CN113305305B - 一种降低车削加工双面镜偏心量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种降低车削加工双面镜偏心量的方法，装夹工件，车削加工第一镜面；与所述第一镜面共轴线，在所述第一镜面的外侧车削加工第一凹槽；与原装夹工件同轴线反向装夹所述工件，车削加工第二凹槽；测量所述第一凹槽和所述第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，获得测量间距，根据所述测量间距直接或经过计算获得所述第一凹槽的中心轴和所述第二凹槽的中心轴之间的实际间距，即获得双面镜的偏心量；按照所述偏心量调整所述工件的装夹位置，车削加工第二镜面；本发明通过测量第一凹槽和第二凹槽偏心量来获得双面镜的偏心量，根据偏心量调整装夹的位置，测量过程便捷、调整方式简单，对原有工艺改变不大，和工件尺寸关系不大，适用性广。

Description

一种降低车削加工双面镜偏心量的方法

技术领域

本发明涉及双面镜加工技术领域，特别是涉及一种降低车削加工双面镜偏心量的方法。

背景技术

目前，降低车削加工双面镜偏心量的方法一般有打针和制造专用夹具两种方法。打针的方法是将百分表的针尖放在工件的最低点，旋转工件一周，通过针尖高度的变化来测量工件的圆度，调整工件轴线与主轴同心来降低车削加工双面镜偏心量的一种加工方法；打针的方法虽然成本低，操作简单，但是对工件毛坯的圆柱度要求较高，而这不是加工中的主要要求，当毛坯工件尺寸较大时，由于百分表的量程限制往往较难测量，当毛坯工件尺寸较小时，针的大小又会影响测量精度。制造专用夹具是根据工件的尺寸制造高精度的保证轴线同心的夹具来降低车削加工双面镜偏心量的一种方法；制造专用夹具的方法成本较高，且一种夹具只能对应一种尺寸的工件，通用性较差。

申请公布号为CN 102269830 A的中国专利公开了一种提高非球面透镜中心偏差精度的加工方法，在加工时，透镜外圆不直接磨至完工尺寸，留一定的余量，经点金刚石车削球面及最佳拟合球面后，精修球面面形，提高球面的面形精度，精修球面面形时改变了点金刚石车削方式，保证了中心偏差，在精修面形后添加反射式定中心磨边工序以纠正中心偏差，先保证球面的光轴与透镜外圆对称轴的重合、平台与光轴的垂直，再以加工好的外圆及平台定位，利用点金刚石车削方式车出满足精度要求的非球面面形，保证了非球面光轴与透镜外圆对称轴的一致；该方案先通过拟合球面加工球面面形，再进行车削加工非球面面形，通过安排反射式定心工序，改善修抛球面面形时带来的偏心误差，提高非球面透镜的中心偏差精度，总体上该方案加工工艺较为复杂，而且需要进行大量的计算。

因此，如何提供一种能够实现高精度、适用性广、低成本的降低车削加工双面镜偏心量的方法是亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低车削加工双面镜偏心量的方法，以解决上述现有技术存在的问题，将对第一镜面和第二镜面的中心轴位置的测量转移到对第一凹槽和第二凹槽的测量，通过测量第一凹槽和第二凹槽偏心量来获得双面镜的偏心量，再根据偏心量调整装夹的位置，测量过程便捷、调整方式简单，只需要增加第一凹槽和第二凹槽的加工，对原有工艺改变不大，和工件尺寸关系不大，适用性广。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种降低车削加工双面镜偏心量的方法，

装夹工件，并车削加工第一镜面；

与所述第一镜面共轴线，在所述第一镜面的外侧车削加工第一凹槽；

与原装夹工件同轴线反向装夹所述工件，车削加工第二凹槽；

测量所述第一凹槽的侧壁和所述第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，获得测量间距，根据所述测量间距直接或经过计算获得所述第一凹槽的中心轴和所述第二凹槽的中心轴之间的实际间距，即获得双面镜的偏心量；

按照所述偏心量调整所述工件的装夹位置，并车削加工第二镜面。

优选地，所述第一凹槽和所述第二凹槽均为环形凹槽结构。

优选地，所述第二凹槽的直径和深度等同于所述第一凹槽。

优选地，所述偏心量包括第一偏心量和第二偏心量，利用膜厚测量仪沿所述工件的一侧向另一侧测量所述工件的厚度，记录厚度数值；根据数值突变位置的间距确定所述第一偏心量，根据测得的所述第一偏心量，在测量方向上调节装夹位置；再从另一方向测量厚度，获得所述第二偏心量并调节装夹位置。

优选地，以第一次突变到第二次突变间的间距作为偏心量。

优选地，以第三次突变到第四次突变间的间距作为偏心量。

优选地，两次测量轨迹的方向相互垂直。

优选地，所述膜厚测量仪采用Filmetrics公司F20薄膜厚度测量仪。

优选地，所述第一镜面为凹面镜，所述第二镜面为凸面镜。

优选地，在装夹所述工件时采用吸盘进行装夹。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

(1)本发明在加工第一镜面的同时加工出第一凹槽，在加工第二镜面前加工第二凹槽，将对第一镜面和第二镜面的中心轴位置的测量转移到对第一凹槽和第二凹槽的测量，只需要测量第一凹槽的侧壁和第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，就可以直接或经过简单计算获得第一凹槽的中心轴和第二凹槽的中心轴之间的间距，进而获得双面镜的偏心量，再根据偏心量调整装夹的位置，测量过程便捷、调整方式简单，只需要增加第一凹槽和第二凹槽的加工，对原有工艺改变不大，和工件尺寸关系不大，适用性广；

(2)本发明第一凹槽和第二凹槽的直径和深度等同，在测量偏心量时，只需要测量第一凹槽和第二凹槽的外侧壁(或内侧壁)之间的间距即可得到偏心量，不需要进行多余的计算，测量过程更为简化；

(3)本发明利用膜厚测量仪沿工件的一侧向另一侧测量工件的厚度，记录厚度数值，根据数值突变位置的间距确定第一偏心量，根据测得的第一偏心量，在测量方向上调节装夹位置，再从另一方向测量厚度，获得第二偏心量并调节装夹位置；本发明通过两个不同方向的第一偏心量和第二偏心量的测量和调整，能够将反向装夹的工件的轴心基本重合于原装夹工件的轴心，从而能够降低车削加工双面镜的偏心量，利用膜厚测量仪的方式能够确保测量精度，保证偏心量调整的精度，进一步的降低车削加工双面镜的偏心量；

(4)本发明两次测量轨迹的方向相互垂直，只需要经过两次偏心量的测量以及两次装夹位置的调整，即可实现将偏心量调节到接近0值，调整方式简单、便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明加工第一镜面和第一凹槽的示意图；

图2为本发明反向装夹后加工第二凹槽的示意图；

图3为本发明加工第二镜面的示意图；

其中，1、工件；2、第一凹槽；3、第一镜面；4、夹具；5、第二凹槽；6、第二镜面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种降低车削加工双面镜偏心量的方法，以解决现有技术存在的问题，将对第一镜面和第二镜面的中心轴位置的测量转移到对第一凹槽和第二凹槽的测量，通过测量第一凹槽和第二凹槽偏心量来获得双面镜的偏心量，再根据偏心量调整装夹的位置，测量过程便捷、调整方式简单，只需要增加第一凹槽和第二凹槽的加工，对原有工艺改变不大，和工件尺寸关系不大，适用性广。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供一种降低车削加工双面镜偏心量的方法：

如图1所示，利用夹具4装夹工件1，夹具4安装在车削加工的设备上，为保证加工精度，车削设备可以采用高精密车床。夹具4可以采用吸盘或者卡爪等，可以设置有对心或限位结构，以保证每次装夹后的工件1的位置偏差不大。在装夹工件1完毕后，在工件1的端面车削加工第一镜面3，第一镜面3可以为凹面也可以为凸面。

在加工完成第一镜面3后，先不拆卸工件1，保持工件1的装夹位置不变，在第一镜面3的外侧车削加工第一凹槽2，也就是说，第一镜面3的轴线与第一凹槽2的轴线重合，此时，可以通过测量第一凹槽2的轴线位置用以代替测量第一镜面3的轴线位置。需要说明的是，第一凹槽2可以采用车削加工的方式加工成环形凹槽，也可以采用其他方式加工成间断设置的凹槽，无论是环形凹槽还是间断设置的凹槽，其均是在环形轨迹上分布，且具有同一个轴线，而该轴线等同于第一镜面3的轴线。

如图2所示，在加工完成第一镜面3和第一凹槽2后，需要反向加工第二镜面6，此时，将工件1从夹具4上拆卸，然后反向装夹在夹具4上，需要注意的是，在装夹时需要保证再次装夹的工件1的轴线与原来装夹的工件1的轴线重合，但是，实际上存在一定的误差，并不能完全使得两个轴线完全重合，该误差即两个轴线之间的偏心量，也就是说，此时装夹后的状态是伪同轴，需要进行修正，以尽量的减少偏心量，保证第一镜面3和第二镜面6的同心度。在伪同轴的状态下在工件1上车削加工第二凹槽5，第二凹槽5可以采用车削加工的方式加工成环形凹槽，也可以采用其他方式加工成间断设置的凹槽，其均是在环形轨迹上分布，且分别具有同一个轴线，而该轴线与第一凹槽2的轴线伪同轴。

在车削加工完成第二凹槽5后，开始测量第一凹槽2和第二凹槽5之间的偏心量，根据该偏心量获得第一镜面3和第二镜面6之间的偏心量。测量时可以采用现有的常规测距方式，比如光标测距、激光测距等方式，或通过扫描成三维图像后再进行测量。如果第一凹槽2和第二凹槽5的结构尺寸完全一致，可以通过测量第一凹槽2的外侧壁和第二凹槽5的外侧壁(或第一凹槽2的内侧壁和第二凹槽5的内侧壁)之间的间距直接得到第一凹槽2和第二凹槽5之间的偏心量，也就是说，通过测量间距能够直接得到实际间距，即获得双面镜的偏心量；如果第一凹槽2和第二凹槽5的结构尺寸存在差别，则需要根据测得的第一凹槽2的外侧壁和第二凹槽5的外侧壁(或第一凹槽2的内侧壁和第二凹槽5的内侧壁)之间的间距进行计算，计算时考虑第一凹槽2和第二凹槽5距离轴线的距离以及第一凹槽2和第二凹槽5的槽宽，具体的计算过程，本领域技术人员根据数学原理能够推导得出，此处不再赘述，也就是说，此时需要根据测量间距计算得到实际间距，即双面镜的偏心量。另外，需要说明的是，所获得的偏心量是在测量方向上的偏心量，并不是第一凹槽2和第二凹槽5两个轴线之间的间距，也就是说，单独某次测得或计算得到的偏心量是实际偏心量在测量方向上的分量。

如图3所示，按照获得的偏心量在相应的测量方向上调整工件1的装夹位置，经过多次调整后，能够不断的缩小第一凹槽2和第二凹槽5之间轴线的偏心量，即修正伪同轴，以能够无限趋近获得同轴的第一凹槽2和第二凹槽5。调整完毕后，车削加工第二镜面6，能够保证第一镜面3和第二镜面6的同轴度。因此，本发明在加工第一镜面3的同时加工出第一凹槽2，在加工第二镜面6前加工第二凹槽5，将对第一镜面3和第二镜面6的中心轴位置的测量转移到对第一凹槽2和第二凹槽5的测量，只需要测量第一凹槽2的侧壁和第二凹槽5的侧壁之间在径向方向的间距，就可以直接或经过简单计算获得第一凹槽2的中心轴和第二凹槽5的中心轴之间的间距，进而获得双面镜的偏心量，再根据偏心量调整装夹的位置，测量过程便捷、调整方式简单，只需要增加第一凹槽2和第二凹槽5的加工，对原有工艺改变不大，和工件1尺寸关系不大，适用性广。

第一凹槽2和第二凹槽5可以均为环形凹槽结构，环形凹槽结构可以利用车削直接加工得到，加工过程中不用停顿，加工方式便捷；另外，在测量第一凹槽2和第二凹槽5之间的间距时，可以采用任意方向的测量轨迹，并能够容易获得多组测量数值。

第二凹槽5的直径和深度可以等同于第一凹槽2，也就是说，第一凹槽2和第二凹槽5的结构尺寸特征完全一致，在测量时，可以通过测量第一凹槽2的外侧壁和第二凹槽5的外侧壁(或第一凹槽2的内侧壁和第二凹槽5的内侧壁)之间的间距直接得到第一凹槽2和第二凹槽5之间的偏心量，进而获得双面镜的偏心量。

由于测量方向不一定同时经过第一凹槽2的轴线和第二凹槽5的轴线，因此，每次测量或计算得到的偏心量实际为偏心量在测量方向的分量，此时，可以将偏心量的分量分为第一偏心量和第二偏心量。利用膜厚测量仪沿工件1的一侧向另一侧(也就是选择某条测量轨迹)测量工件1的厚度，并记录厚度数值，测量时移动膜厚测量仪的光标，使得光标在工件1上移动，测量结果可以通过一坐标曲线进行表示，其中横坐标为位移量，纵坐标为厚度值。在整个测量轨迹上，由于存在第一凹槽2和第二凹槽5，测得的厚度数值会在第一凹槽2和第二凹槽5的外侧壁或内侧壁处发生突变，通过突变的位置可以反应出第一凹槽2和第二凹槽5的外侧壁或内侧壁的位置信息，根据发生突变位置之间的间距可以得到测量间距，根据测量间距直接或经过计算能够获得第一凹槽2的中心轴和第二凹槽5的中心轴之间的实际间距(根据第一凹槽2和第二凹槽5是否相同，选择不同的计算方式，参见前文记载)，即获得第一偏心量。根据第一偏心量在测量方向上调节工件1的装夹位置；再按照上述方法从另一方向测量厚度，获得第二偏心量，根据第二偏心量在测量方向上继续调节工件1的装夹位置。本发明利用膜厚测量仪沿工件1的一侧向另一侧测量工件1的厚度，记录厚度数值，根据数值突变位置的间距确定第一偏心量，根据测得的第一偏心量，在测量方向上调节装夹位置，再从另一方向测量厚度，获得第二偏心量并调节装夹位置；本发明通过两个不同方向的第一偏心量和第二偏心量的测量和调整，能够将反向装夹的工件1的轴心基本重合于原装夹工件1的轴心，从而能够降低车削加工双面镜的偏心量，利用膜厚测量仪的方式能够确保测量精度，保证偏心量调整的精度，进一步的降低车削加工双面镜的偏心量。

当第一凹槽2和第二凹槽5的结构尺寸特征完全一致时，在测量时，可以通过测量第一凹槽2的外侧壁和第二凹槽5的外侧壁之间的间距直接得到第一凹槽2和第二凹槽5之间的偏心量，进而获得双面镜的偏心量；如果采用膜厚度测量仪，那么此时可以以测量厚度时第一次突变到第二次突变间的间距作为偏心量。需要注意的是，如果偏心量的数值大于第一凹槽2和第二凹槽5的槽宽，那么此时可以以测量厚度时第一次突变到第三次突变间的间距作为偏心量。

当第一凹槽2和第二凹槽5的结构尺寸特征完全一致时，在测量时，可以通过测量第一凹槽2的内侧壁和第二凹槽5的内侧壁之间的间距直接得到第一凹槽2和第二凹槽5之间的偏心量，进而获得双面镜的偏心量；如果采用膜厚度测量仪，那么此时可以以测量厚度时第三次突变到第四次突变间的间距作为偏心量。需要注意的是，如果偏心量的数值大于第一凹槽2和第二凹槽5的槽宽，那么此时可以以测量厚度时第二次突变到第四次突变间的间距作为偏心量。

进一步的，采用两次不同的测量轨迹进行测量时，可以选择测量轨迹的方向相互垂直，此时，只需要经过两次偏心量的测量以及两次装夹位置的调整，即可实现将偏心量调节到接近0值，调整方式简单、便捷。

膜厚测量仪能够测量双面镜的厚度，具有多种型号可选，优选地，可以采用Filmetrics公司F20薄膜厚度测量仪，膜厚测量仪的精度可达5nm，连接信号调理电路可将膜厚测量仪的光斑调至1μm,则该方法的精度为2μm。

本发明可以适用于各种类型的双面镜，包括第一镜面3为凹面镜、第二镜面6为凸面镜；第一镜面3为凸面镜，第二镜面6为凹面镜；第一镜面3和第二镜面6均为凹面镜；或者第一镜面3和第二镜面6均为凸面镜的情况；其中，提供了一种具体实施例，该实施例中第一镜面3为凹面镜，第二镜面6为凸面镜。

进一步的，本发明在装夹工件1时可以采用吸盘进行装夹，吸盘装夹的方式，简单便捷，能够保护工件1，避免卡爪夹紧导致的划痕等缺陷。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：

装夹工件，并车削加工第一镜面；

与所述第一镜面共轴线，在所述第一镜面的外侧车削加工第一凹槽；

与原装夹工件同轴线反向装夹所述工件，车削加工第二凹槽；

测量所述第一凹槽的侧壁和所述第二凹槽的侧壁之间在径向方向的间距，获得测量间距，根据所述测量间距直接或经过计算获得所述第一凹槽的中心轴和所述第二凹槽的中心轴之间的实际间距，即获得双面镜的偏心量；

按照所述偏心量调整所述工件的装夹位置，并车削加工第二镜面；

所述偏心量包括第一偏心量和第二偏心量，利用膜厚测量仪沿所述工件的一侧向另一侧测量所述工件的厚度，记录厚度数值；根据数值突变位置的间距确定所述第一偏心量，根据测得的所述第一偏心量，在测量方向上调节装夹位置；再从另一方向测量厚度，获得所述第二偏心量并调节装夹位置。

2.根据权利要求1所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述第一凹槽和所述第二凹槽均为环形凹槽结构。

3.根据权利要求2所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述第二凹槽的直径和深度等同于所述第一凹槽。

4.根据权利要求1所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：以第一次突变到第二次突变间的间距作为偏心量。

5.根据权利要求1所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：以第三次突变到第四次突变间的间距作为偏心量。

6.根据权利要求1所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：两次测量轨迹的方向相互垂直。

7.根据权利要求6所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述膜厚测量仪采用Filmetrics公司F20薄膜厚度测量仪。

8.根据权利要求6所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：所述第一镜面为凹面镜，所述第二镜面为凸面镜。

9.根据权利要求8所述的降低车削加工双面镜偏心量的方法，其特征在于：在装夹所述工件时采用吸盘进行装夹。

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