古典法柏油抛光模精抛光。两次抛光的优点在于:粗抛光下尺寸,提高加工效率；精细抛光保证光洁度，提高产品品质。由于柏油抛光膜比较柔软，光学工件的表面粗糙度小、表面缺陷小，可以加工较高精度等级的零件。柏油抛光模热稳定性低，有良好的热流动性，可以很快的使抛光模与抛光盘吻合。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：若精抛过程中温度升高，柏油变软，光学元件的面形不容易保证，因此有待进一步改进。

发明内容

本发明的其中一个目的在于提供一种棱镜精抛设备，其具有提高产品面形精度的效果。

本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种棱镜精抛设备，包括机架以及设置在机架上的抛光组件，所述抛光组件包括开设在机架顶面上的用于存放抛光液的抛光液池、设置在抛光液池内顶壁上的转动主轴、设置于转动主轴顶面上的抛光盘以及贴合抛光盘设置的上盘，所述机架上还设置有驱动上盘偏心运动的驱动装置，所述抛光盘包括抛光盘基体以及覆盖在抛光盘基体顶面上的柏油抛光模层，所述柏油抛光模层上开设有若干散热槽；所述机架上还设置有用于喷淋抛光液的喷淋组件以及提高抛光压力的加压组件，所述喷淋组件包括设置在机架顶面上位于抛光盘上方的喷头。

通过采用上述技术方案，开设散热槽一方面可以进行散热，防止柏油变软，另一方面抛光液可以均匀地分布在抛光盘上。抛光液通过喷头洒在抛光盘上，使得抛光产生的热量可以及时散发，对抛光盘的冷却效果好，这样柏油抛光模层不易变软，从而提高产品的面形精度。

本发明进一步设置为：所述上盘上设置有三个圆形的用于放置光学元件的安装孔，所述加压组件包括对光学元件施加竖直向下压力的压块，所述压块上开设有放置光学元件的限位槽。

通过采用上述技术方案，限位槽恰好供光学元件卡嵌配合，压块压在光学元件上。当柏油抛光模精抛时，在压块的压力作用下，使得抛光盘与光学元件的表面相互贴合，对光学元件进行精抛，从而获得较高的外观等级。

本发明进一步设置为：所述压块的顶面上还设置有配重块。

通过采用上述技术方案，由于配重块压在压块上，对压块施加竖直向下的压力，增加光学元件受到的压力，使得抛光盘表面与光学元件紧密接触，从而提高工件的面形精度。

本发明进一步设置为：所述配重块包括若干上、下堆放的配重单元。

通过采用上述技术方案，配重的质量由经验丰富的操作人员根据光学元件的质量作相应调整，选择合适的配重单元的个数进行堆叠，方便快捷。

本发明进一步设置为：所述配重单元的顶面上嵌设有磁吸件，所述配重单元的底面上嵌设有与相邻配重单元顶面上的磁吸件磁性相吸的吸附件。

通过采用上述技术方案，由于磁吸件与吸附件之间的引力作用，将上、下相邻两个配重单元堆放在一起，方便快捷，同时提高了上、下相邻两个配重单元间连接的稳定性。

本发明进一步设置为：所述驱动装置包括传动组件、与传动组件相连的转杆以及固定于转杆上的平面摆动三角架，所述平面摆动三角架的一端固定有传动轴；所述上盘的顶面上固定有供传动轴插入的套筒。

通过采用上述技术方案，在传动组件的作用下，转杆来回摆动的同时，平面摆动三角架也来回摆动，带动上盘移动。上盘作偏心运动的同时，光学元件与柏油抛光模层紧密贴合进行精抛，精抛后光学元件具有平整表面且获得较高的外观等级。

本发明进一步设置为：所述套筒的内径大于传动轴的外径。

通过采用上述技术方案，由于套筒的内径大于传动轴的外径，所以上盘相对抛光盘作偏心运动的同时，上盘自身绕着传动轴也会产生周向转动，延长光学元件的抛光路径，进一步降低工件表面的粗糙度，逐渐形成光滑的表面。

一种棱镜精抛工艺，其基于上述所述的棱镜精抛设备实现精抛，包括如下步骤，

步骤一：开启喷淋组件，向抛光盘的表面上喷淋抛光液，抛光液的pH值为6.1-6.9，抛光液的温度为28-31℃；

步骤二：取经过粗抛光的光学元件放置在安装孔内，接着，将压块的限位槽对准光学元件，将压块压在光学元件上，根据光学元件的质量在压块顶面上放置配重块，对光学元件施加竖直向下的压力，使得光学元件与柏油抛光模层紧密贴合；

步骤三：分别启动转动主轴和驱动装置，转动主轴带动抛光盘转动，平面摆动三角架来回摆动的同时，带动上盘移动，对光学元件进行精抛。

通过采用上述技术方案，精抛后光学元件具有平整表面且获得较高的外观等级，且同时可精抛加工三个光学元件，进一步提高了精抛的生产效率。

本发明进一步设置为：所述抛光液包括按质量百分数含量计的如下组分，

氧化铈 5-14.8%

水 85-94.8%。

通过采用上述技术方案，抛光液的浓度会对抛光效率产生较大的影响。抛光液的浓度太低时，由于抛光液中水量过多，降低了零件表面温度，同时也相应地减少了参与抛光的抛光粉颗粒的数量，从而降低了抛光效率。但当抛光液浓度太高时，抛光液中含水量降低，易使零件表面产生局部误差。

本发明进一步设置为：所述抛光液还包括按质量百分数含量计的如下组分，

硝酸锌 0.2-0.7%。

通过采用上述技术方案，抛光液中加入硝酸锌后，抛光液不易沿着抛光盘向下流淌，不但节省了抛光粉，而且提高了抛光效率。

综上所述，本发明的有益技术效果为：

1.通过散热槽与喷淋组件的设置，开设散热槽一方面可以进行散热，防止柏油变软，另一方面抛光液可以均匀地分布在抛光盘上；抛光液通过喷头洒在抛光盘上，使得抛光产生的热量可以及时散发，柏油抛光模层不易变软，从而提高产品的面形精度；

2.通过加压组件的设置，限位槽恰好供光学元件卡嵌配合，压块压在光学元件上，当柏油抛光模精抛时，在压块的压力作用下，使得抛光盘与光学元件的表面相互贴合，对光学元件进行精抛，从而获得较高的外观等级；

3.通过抛光液的设置，抛光液既可以降低抛光盘表面的温度，使抛光产生的热量散发，此外，抛光液中的抛光粉颗粒可以参与抛光，提高了抛光效率。

附图说明

图1是本发明实施例一的整体结构示意图；

图2是实施例一中用于展示抛光组件的部分结构示意图；

图3是图2中A部分的放大示意图；

图4是实施例一中用于展示光学元件与压块的结构示意图；

图5是实施例一中用于展示配重块的剖面结构示意图。

图中，1、机架；11、抛光液池；12、转动主轴；13、第一电机；14、喷头；15、第二电机；2、抛光盘；21、抛光盘基体；22、柏油抛光模层；23、散热槽；3、上盘；31、安装孔；32、套筒；4、压块；41、限位槽；5、配重块；51、配重单元；511、磁吸件；512、吸附件；6、光学元件；7、平面摆动三角架；71、传动轴；72、转杆；8、转盘；81、条形槽；82、插杆；83、连接杆；9、固定座；91、滑槽；92、滑块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例一

参照图1与图2，为本发明公开的一种棱镜精抛设备，包括机架1以及设置在机架1上的抛光组件。抛光组件包括开设在机架1顶面上的用于存放抛光液的抛光液池11，机架1上还设置有用于喷淋抛光液的喷淋组件。喷淋组件包括设置在机架1顶面上的喷头14，喷头14位于抛光盘2的上方。通过水泵加压，将抛光液洒在抛光盘2上，实现对抛光盘2的散热冷却。拋光液的供给量大小对拋光速度也有影响，供给的过多，拋光产生的热量迅速散发，不利于水解反应，模具和棱镜表面之间吻合性差；供给量过少，参与拋光的颗粒少，拋光效率下降，拋光产生的热量不易散发，棱镜表面容易变形。在机架1的底面上固定有第一电机13，第一电机13的驱动端伸入抛光液池11内，且第一电机13的驱动端螺钉固定有一转动主轴12，在转动主轴12的顶面上固定有一圆形的抛光盘2，转动主轴12的转速为5r/min。

参照图1与图2，抛光盘2包括抛光盘基体21以及覆盖在抛光盘基体21顶面上的柏油抛光模层22。抛光盘基体21由大理石材料制成，抛光柏油对工房温度有明显的选择性，在工房温度变化后，就要改用不同型号的抛光柏油。柏油抛光模层22由沥青和松香制成，两者的比例根据室温及加工时发热情况等不同而不同。一般当室温增高或由于加工引起的发热量增大时，应增加松香的含量，提高柏油抛光模层22的“硬度”；反之，则减少松香含量，降低柏油抛光模层22的“硬度”。若温度过高的话，柏油抛光模层22变软，那么光学元件6（图3所示）的面形不易保证。为了提高散热效率，柏油抛光模层22上开设有若干散热槽23，散热槽23纵横交错呈棋盘格状，散热槽23增加抛光液与柏油抛光模层22的接触面积，使得抛光产生的热量及时散发。

参照图1与图2，柏油抛光模层22上设有与其相贴合的上盘3，上盘3为玻璃材质。上盘3的直径小于抛光盘2的直径，上盘3的轴线与抛光盘2的轴线相互平行。上盘3上开设有三个圆形的安装孔31，安装孔31贯穿上盘3的顶面和底面，三个安装孔31的内径均相同，三个安装孔31的圆心到抛光盘2的边缘距离不相同。

参照图1与图2，机架1上还设置有驱动上盘3偏心运动的驱动装置，驱动装置包括传动组件、与传动组件相连的转杆72以及固定于转杆72上的平面摆动三角架7。传动组件包括固定于机架1底面的第二电机15以及连接在第二电机15驱动端的转盘8，转盘8的截面呈圆形。转盘8的顶面上沿其径向开设一条形槽81，条形槽81未贯穿转盘8的侧面。条形槽81内插设一根圆柱形的插杆82，插杆82的顶端连接有一根连接杆83，连接杆83远离插杆82的一端铰接于转杆72。传动组件还包括固定于机架1侧面上的固定座9以及连接在转杆72底面上的滑块92，固定座9的顶面上开设有供滑块92滑移的滑槽91，滑槽91沿固定座9的长度方向设置。平面摆动三角架7的一端固定有传动轴71，在上盘3的顶面上固定有供传动轴71插入的套筒32。套筒32的内径大于传动轴71的外径。抛光过程中，设定第二电机15转速9.59r/min。

参照图3与图4，在抛光过程中，应该使得光学元件6与柏油抛光模层22紧密贴合，才能对光学元件6进行精抛，因此在机架1上设置了加压组件。加压组件包括对光学元件6施加竖直向下压力的压块4，压块4呈圆形。压块4上开设有卡嵌光学元件6的限位槽41，限位槽41的截面形状呈三角形。压块4的顶面上还设置有配重块5，配重块5由锰钢材料制成。配重块5的质量由经验丰富的操作人员根据光学元件6的质量作相应调整。

参照图4与图5，配重块5包括若干上、下堆放的配重单元51，本实施例中，每个配重块5包括3个配重单元51。配重单元51的顶面上嵌设有磁吸件511，配重单元51的底面上开设有供相邻配重单元51顶面上的磁吸件511磁性相吸的吸附件512。本实施例中，磁吸件511为磁铁，吸附件512为铁片。由于磁吸件511与吸附件512之间的引力作用，将上、下相邻两个配重单元51堆放在一起，方便快捷，同时提高了上、下相邻两个配重单元51间连接的稳定性。

实施例二

一种棱镜精抛工艺，其基于实施例一中的一种棱镜精抛设备实现光学元件6的精抛，包含以下步骤：

步骤一：开启喷淋组件，喷头14向抛光盘2的表面上喷淋抛光液，抛光液的pH值为6.5，抛光液的温度为30℃；

按照质量比，抛光液各组分的含量如下表所示：

表1.抛光液各组分含量表

组分	氧化铈	水	硝酸锌
					10kg	89.5kg	0.5kg

抛光液既可以降低抛光盘表面的温度，使抛光产生的热量散发，此外，抛光液中的抛光粉颗粒可以参与抛光，提高了抛光效率。

光学元件6抛光时，柏油抛光模层22不仅具有承载抛光粉的作用，同时也起一定的化学作用。抛光柏油中含有树脂酸，官能团为-COOH,能与玻璃的阳离子发生反应，提高抛光效率。所以，在弱酸性的抛光液中抛光，可以进一步提高抛光效率。

步骤二：取经过粗抛光的光学元件6放置在安装孔31内，接着，将压块4的限位槽41对准光学元件6，将压块4压在光学元件6上，根据光学元件6的质量在压块4顶面上放置配重块5，对光学元件6施加竖直向下的压力，使得光学元件6与柏油抛光模层22紧密贴合；

限位槽41恰好供光学元件6卡嵌配合，压块4压在光学元件6上，当柏油抛光模层22精抛时，在压块4的压力作用下，使得抛光盘2与光学元件6的表面相互贴合，对光学元件6进行精抛。

步骤三：分别启动第一电机13和第二电机15，转动主轴12带动抛光盘2转动，平面摆动三角架7来回摆动的同时，带动上盘3移动，对光学元件6进行精抛，时间为70min。

转杆72沿着条形槽81来回摆动的同时，平面摆动三角架7也来回摆动，带动上盘3移动。上盘3作偏心运动的同时，光学元件6与柏油抛光模层22紧密贴合进行精抛，精抛后光学元件6具有平整表面且获得较高的外观等级。

经上述精抛工艺生产得到的光学元件6，表面光洁度达到B=Ⅲ,光圈数N为0.2，局部光圈ΔN为0.05，平行度为0.001mm，达到要求的尺寸和形位公差要求，产品抛光精度较高，获得较高的外观等级。

上述实施例的实施原理为：抛光前，先将3个光学元件6分别放入安装孔31中。接着，将压块4的限位槽41对准光学元件6，完成压块4的安装。经验丰富的操作人员根据光学元件6的质量调整放在压块4顶面上的配重单元51数量。再向抛光盘2上淋洒抛光液。

启动第一电机13和第二电机15，第一电机13带动抛光盘2转动，转盘8转动的同时，滑块92在滑槽91内来回移动。在滑块92的带动下，平面摆动三角架7也来回摆动，带动上盘3移动。上盘3作偏心运动的同时，光学元件6与柏油抛光模层22紧密贴合进行精抛，精抛后光学元件6具有平整表面且获得较高的外观等级。

由于套筒32的内径大于传动轴71的外径，所以上盘3作偏心运动的同时，上盘3自身绕着传动轴71也会产生周向转动，延长光学元件6的抛光路径，进一步降低工件表面的粗糙度。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种棱镜精抛设备，包括机架（1）以及设置在机架(1)上的抛光组件，所述抛光组件包括开设在机架（1）顶面上的用于存放抛光液的抛光液池（11）、设置在抛光液池（11）内顶壁上的转动主轴（12）、设置于转动主轴（12）顶面上的抛光盘（2）以及贴合抛光盘（2）设置的上盘（3），所述机架（1）上还设置有驱动上盘（3）偏心运动的驱动装置，其特征在于：所述抛光盘（2）包括抛光盘基体（21）以及覆盖在抛光盘基体（21）顶面上的柏油抛光模层（22），所述柏油抛光模层（22）上开设有若干散热槽（23）；所述机架(1)上还设置有用于喷淋抛光液的喷淋组件以及提高抛光压力的加压组件，所述喷淋组件包括设置在机架(1)顶面上且位于抛光盘（2）上方的喷头（14）。

2.根据权利要求1所述的棱镜精抛设备，其特征在于：所述上盘（3）上设置有三个圆形的用于放置光学元件（6）的安装孔（31），所述加压组件包括对光学元件（6）施加竖直向下压力的压块（4），所述压块（4）上开设有放置光学元件（6）的限位槽（41）。

3.根据权利要求2所述的棱镜精抛设备，其特征在于：所述压块（4）的顶面上还设置有配重块（5）。

4.根据权利要求3所述的棱镜精抛设备，其特征在于：所述配重块（5）包括若干上、下堆放的配重单元（51）。

5.根据权利要求4所述的棱镜精抛设备，其特征在于：所述配重单元（51）的顶面上嵌设有磁吸件（511），所述配重单元（51）的底面上嵌设有与相邻配重单元（51）顶面上的磁吸件（511）磁性相吸的吸附件（512）。

6.根据权利要求1所述的棱镜精抛设备，其特征在于：所述驱动装置包括传动组件、与传动组件相连的转杆（72）以及固定于转杆（72）上的平面摆动三角架(7)，所述平面摆动三角架(7)的一端固定有传动轴(71)；所述上盘(3)的顶面上固定有供传动轴(71)插入的套筒(32)。

7.根据权利要求6所述的棱镜精抛设备，其特征在于：所述套筒(32)的内径大于传动轴(71)的外径。

8.一种棱镜精抛工艺，其基于权利要求1-7任意一项所述的一种棱镜精抛设备实现精抛，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：开启喷淋组件，向抛光盘(2)的表面上喷淋抛光液，抛光液的pH值为6.1-6.9，抛光液的温度为28-31℃；

步骤二：取经过粗抛光的光学元件(6)放置在安装孔(31)内，接着，将压块(4)的限位槽(41)对准光学元件(6)，将压块(4)压在光学元件(6)上，根据光学元件(6)的质量在压块(4)顶面上放置配重块(5)，对光学元件(6)施加竖直向下的压力，使得光学元件(6)与柏油抛光模层(22)紧密贴合；

步骤三：分别启动转动主轴(12)和驱动装置，转动主轴(12)带动抛光盘(2)转动，平面摆动三角架(7)来回摆动的同时，带动上盘(3)移动，对光学元件(6)进行精抛。

9.根据权利要求8所述的棱镜精抛工艺，其特征在于：所述抛光液包括按质量百分数含量计的如下组分，

氧化铈 5-14.8%

水 85-94.8%。

10.根据权利要求9所述的棱镜精抛工艺，其特征在于：所述抛光液还包括按质量百分数含量计的如下组分，

硝酸锌 0.2-0.7%。