CN113305653B - 光学镜片铣磨加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光学镜片铣磨加工方法，包括如下步骤：步骤一：判断加工镜片表面的加工状态，如果是凸面，磨轮的内刃与镜片接触在内，用金刚石或砂条修刮磨轮的内刃口，凹面则修刮磨轮的外刃口；步骤二：确定好加工镜片状态后将其水平放置在机床主轴上，通过夹具对其进行夹紧固定，而后将磨轮刃口对准镜片的一侧；步骤三：将磨轮刃口对准工件顶点，磨轮轴线和工件轴线相交于O点，并且两轴夹轴夹角为α，磨具绕自身轴高度旋转，工件绕自身轴低速转动，这种运动轨迹的包络面就形成球面。其实现了铣磨加工后的光学精镜片进行线性的打磨加工，从而避免精修过程中出现偏差较大的的问题。
Description
技术领域
本发明涉及光学镜片技术领域，尤其涉及光学镜片铣磨加工方法。
背景技术
最初用于制造镜头的玻璃，就是普通窗户玻璃或酒瓶上的疙瘩，形状类似“冠”，皇冠玻璃或冕牌玻璃的名称由此而来。那时候的玻璃极不均匀，多泡沫。除了冕牌玻璃外还有另一种含铅量较多的燧石玻璃。1790年左右法国人皮而·路易·均纳德发现搅拌玻璃酱可以制造质地均匀的玻璃。1884年蔡司公司的恩斯特·阿贝和奥托·肖特在德国耶拿市创建肖特玻璃厂，在几年内研制了几十种光学玻璃，其中以高折射率的钡质冕牌玻璃的发明为肖特玻璃厂的重要成就之一。
现有的光学镜片大多采用的传统的铣磨加工法来进行加工操作，但铣磨加工只适用于与大弧度的打磨加工，在镜片接触成品镜片时，铣磨加工便无法达到预想的精度要求，在加工过程中容易出现偏差。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供光学镜片铣磨加工方法，实现了在铣磨加工后的光学精镜片进行线性的打磨加工，从而避免精修过程中出现偏差较大的问题。
为实现上述目的和一些其他的目的，本发明采用如下技术方案：
一种光学镜片铣磨加工方法，包括如下步骤：
步骤一：判断加工镜片表面的加工状态，如果是凸面，磨轮的内刃与镜片接触在内，用金刚石或砂条修刮磨轮的内刃口，凹面则修刮磨轮的外刃口；
步骤二：确定好加工镜片状态后将其水平放置在机床主轴上，通过夹具对其进行夹紧固定，而后将磨轮刃口对准镜片的一侧；
步骤三：将磨轮刃口对准工件顶点，磨轮轴线和工件轴线相交于O点，并且两轴夹轴夹角为α，磨具绕自身轴高度旋转，工件绕自身轴低速转动，这种运动轨迹的包络面就形成球面；
步骤四：开动机床试磨，试磨后零件的曲率半径与要求的不一致时，则再次调整α，α减小零件曲率半径增大，相反α增大半径减小，再行试磨，直至零件的曲率半径达到要求为止；
步骤五：在调整好α和两者中心以后，如铣出的表面不规则，则要调整磨轮轴线的高低.这可通过磨轮轴上的偏心轴套调节，直至机床主轴与磨轮轴线在一水平面上为止；
步骤六：之后再调整零件的磨削量，以保证零件加工后的中心厚度及精度要求，一般为±0.01mm；
步骤七：经过上述六个步骤的加工后便可以得到相对完整的半成品镜片，随后将该半成品镜片放入到流体箱中，随后往相中加入流体液，流体液是由水基溶液和切削颗粒组成，其中切削颗粒的直径在70～80μm；
步骤八：在镜片放入到流体箱内部后，流体液就会不断的从镜片表面快速流过，同时液体的性质可以使流体液与镜片表面的形状弧度相贴合，通过液体中的切削颗粒对镜片周边以及凹凸面进行磨削操作；
步骤九：在完成磨削操作后，取出镜片进行检测，符合标准后便可以进行后序加工，不符合标准则调整角度重复步骤八中的加工操作。
优选的是，所述步骤一中，一种磨轮刃口的修整方法，包括如下步骤：
S1：修整磨轮时，用力要均匀，先用废旧金刚石磨轮修刮，然后用砂条修刮，用金刚石修刮以后就直接加工镜片，在此过程中必须用砂条把光滑的金刚石表面稍微砂毛一些，以提高效率；
S2：磨轮修整好以后，切削力会比修整前减小，容易烧镜片，所以要把机床手柄的压力稍微减少一些，光刀时间也相应延长一些，待加工一段时间后再慢慢恢复手柄压力和光刀时间；
S3：轮修整好以后，中心厚度、ΔH和中心点都会有所变化，所以必须提高0.2～0.3mm中心度，然后把ΔH和中心点调整好以后，再把中心厚度调整到要求尺寸。
优选的是，所述铣磨加工的磨轮中径一般为透镜直径的3/4，约为透镜直径的70％，而曲率半径较大或加工平面零件时，只需超过透镜直径的一半。
优选的是，所述步骤三中，α为磨轮轴线倾角，DM为磨轮中径，R为被加工工件的曲率半径，r为磨轮端部刃口圆弧半径，O为磨轮轴与工件轴的交点，关系式：Sinα＝DM/2(R±r)，式中凸面取“+”号，凹面取“—”号。
优选的是，所述步骤四中，在试磨中往往会出现内外凸包现象，其原因是由于磨轮刃口的中心没有与零件表面的旋转中心调至重合，只需将刃口与表面重合即可。
优选的是，所述步骤六中，磨削量是指在一个加工周期的时间内磨削总量的大小，即从开始铣磨到最后光刀表面的距离。
优选的是，所述步骤七中，流体箱是一个密封箱体，箱体的内部设置有一个输出端和输入端，两组端口之间通过液体加速器连接，箱体内部的流体由输出端输出后，再有输入端进入，从而实现循环流动操作。
优选的是，所述步骤八中，在进行流体磨削加工时，镜片两端的端点连接至中心点的中轴线需要与流体的流动方向需要处于平行状态，在此过程中利用液体的性质可以使流体液与镜片表面的形状弧度相贴合，这样不会出现磨削死角的问题。
本发明至少包括以下有益效果：
1、本发明经过上述六个步骤的加工后便可以得到相对完整的半成品镜片，随后将该半成品镜片放入到流体箱中，随后往相中加入流体液，流体液是由水基溶液和切削颗粒组成，其中切削颗粒的直径在70～80μm，在镜片放入到流体箱内部后，流体液就会不断的从镜片表面快速流过，同时液体的性质可以使流体液与镜片表面的形状弧度相贴合，通过液体中的切削颗粒对镜片周边以及凹凸面进行磨削操作；
2、本发明的流体箱是一个密封箱体，箱体的内部设置有一个输出端和输入端，两组端口之间通过液体加速器连接，箱体内部的流体由输出端输出后，再有输入端进入，从而实现循环流动操作。
附图说明
图1是本发明提供的光学镜片铣磨加工方法的步骤流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1所示，一种光学镜片铣磨加工方法，包括如下步骤：
步骤一：判断加工镜片表面的加工状态，如果是凸面，磨轮的内刃与镜片接触在内，用金刚石或砂条修刮磨轮的内刃口，凹面则修刮磨轮的外刃口；
步骤二：确定好加工镜片状态后将其水平放置在机床主轴上，通过夹具对其进行夹紧固定，而后将磨轮刃口对准镜片的一侧；
步骤三：将磨轮刃口对准工件顶点，磨轮轴线和工件轴线相交于O点，并且两轴夹轴夹角为α，磨具绕自身轴高度旋转，工件绕自身轴低速转动，这种运动轨迹的包络面就形成球面；
步骤四：开动机床试磨，试磨后零件的曲率半径与要求的不一致时，则再次调整α，α减小零件曲率半径增大，相反α增大半径减小，再行试磨，直至零件的曲率半径达到要求为止；
步骤五：在调整好α和两者中心以后，如铣出的表面不规则，则要调整磨轮轴线的高低.这可通过磨轮轴上的偏心轴套调节，直至机床主轴与磨轮轴线在一水平面上为止；
步骤六：之后再调整零件的磨削量，以保证零件加工后的中心厚度及精度要求，一般为±0.01mm；
步骤七：经过上述六个步骤的加工后便可以得到相对完整的半成品镜片，随后将该半成品镜片放入到流体箱中，随后往相中加入流体液，流体液是由水基溶液和切削颗粒组成，其中切削颗粒的直径在70～80μm；
步骤八：在镜片放入到流体箱内部后，流体液就会不断的从镜片表面快速流过，同时液体的性质可以使流体液与镜片表面的形状弧度相贴合，通过液体中的切削颗粒对镜片周边以及凹凸面进行磨削操作；
步骤九：在完成磨削操作后，取出镜片进行检测，符合标准后便可以进行后序加工，不符合标准则调整角度重复步骤八中的加工操作。
以上方案中，先采用传统的铣磨加工操作对光学镜片进行初次加工，将光学镜片打磨加工成所需的镜片形状，在完成光学镜片的初次打磨加工后，通过流磨法的方式对镜片进行二次加工，加强镜片在细节上的调整，提升镜片精度。
一个优选方案中，步骤一中，一种磨轮刃口的修整方法，包括如下步骤：
S1：修整磨轮时，用力要均匀，先用废旧金刚石磨轮修刮，然后用砂条修刮，用金刚石修刮以后就直接加工镜片，在此过程中必须用砂条把光滑的金刚石表面稍微砂毛一些，以提高效率；
S2：磨轮修整好以后，切削力会比修整前减小，容易烧镜片，所以要把机床手柄的压力稍微减少一些，光刀时间也相应延长一些，待加工一段时间后再慢慢恢复手柄压力和光刀时间；
S3：轮修整好以后，中心厚度、ΔH和中心点都会有所变化，所以必须提高0.2～0.3mm中心度，然后把ΔH和中心点调整好以后，再把中心厚度调整到要求尺寸。
以上方案中，保障刃口与镜面之间的贴合度。
一个优选方案中，铣磨加工的磨轮中径一般为透镜直径的3/4，约为透镜直径的70％，而曲率半径较大或加工平面零件时，只需超过透镜直径的一半。
以上方案中，当透镜表面特别陡峭时，例如在加工超半球的工件时，对磨轮的要求也很严格；而曲率半径较大或加工平面零件时，对磨轮中径要求相对来说就不那么严格，只要超过透镜直径的一半就可以了。
一个优选方案中，步骤三中，α为磨轮轴线倾角，DM为磨轮中径，R为被加工工件的曲率半径，r为磨轮端部刃口圆弧半径，O为磨轮轴与工件轴的交点，关系式：Sinα＝DM/2(R±r)，式中凸面取“+”号，凹面取“—”号。
以上方案中，球面半径的大小与两轴的夹角α有关，当磨轮选定后，中径Dm和端面圆弧半径r为定值，调节不同的α角，即可加工不同曲率半径R的球面。
一个优选方案中，步骤四中，在试磨中往往会出现内外凸包现象，其原因是由于磨轮刃口的中心没有与零件表面的旋转中心调至重合，只需将刃口与表面重合即可。
以上方案中，为消除此种疵病，在进行角度调整的同时，就要注意使两者中心重合，试磨零件按较清晰的螺纹状砂纹决定调整方向，其调整数量为凸包的直径一半，以后再重复调整，每调一次进刀量约0.3～O.4毫米，几次调整后凸包越来越小，则磨削时间越应缩短，最后至凸包基本消失为止。
一个优选方案中，步骤六中，磨削量是指在一个加工周期的时间内磨削总量的大小，即从开始铣磨到最后光刀表面的距离。
以上方案中，提升加工精度。
一个优选方案中，步骤七中，流体箱是一个密封箱体，箱体的内部设置有一个输出端和输入端，两组端口之间通过液体加速器连接，箱体内部的流体由输出端输出后，再有输入端进入，从而实现循环流动操作。
以上方案中，流体液在从输出端到输入端的过程中，通过液体加速器控制液体的流速的快慢，从而适用于不同的加工要求。
一个优选方案中，步骤八中，在进行流体磨削加工时，镜片两端的端点连接至中心点的中轴线需要与流体的流动方向需要处于平行状态，在此过程中利用液体的性质可以使流体液与镜片表面的形状弧度相贴合，这样不会出现磨削死角的问题。
以上方案中，流磨式的操作方法可以在整个镜面的形状基础上进行二次加工，该加工过程中不会改变镜片的整体形状弧度。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里所示出与描述的图例。
Claims (5)
1.一种光学镜片铣磨加工方法，其中，包括如下步骤：
步骤一：判断加工镜片表面的加工状态，如果是凸面，磨轮的内刃与镜片接触在内，用金刚石或砂条修刮磨轮的内刃口，凹面则修刮磨轮的外刃口；
步骤二：确定好加工镜片状态后将其水平放置在机床主轴上，通过夹具对其进行夹紧固定，而后将磨轮刃口对准镜片的一侧；
步骤三：将磨轮刃口对准工件顶点，磨轮轴线和工件轴线相交于O点，并且两轴夹轴夹角为α，磨具绕自身轴高度旋转，工件绕自身轴低速转动，这种运动轨迹的包络面就形成球面；
步骤四：开动机床试磨，试磨后零件的曲率半径与要求的不一致时，则再次调整α，α减小零件曲率半径增大，相反α增大半径减小，再行试磨，直至零件的曲率半径达到要求为止；
步骤五：在调整好α和两者中心以后，如铣出的表面不规则，则要调整磨轮轴线的高低．这可通过磨轮轴上的偏心轴套调节，直至机床主轴与磨轮轴线在一水平面上为止；
步骤六：之后再调整零件的磨削量，以保证零件加工后的中心厚度及精度要求，为±0.01mm；
步骤七：经过上述六个步骤的加工后便可以得到相对完整的半成品镜片，随后将该半成品镜片放入到流体箱中，随后往相中加入流体液，流体液是由水基溶液和切削颗粒组成，其中切削颗粒的直径在70~80μm；
步骤八：在镜片放入到流体箱内部后，流体液就会不断的从镜片表面快速流过，同时液体的性质可以使流体液与镜片表面的形状弧度相贴合，通过液体中的切削颗粒对镜片周边以及凹凸面进行磨削操作；
步骤九：在完成磨削操作后，取出镜片进行检测，符合标准后便可以进行后序加工，不符合标准则调整角度重复步骤八中的加工操作；
所述步骤一中，一种磨轮刃口的修整方法，包括如下步骤：
S1：修整磨轮时，用力要均匀，先用废旧金刚石磨轮修刮，然后用砂条修刮，用金刚石修刮以后就直接加工镜片，在此过程中必须用砂条把光滑的金刚石表面稍微砂毛一些，以提高效率；
S2：磨轮修整好以后，切削力会比修整前减小，容易烧镜片，所以要把机床手柄的压力稍微减少一些，光刀时间也相应延长一些，待加工一段时间后再慢慢恢复手柄压力和光刀时间；
S3： 轮修整好以后，中心厚度、ΔH和中心点都会有所变化，所以必须提高0.2~0.3mm中心度，然后把ΔH和中心点调整好以后，再把中心厚度调整到要求尺寸；
所述步骤七中，流体箱是一个密封箱体，箱体的内部设置有一个输出端和输入端，两组端口之间通过液体加速器连接，箱体内部的流体由输出端输出后，再有输入端进入，从而实现循环流动操作；
所述步骤八中，在进行流体磨削加工时，镜片两端的端点连接至中心点的中轴线需要与流体的流动方向需要处于平行状态，在此过程中利用液体的性质可以使流体液与镜片表面的形状弧度相贴合，这样不会出现磨削死角的问题。
2.如权利要求1所述的光学镜片铣磨加工方法，其中，所述铣磨加工的磨轮中径一般为透镜直径的3/4，约为透镜直径的70%，而曲率半径较大或加工平面零件时，只需超过透镜直径的一半。
3.如权利要求1所述的光学镜片铣磨加工方法，其中，所述步骤三中，α为磨轮轴线倾角，DM为磨轮中径， R为被加工工件的曲率半径，r为磨轮端部刃口圆弧半径，O为磨轮轴与工件轴的交点，关系式：Sinα=DM/2(R±r)，式中凸面取“+”号，凹面取“—”号。
4.如权利要求1所述的光学镜片铣磨加工方法，其中，所述步骤四中，在试磨中往往会出现内外凸包现象，其原因是由于磨轮刃口的中心没有与零件表面的旋转中心调至重合，只需将刃口与表面重合即可。
5.如权利要求1所述的光学镜片铣磨加工方法，其中，所述步骤六中，磨削量是指在一个加工周期的时间内磨削总量的大小，即从开始铣磨到最后光刀表面的距离。
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