CN113927407A - 适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,包括两个加工夹具,每个所述加工夹具包括带弧面的夹具本体,所述夹具本体在弧面上设有三个圆心位于同一圆周面上的凹槽,其中一个加工夹具对应凹槽的内凹面为平面,另一个加工夹具对应凹槽的内凹面为弧面。本发明还公开了采用上述加工装置进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法。本发明可直接进行多片柱形透镜毛坯的精磨加工,从而在满足精磨成品所需的厚度,曲率半径和外观下省掉了铣磨工序,降低了生产成本;由于可一次性加工多只透镜毛坯,加工产出数量成倍提高,大大提高了生产效率;并且在透镜精磨过程中半径,厚度变化较单片加工变化频率低,修复相对简单,从而保证了成品品质。

Description

适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置及加工方法
技术领域
本发明涉及一种适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,还涉及采用上述加工装置进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法。
背景技术
目前冷加工透镜成品的加工方法是采用铣磨、精磨、抛光、磨边工序依次加工后得到透镜成品,虽然上述加工方法步骤多、成本高、效率低,但原因是因为现有精磨模具无法直接对透镜毛坯进行精磨,只能针对有弧形的镜片进行精磨,因此需要在精磨前对透镜毛坯进行铣磨。而且现有精磨模具无法实现多片镜片的精磨。
发明内容
发明目的:本发明的其中一个目的是提供一种无需铣磨、直接可将透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置;本发明另一个目的是提供采用上述加工装置进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法。
技术方案:本发明所述的适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,包括两个加工夹具,每个所述加工夹具包括带弧面的夹具本体,所述夹具本体在弧面上设有三个圆心位于同一圆周面上的凹槽,其中一个加工夹具对应凹槽的内凹面为平面,内凹面为平面的凹槽用于放置透镜毛坯,另一个加工夹具对应凹槽的内凹面为弧面,内凹面为弧面的凹槽用于放置其中一个面已精磨完成的精磨半成品。
其中,所述凹槽内设有塑料环形圈,环形圈通过胶水固定在凹槽的内侧壁上。环形圈对透镜边缘产生阻挡作用,从而限定透镜前后左右方向的移动,环形圈耐磨性好,能够把透镜限定在凹槽内,即环形圈的作用是固定放置在夹具本体凹槽内的透镜。
其中,三个凹槽的深度一致,凹槽的深度是以加工夹具的弧形曲面为基准。
其中,还包括至少一个精磨模具,每个精磨模具包括顶部开口的弧形凹槽以及用于与外部旋转轴固定连接的手柄。
其中,所述精磨模具弧形工作面的曲率与精磨成品对应面的曲率一致。
采用上述加工装置进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法,包括如下步骤:
(1)基于透镜成品对透镜中心厚度和曲率半径的要求反推出精磨成品对透镜中心厚度和曲率半径的要求;基于精磨成品对透镜对应面的中心厚度和曲率半径要求设计对应加工夹具的尺寸参数,包括加工夹具弧面的曲率、凹槽的尺寸和凹槽的排布关系;
(2)加工夹具弧面的曲率:加工时,凹槽内放置有阻力布;夹具本体弧面的曲率半径R3+阻力布的厚度=透镜精磨成品对应面的曲率半径R1/R2(透镜待加工面的曲率数值是确定的,且与夹具本体的曲率是以一个圆心为基准,即夹具本体的弧面与待加工面完成加工后弧面为同心圆);凹槽的尺寸:凹槽的内径为透镜的直径与环形圈的厚度之和;凹槽的排布关系:三个凹槽均匀分布在夹具本体弧面上,三个凹槽中心线与夹具本体中心线的夹角相等;夹具本体上三个均布凹槽的相邻部分必须有一定间隔的最小距离,以便放进夹具本体凹槽里的三个透镜边缘不会发生碰触,此时放进夹具本体凹槽里的三个环形圈相邻边缘不会碰触,同时夹具本体上的三个凹槽的相邻部分距离所形成的壁厚,也需要保证壁的强度,通常夹具本体的凹槽相邻距离要大于最小距离,也就是要保证壁厚的强度,预防在使用过程中变形,影响凹槽的位置精度;
(3)对透镜毛坯进行第一面加工,将三片透镜毛坯分别放置在加工夹具I的三个凹槽内,装有透镜毛坯的加工夹具I被下摆机压力头压在精磨模具上,该精磨模具弧形工作面的曲率基于精磨成品对应面的曲率要求进行调整,加工夹具I在高速旋转的精磨模具的带动下被动转动;
(4)加工完透镜毛坯其中一个面后得到精磨半成品,加工透镜毛坯另一个面,将三片精磨半成品分别放置在加工夹具II的三个凹槽内,装有精磨半成品的加工夹具II被下摆机压力头压在精磨模具上,该精磨模具弧形工作面的曲率基于精磨成品对应面的曲率要求进行调整,加工夹具II在高速旋转的精磨模具的带动下被动转动;得到精磨成品。
其中,步骤(3)和步骤(4)中,压在加工夹具上的压力为0.5~10公斤,精磨模具的转速为800~3500转/分。
其中,步骤(3)和步骤(4)中,精磨模具的直径与加工夹具的直径比为1.5:1。
其中,步骤(3)和步骤(4)中,精磨模具中弧形工作面的曲率是基于精磨成品对应面的曲率而定,采用对应曲率的精磨模具加工3~5s后,停止加工,将透镜取出,对其加工面的曲率进行测量,如果满足要求,则进入下一步骤,如果不满足要求,则采用修整模具弧形工作面对精磨模具弧形工作面的曲率进行修整,修整模具弧形工作面的曲率与精磨成品对应面曲率相同,修整模具弧形工作面口径大于精磨模具弧形工作面的口径。
有益效果:相比于现有技术,本发明显著的优点为:本发明可直接进行多片柱形透镜毛坯的精磨加工,从而在满足精磨成品所需的厚度,曲率半径和外观下省掉了铣磨工序,降低了生产成本;由于可一次性加工多只透镜毛坯,加工产出数量成倍提高,大大提高了生产效率;并且在透镜精磨过程中半径,厚度变化较单片加工变化频率低,修复相对简单,从而保证了成品品质。
附图说明
图1为加工夹具I的结构示意图;
图2为加工夹具的俯视图;
图3为采用加工夹具I得到精磨半成品的结构示意图;
图4为加工夹具II的结构示意图;
图5为采用加工夹具II得到精磨成品的结构示意图;
图6为装有透镜毛坯的加工夹具I放置在精磨模具中的结构示意图;
图7为其中一面加工后的结构示意图;
图8为装有精磨半成品的加工夹具II放置在精磨模具中的结构示意图;
图9为两面均加工后的结构示意图。
具体实施方式
如图1~5所示,本发明适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,包括两个加工夹具,分别为加工夹具I1和加工夹具II8;每个加工夹具包括带弧面的夹具本体11,夹具本体11在弧面上设有三个圆心位于同一圆周面上的凹槽10,其中加工夹具I1对应凹槽的内凹面7为平面,内凹面7为平面的凹槽10用于放置透镜毛坯100,加工夹具II对应凹槽的内凹面6为弧面,内凹面6为弧面的凹槽10用于放置其中一个面已精磨完成的精磨半成品90。
加工夹具采用金属或塑料制备而成,具有呈球形的球缺弧面,顶部设有多个凹槽,凹槽的圆心均匀分布在弧形表面,凹槽处的曲率面与球缺的曲率面是一致的,保证三个凹槽分布的均匀性。
其中,凹槽10内设有塑料环形圈2,环形圈2通过胶水固定在凹槽10的内侧壁上。环形圈2对凹槽内透镜边缘产生阻挡作用,从而限定透镜前后左右方向的移动,环形圈2耐磨性好,能够把透镜限定在凹槽10内,即环形圈2的作用是固定放置在夹具本体11凹槽10内的透镜。三个凹槽10的深度一致,凹槽10的深度是以加工夹具的弧形曲面为基准。
本发明适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置还包括至少一个精磨模具9,每个精磨模具9包括顶部开口的弧形凹槽4以及用于与外部旋转轴固定连接的手柄5。精磨模具9弧形工作面4的曲率与精磨成品对应面的曲率一致。精磨模具9弧形工作面4采用金属材料制备而成,弧形工作面4上铺设有金刚石层。
加工时,透镜厚度的调整是基于精磨时间控制的,透镜对应面曲率半径是基于精磨模具的曲率半径控制的。把精磨模具9的手柄5通过治具固定到机器主轴上,把透镜毛坯放置在加工夹具上,然后将加工夹具放置到精磨模具9的弧形工作面4上,调整机器参数,启动机器加工,机器启动会自动导管喷射液体到精磨模具9弧形工作面4上,通过高速旋转的精磨模具9与被动旋转的透镜毛坯4加工面的相对运动,产生切削作用,获得透镜毛坯对应弧面的加工要求。
采用上述加工装置进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法,具体包括如下步骤:
(1)基于透镜成品对透镜中心厚度和曲率半径的要求反推出精磨成品对透镜中心厚度和曲率半径的要求;基于精磨成品对透镜对应面的中心厚度和曲率半径要求设计对应加工夹具的尺寸参数,包括加工夹具弧面的曲率、凹槽的尺寸和凹槽的排布关系;
(2)加工夹具弧面的曲率:加工时,凹槽10内放置有阻力布3,阻力布3的外径略小于凹槽10的内径,放置在凹槽10中;夹具本体11弧面的曲率半径R3+阻力布3的厚度=透镜精磨成品对应面的曲率半径R1/R2(透镜待加工面对应的曲率半径是确定的,且与夹具本体的曲率是以一个圆心为基准,即夹具本体的弧面与待加工面完成加工后得到的弧面为同心圆);凹槽的尺寸:凹槽的内径为透镜的直径与环形圈的厚度之和;凹槽的排布关系:三个凹槽均匀分布在夹具本体弧面上,三个凹槽中心线与夹具本体中心线的夹角相等;夹具本体上三个均布凹槽的相邻部分必须有一定间隔的最小距离,以便放进夹具本体凹槽里的三个透镜边缘不会发生碰触,此时放进夹具本体凹槽里的三个环形圈相邻边缘不会碰触,同时夹具本体上的三个凹槽的相邻部分距离所形成的壁厚,也需要保证壁的强度,通常夹具本体的凹槽相邻距离要大于最小距离,也就是要保证壁厚的强度,预防在使用过程中变形,影响凹槽的位置精度;
(3)如图6~7所示,对透镜毛坯进行第一面加工,将三片透镜毛坯100分别放置在加工夹具I1的三个凹槽10内,装有透镜毛坯100的加工夹具I1被下摆机压力头压在精磨模具9上,该精磨模具9弧形工作面4的曲率基于精磨成品对应面的曲率R1要求进行调整,加工夹具I1在高速旋转的精磨模具9的带动下被动转动;其中,精磨模具9的直径与加工夹具的直径比为1.5:1,转速1800转/分,加载到加工夹具上的压力1公斤;精磨模具中弧形工作面4的曲率是基于精磨成品对应面的曲率R1而定,采用对应曲率的精磨模具加工3~5s后,停止加工,将透镜取出,对其加工面的曲率R1进行测量,如果满足要求,则进入下一步骤,如果不满足要求,则采用修整模具弧形工作面对精磨模具弧形工作面的曲率进行修整,修整模具弧形工作面的曲率与精磨成品对应面曲率R1相同;
(4)如图8~9所示,加工完透镜毛坯其中一个面后得到精磨半成品90,加工透镜毛坯另一个面,将三片精磨半成品90分别放置在加工夹具II8的三个凹槽10内,装有精磨半成品90的加工夹具II8被下摆机压力头压在精磨模具9上,该精磨模具9弧形工作面4的曲率基于精磨成品对应面的曲率R2要求进行调整,加工夹具II8在高速旋转的精磨模具9的带动下被动转动;得到精磨成品80,精磨成品80上下两个弧形曲面的曲率半径一致;其中,精磨模具9的直径与加工夹具的直径比为1.5:1,转速1800转/分,加载到加工夹具上的压力1公斤;精磨模具中弧形工作面4的曲率是基于精磨成品对应面的曲率R2而定,采用对应曲率的精磨模具加工3~5s后,停止加工,将透镜取出,对其加工面的曲率R2进行测量,如果满足要求,则进入下一步骤,如果不满足要求,则采用修整模具弧形工作面对精磨模具弧形工作面的曲率进行修整,修整模具弧形工作面的曲率与精磨成品对应面曲率R2相同,修整模具弧形工作面口径大于精磨模具弧形工作面的口径。

Claims (9)

1.适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,其特征在于:包括两个加工夹具,每个所述加工夹具包括带弧面的夹具本体,所述夹具本体在弧面上设有三个圆心位于同一圆周面上的凹槽,其中一个加工夹具对应凹槽的内凹面为平面,另一个加工夹具对应凹槽的内凹面为弧面。
2.根据权利要求1所述的适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,其特征在于:所述凹槽内设有塑料环形圈,环形圈通过胶水固定在凹槽的内侧壁上。
3.根据权利要求1所述的适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,其特征在于:三个凹槽的深度一致,凹槽的深度是以加工夹具的弧形曲面为基准。
4.根据权利要求1所述的适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,其特征在于:还包括至少一个精磨模具,每个精磨模具包括顶部开口的弧形凹槽以及用于与外部旋转轴固定连接的手柄。
5.根据权利要求4所述的适用于多片透镜毛坯加工成精磨成品的加工装置,其特征在于:所述精磨模具弧形工作面的曲率与精磨成品对应面的曲率一致。
6.采用权利要求1所述的加工装置进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)基于透镜成品对透镜中心厚度和曲率半径的要求反推出精磨成品对透镜中心厚度和曲率半径的要求;基于精磨成品对透镜对应面的中心厚度和曲率半径要求设计对应加工夹具的尺寸参数,包括加工夹具弧面的曲率、凹槽的尺寸和凹槽的排布关系;
(2)加工夹具弧面的曲率:加工时,凹槽内放置有阻力布;夹具本体弧面的曲率半径R3+阻力布的厚度=透镜精磨成品对应面的曲率半径R1/R2(同心圆关系);凹槽的尺寸:凹槽的内径为透镜的直径与环形圈的厚度之和;凹槽的排布关系:三个凹槽均匀分布在夹具本体弧面上,三个凹槽中心线与夹具本体中心线的夹角相等;
(3)对透镜毛坯进行第一面加工,将三片透镜毛坯分别放置在加工夹具I的三个凹槽内,装有透镜毛坯的加工夹具I被下摆机压力头压在精磨模具上,该精磨模具弧形工作面的曲率基于精磨成品对应面的曲率要求进行调整,加工夹具I在高速旋转的精磨模具的带动下被动转动;
(4)加工完透镜毛坯其中一个面后得到精磨半成品,加工透镜毛坯另一个面,将三片精磨半成品分别放置在加工夹具II的三个凹槽内,装有精磨半成品的加工夹具II被下摆机压力头压在精磨模具上,该精磨模具弧形工作面的曲率基于精磨成品对应面的曲率要求进行调整,加工夹具II在高速旋转的精磨模具的带动下被动转动;得到精磨成品。
7.根据权利要求6所述的进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法,其特征在于:步骤(3)和步骤(4)中,压在加工夹具上的压力为0.5~10公斤,精磨模具的转速为800~3500转/分。
8.根据权利要求6所述的进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法,其特征在于:步骤(3)和步骤(4)中,精磨模具的直径与加工夹具的直径比为1.5:1。
9.根据权利要求6所述的进行多片透镜毛坯加工成精磨成品的方法,其特征在于:步骤(3)和步骤(4)中,精磨模具中弧形工作面的曲率是基于精磨成品对应面的曲率而定,采用对应曲率的精磨模具加工3~5s后,停止加工,将透镜取出,对其加工面的曲率进行测量,如果满足要求,则进入下一步骤,如果不满足要求,则采用修整模具弧形工作面对精磨模具弧形工作面的曲率进行修整,修整模具弧形工作面的曲率与精磨成品对应面曲率相同,修整模具弧形工作面口径大于精磨模具弧形工作面的口径。
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