CN117863010A - 一种修正球面弯月透镜边厚差的夹具及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种修正球面弯月透镜边厚差的夹具及方法，弯月透镜位于夹具和研磨磨具之间，所述夹具为圆柱形，下表面为圆弧面，用于放置待加工的弯月透镜，夹具的上表面以圆心为起点，沿着中心径向设有依次向外均布的凹形点；该修正方法为通过使用压力头压住不同的凹形点，改变弯月透镜从中心至边缘区域被研磨磨具进行切削的速度，使得弯月透镜中心到边缘各区域有着不同的切削效果，进而改变整个弯月镜片的边厚差大小，直至边厚差达到0。本发明解决了现有技术中近似等厚弯月透镜在冷加工过程中，由于铣磨工序自身加工精度的限制，弯月透镜边厚差只能控制在一定范围内，在后续加工过程中无法获得高要求的中心偏合格的弯月透镜成品。
Description
技术领域
本发明涉及光学透镜冷加工技术领域，特别是涉及一种修正球面弯月透镜边厚差的夹具及方法。
背景技术
目前，单片球面透镜成品的冷加工过程需要依次包括铣磨、精磨、抛光和磨边等工序。在整个冷加工过程中，前一道工序需要严格控制透镜边厚差，通常的方法是提高铣磨工序的透镜边厚差要求，从而依次满足精磨、抛光和磨边的边厚差要求，以确保最后工序透镜磨边的边厚差符合要求。
其中，磨边的主要目的是加工出合格的透镜外径及中心偏。但对于近似等厚弯月透镜的中心偏，磨边只能加工出合格的外径，因为两面没有曲率差值，所以磨边的机械定心功能无法改变中心偏，而中心偏的大小取决于抛光成品的边厚差大小，抛光工序透镜边厚差的大小又取决于精磨工序透镜边厚差的大小。抛光工序主要是精修透镜外观和曲率，无法修正前道工序精磨的边厚差，因此只能通过提高精磨成品的边厚差要求，借助后道工序抛光来获得边厚差精度较高的抛光成品。
然而，目前要想获得高要求边厚差的精磨成品，只能通过提高前道铣磨工序的边厚差要求来实现。但铣磨工序由于其本身的加工精度限制，边厚差只能控制在一定范围内。同时在后工序的精磨和抛光过程中，由于边厚差的逐步偏离和扩大，磨边无法获得高要求的中心偏合格的透镜成品。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种在精磨工序中修正近似等厚弯月透镜边厚差的修正球面弯月透镜边厚差的夹具及方法，
技术方案：为实现上述目的，本发明所述的一种修正球面弯月透镜边厚差的夹具，所述弯月透镜位于夹具和研磨磨具之间，所述夹具为圆柱形，下表面为圆弧面，用于放置待加工的弯月透镜，夹具的上表面以圆心为起点，沿着中心径向设有依次向外均布的凹形点，通过使用压力头压住不同的凹形点，以改变弯月透镜从中心至边缘区域被研磨磨具进行切削的速度。
所述的凹形点为V形槽。
所述夹具的下表面为圆弧凹面，用于放置弯月透镜的凸面。
所述研磨磨具上表面为向外凸起的圆弧面，用于对弯月透镜的凹面进行研磨。
所述圆弧面表面附有金刚石加载层。
所述研磨磨具下端为可夹持的手柄。
本发明提供了一种应用于以上所述修正球面弯月透镜边厚差的夹具的修正方法，其中，所述夹具将待加工的弯月透镜固定在研磨磨具的研磨面上，弯月透镜的最高点与凹形点同侧，且最高点与凹形点在同一径向上；使用同一力度将压力头从外侧向内侧依次压住不同的凹形点，每压住一个凹形点时使用研磨工具对弯月透镜进行研磨，并记录每次研磨后弯月透镜的边厚差，直到弯月透镜边厚差等于小于设定的阈值，停止研磨。
所述压力头压住下一个凹形点时，弯月透镜进行研磨后的边厚差小于压力头压住上一个凹形点时研磨后弯月透镜的边厚差。
所述压力头压住不同凹形点时，对弯月透镜进行研磨的研磨工具上金刚石加载层的颗粒度不同。
所述压力头压住的凹形点越接近圆心时，研磨工具上金刚石加载层的颗粒度越小，当压力头压住的凹形点位于圆心时，使用的金刚石加载层为1500#或1800#金刚石丸片。
有益效果：本发明具有如下优点：1、本发明所述夹具配合研磨磨具使用，并通过所述修正方法使近似等厚的弯月透镜在精磨工序阶段完成边厚差的修正；
2、所述夹具结构简单，不仅能够起到固定弯月透镜的作用，同时能够将施加在其上表面的压力传递给匀速旋转的研磨磨具；
3、所述修正方法是在研磨磨具定速度旋转过程中，在夹具上不同凹形点位置施加压力，以改变弯月透镜原本对称受力的状态，此时弯月透镜从中心至边缘区域被研磨磨具进行切削的速度不同，使得弯月透镜中心到边缘各区域有着不同的切削效果，产生新的边厚差，从而抵消弯月镜片被精磨前的边厚差，最终逐步实现对弯月透镜边厚差的修正；
4、在精磨工序中，研磨磨具能够对弯月透镜的凹面进一步研磨，获得的精磨成品不仅满足边厚差的要求，同时也满足抛光前对透镜厚度、光圈、面型、外观的要求，该精磨成品通过后续抛光、磨边工序的处理，最终能够获得高要求中心偏的弯月透镜成品。
附图说明
图1为夹具结构示意图；
图2为压力头压住夹具，使用研磨工具对弯月透镜进行研磨的结构示意图；
图3为待加工弯月透镜结构示意图；
图4为对待加工弯月透镜第一次研磨结构示意图；
图5为第一次研磨后弯月透镜结构示意图；
图6为对第一次研磨后弯月透镜进行第二次研磨结构示意图；
图7为第二次研磨后弯月透镜结构示意图；
图8为对第二次研磨后弯月透镜进行第三次研磨结构示意图；
图9为第三次研磨后弯月透镜结构示意图；
图10为对第三次研磨后弯月透镜进行第四次研磨结构示意图；
图11为第四次研磨后弯月透镜结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明的技术方案作详细说明。
如图1所示，本发明所述的一种修正球面弯月透镜边厚差的夹具，弯月透镜2位于夹具1和研磨工具3之间。其中夹具1为圆柱形，下表面为圆弧凹面，用于放置待加工弯月透镜2的凸面，夹具1的上表面以圆心为起点，沿着中心径向设有依次向外均布的四组凹形点(D1、D2、D3、D4)，每组凹形点均为V形槽。夹具的材料为金属，优选为不锈钢。
弯月透镜2凸面与夹具1圆弧凹面之间设有黑皮，黑皮能够保护弯月透镜2的表面不被刮花，同时也能够增加弯月透镜2凸面与夹具1圆弧凹面之间的摩擦力。其中夹具1圆弧凹面的曲率等于弯月透镜2凸面曲率加上黑皮的厚度。
研磨磨具3下端为可夹持的手柄，研磨磨3的上表面为向外凸起的圆弧面，用于对弯月透镜2的凹面进行研磨，同时圆弧面附有金刚石加载层。研磨磨具3的材料为金属，优选为铸铁。
如图2所示，在使用夹具1进行球面弯月透镜2边厚差修正的过程中，压力头4的针尖会使用同一力度依次对D4、D3、D2、D1凹形点施加压力。同一力度施加压力有利于确定每次调整凹形点后，弯月透镜2边厚差的改变量，利于在后续研磨过程确定选定某一凹形点施加压力时弯月透镜2研磨的时间，使得研磨过程中产生的新边厚差刚好抵消弯月透镜2研磨前的边厚差。
由于夹具1、弯月透镜2和研磨磨具3紧密贴合，研磨磨具3是一个绕中心轴匀速旋转的质量分布均匀的物体，因此在压力头4针尖对不同凹形点施加的压力时，能够改变弯月透镜2原本对称受力的状态，弯月透镜2从中心至边缘区域被研磨磨具3进行切削的速度不同，即受到压力越大的区域被研磨磨具3切削的量就越大，这就使得弯月透镜2中心到边缘各区域有着不同的切削效果，因此本方案可以在逐步调整施加压力的凹形点过程中，改变弯月透镜2各区域被切削量的多少，来改变弯月透镜2的边厚差，进而达到修正边厚差的目的。
具体的修正球面弯月透镜边厚差的方法如下：
(1)如图3所示，首先测量待加工弯月透镜2最大边厚差L1和最小边厚差L2，并标出产生最大边厚差和最小边厚差的最高点及最低点，利用夹具1将待加工的弯月透镜2固定在研磨磨具3的研磨面上，并使弯月透镜2的最高点与凹形点同侧，且最高点与凹形点在同一径向上，将压力头4针尖压住D4凹形点。如图4所示，根据最大边厚差L1和最小边厚差L2的差值，设定第一次研磨时间，启动机器带动研磨磨具3绕轴旋转，从而对弯月透镜2的凹面进行研磨。在该工序中研磨面上金刚石加载层需要有较大的切削力，选用1000#金刚石丸片，以便快速达到修正弯月透镜2边厚差的效果。
(2)如图5所示，测量第一次研磨后弯月透镜2.1最大边厚差L3和最小边厚差L4，并标出产生最大边厚差和最小边厚差的最高点及最低点，利用夹具1将第一次研磨后弯月透镜2固定在研磨磨具3的研磨面上，并使第一次研磨后弯月透镜2的最高点与凹形点同侧，且最高点与凹形点在同一径向上，将压力头4针尖压住D3凹形点。如图6所示，根据最大边厚差L3和最小边厚差L4的差值，设定第二次研磨时间，启动机器带动研磨磨具3绕轴旋转，从而对第一次研磨后弯月透镜2的凹面进行研磨。在该工序中研磨面上金刚石加载层需要有较大的切削力，且研磨效果较上一工序要求更高，所以选用1200#或1000#金刚石丸片。
(3)如图7所示，测量第二次研磨后弯月透镜2.2最大边厚差L5和最小边厚差L6，并标出产生最大边厚差和最小边厚差的最高点及最低点，利用夹具1将第二次研磨后弯月透镜2固定在研磨磨具3的研磨面上，并使第二次研磨后弯月透镜2的最高点与凹形点同侧，且最高点与凹形点在同一径向上，将压力头4针尖压住D2凹形点。如图8所示，根据最最大边厚差L5和最小边厚差L6的差值，设定第三次研磨时间，启动机器带动研磨磨具3绕轴旋转，从而对第二次研磨后弯月透镜2的凹面进行研磨。在该工序中研磨面上金刚石加载层需要有较小的切削力，且研磨效果较上一工序要求更高，所以选用1500#金刚石丸片。
(4)如图9所示，测量第三次研磨后弯月透镜2.3最大边厚差L7和最小边厚差L8，并标出产生最大边厚差和最小边厚差的最高点及最低点，利用夹具1将第三次研磨后弯月透镜2固定在研磨磨具3的研磨面上，并使第三次研磨后弯月透镜2的最高点与凹形点同侧，且最高点与凹形点在同一径向上，将压力头4针尖压住D1凹形点。如图10所示，根据最大边厚差L7和最小边厚差L9的差值，设定第四次研磨时间，启动机器带动研磨磨具3绕轴旋转，从而对第三次研磨后弯月透镜2的凹面进行研磨。在该工序中研磨面上金刚石加载层需要有较小的切削力，且透镜的光圈、面型、外观、厚度需要完全满足透镜抛光前的要求，所以加载层选用1500#或1800#金刚石丸片。
(5)如图11所示，测量第四次研磨后弯月透镜2.4最大边厚差L9和最小边厚差L10，当最大边厚差L9和最小边厚差L10的差值接近于0时，该透镜研磨完成，若不接近于0，将压力头4针尖压住D2凹形点继续修正弯月透镜2.4边厚差，接着将压力头4针尖压住D1凹形点修正弯月透镜2.4的面型、外观、厚度，直至符合要求。
在研磨过程中，弯月透镜2边厚差的改变关透镜其它参数要求的改变，因此需要分步骤逐次降低边厚差差值。在修正过程中，压力头4的顶针离夹具1的中心越远，弯月透镜2的边缘最高点和最低点区域的受力差异就越明显。研磨磨具3在旋转过程中，对弯月透镜2的边缘最高点进行切削的速度就越快后续的加工步骤会依次减小边厚差，并同步逐步提升透镜的厚度、光圈、面型和外观要求。
Claims (10)
1.一种修正球面弯月透镜边厚差的夹具，所述弯月透镜(2)位于夹具(1)和研磨磨具(3)之间，其特征在于，所述夹具(1)为圆柱形，下表面为圆弧面，用于放置待加工的弯月透镜(2)，夹具(1)的上表面以圆心为起点，沿着中心径向设有依次向外均布的凹形点，通过使用压力头(4)压住不同的凹形点，以改变弯月透镜(2)从中心至边缘区域被研磨磨具(3)进行切削的速度。
2.根据权利要求1所述的修正球面弯月透镜边厚差的夹具，其特征在于，所述的凹形点为V形槽。
3.根据权利要求1所述的修正球面弯月透镜边厚差的夹具，其特征在于，所述夹具(1)的下表面为圆弧凹面，用于放置弯月透镜(2)的凸面。
4.根据权利要求3所述的修正球面弯月透镜边厚差的夹具，其特征在于，所述研磨磨具(3)上表面为向外凸起的圆弧面，用于对弯月透镜(2)的凹面进行研磨。
5.根据权利要求4所述的修正球面弯月透镜边厚差的夹具，其特征在于，所述圆弧面表面附有金刚石加载层。
6.根据权利要求1所述的修正球面弯月透镜边厚差的夹具，其特征在于，所述研磨磨具(3)下端为可夹持的手柄。
7.一种应用于权利要求1所述修正球面弯月透镜边厚差的方法，其特征在于，所述夹具(1)将待加工的弯月透镜(2)固定在研磨磨具(3)的研磨面上，弯月透镜(2)的最高点与凹形点同侧，且最高点与凹形点在同一径向上；使用同一力度将压力头(4)从外侧向内侧依次压住不同的凹形点，每压住一个凹形点时使用研磨工具对弯月透镜(2)进行研磨，并记录每次研磨后弯月透镜(2)的边厚差，直到弯月透镜(2)边厚差等于小于设定的阈值，停止研磨。
8.根据权利要求7所述的修正球面弯月透镜边厚差的方法，其特征在于，所述压力头(4)压住下一个凹形点时，弯月透镜(2)进行研磨后的边厚差小于压力头(4)压住上一个凹形点时研磨后弯月透镜(2)的边厚差。
9.根据权利要求7所述的修正球面弯月透镜边厚差的方法，其特征在于，所述压力头(4)压住不同凹形点时，对弯月透镜(2)进行研磨的研磨工具上金刚石加载层的颗粒度不同。
10.根据权利要求7所述的修正球面弯月透镜(2)边厚差的方法，其特征在于，所述压力头(4)压住的凹形点越接近圆心时，研磨工具上金刚石加载层的颗粒度越小；当压力头(4)压住的凹形点位于圆心时，使用的金刚石加载层为1500#或1800#金刚石丸片。
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