CN1473687A - 一种光学镜片的研磨方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种对光学镜片、特别是非球面镜片进行研磨加工的方法及装置。它将被加工镜片紧固在夹具上，对应于夹具设置磨盘，磨盘上开设有直槽形或圆弧槽形或圆周槽形的成形槽，成形槽的截面轮廓与被加工镜片的曲面轮廓相对应；成形槽中注入研磨剂，镜片进入磨盘的成形槽，使夹具的轴线与成形槽的对称轴线相一致；对应于成形槽，磨盘与镜片相对的作直线往复运行，或圆弧往复运行，或圆周运转，同时镜片绕自身轴线自转并轴向进给，直至镜片表面轮廓与成形槽轮廓贴合，即完成镜片的研磨加工。本发明的加工方法及装置简便，制作成本低，完全可用于批量化、工业化规模生产，解决了光学仪器领域长期存在的一个难以加工非球面镜片的技术难题。

Description

一种光学镜片的研磨方法及装置
技术领域
本发明涉及一种对光学镜片、特别是非球面镜片进行研磨加工的方法及装置。
背景技术
光学仪器的功能在于拓展人眼的视觉能力，改变光线的自然走向。光学系统是光学仪器中的核心部分，由曲面透镜及平面镜片构成，这些透镜和镜片作为精密的光学零件须经研磨加工而成形。现有的用于加工曲面透镜的研磨方法为“对研”法，它是由一个(圆)球面的磨盘高速旋转与镜片的绕心摆转而形成，由于球面有无数根对称轴，所以采用“对研”，能较好地完成球面透镜加工的任务，这种良好的加工性能正是球面透镜长期被广泛应用的重要原因。但是，“对研”法对加工非球面镜片则是无能为力的。就光学系统的成像质量而言，球面透镜(镜片)在会聚和发散特性上并非是十分理想的，尚存在着一些不良的影响和因素，“球差”便是其中之一。相对球面透镜而言，非球面透镜的优点在于它置于光学系统的不同位置可以分别校正系统的球差，崎变、像散等像差，提高成像的清晰度；它能减少整个系统的零件数量，减少光能损耗；它还能缩小系统的尺寸，从而节省大量的材料和人工，在提高成像质量的同时降低成本。然而，非球面透镜的表面是一个高次曲面，通常只有一根对称轴，曲面各部分的曲率半径不等，因而无法象球面透镜那样用“对研”的方法加工。目前，虽已存在有一些非球面透镜的加工方法，如样板研磨法、仿形磨削法、模压法等，但这些加工方法不是加工效率太低，就是加工的设备过于昂贵，不能形成对非球面透镜的产业化生产和加工，使得高精度非球面光学镜片至今仍未被广泛地运用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种可适于各种对称曲面、尤其是适于非球面光学镜片进行研磨加工的方法及装置。
本发明研磨方法的技术方案为：被加工镜片紧固在夹具上，使它们对中，且被加工镜片和夹具能绕自身的轴线自转；对应于夹具设置磨盘，磨盘上开设有直槽形或圆弧槽形或圆周槽形的成形槽，成形槽的截面轮廓与被加工镜片的曲面轮廓相对应；成形槽中注入研磨剂，镜片进入磨盘的成形槽，使夹具的轴线与成形槽的对称轴线相一致；对应于成形槽，磨盘与镜片相对的作直线往复运行，或圆弧往复运行，或圆周运转，同时镜片绕自身轴线自转并轴向进给，由此来进行镜片与磨盘的对研，直至镜片表面轮廓与成形槽轮廓贴合，即完成镜片的研磨加工。
按上述方案，所述的成形槽的截面轮廓与被加工镜面的曲面轮廓可相同，或为超半曲面轮廓；所述夹具的轴线与成形槽的对称轴线重合；采用不同材质制成的成形槽和研磨剂，可以分别适于镜片的研磨和抛光。
本发明研磨装置的技术方案为：包括有磨盘和夹具，其不同之处在于磨盘上开设有与被加工镜片的曲面轮廓相对应的成形槽，夹具的轴线与成形槽的对称轴线相一致，磨盘与一旋转或往复驱动装置相连，夹具与进给装置相连接。
按上述方案，对应于磨盘的成形槽设置有修磨刀架，修磨刀架上安设有修磨刀具；所述的成形槽为直槽形或圆弧槽形或圆周槽形；所述的进给装置为旋转进给装置。
本发明的有益效果在于：1、提供了一种可靠、有效研磨加工非球面光学镜片的方法和装置：2、本发明的加工方法及装置简便，制作成本低，完全可用于批量化、工业化规模生产，解决了光学仪器领域长期存在的一个难以加工非球面镜片的技术难题；3、本发明也可用于制作球面镜片。
附图说明
图1为本发明装置的一个实施例结构图。
图2为本发明装置的第二个实施例结构图。
图3为本发明装置的第三个实施例结构图。
图4为本发明装置的第四个实施例结构图。
图5为本发明装置中成形槽的结构图。
图6为本发明装置中成形槽的另一个结构图。
具体实施方式
以下结合附图进一步详细说明本发明的实施例。
实施例1
如图1所示，为一种立式的研磨装置，包括有一圆盘形的磨盘2，机座架9，磨盘上端面开设有圆周形的成形槽1，成形槽的截面轮廓线可为抛物线形或其它具对称轴的高次曲线，成形槽可采用铸铁或铸铜制成，适于研磨，也可用沥青制成以用于镜片的抛光(超精研磨)，槽中布有条状或网状纹路，以增强研磨能力，磨盘的下端与一旋转驱动装置3相连，在磨盘的上方一侧安设有夹具4，夹具的前端固定有被加工镜片10，夹具的后端与一旋转进给装置5相连且该旋转进给装置的旋转轴线与成形槽轮廓的中心线(对称轴线)相重合，旋转夹具可设置2～4个并安装在一个翻转机构上，以便于加工时的轮换研磨，在磨盘上方另一侧对应设有修磨刀架7，修磨刀架前端安有修磨刀具6，修磨刀具的切削刃为成形切削刃，与成形槽的轮廓相吻合，修磨刀架的后端与一自动进给装置8相接，以便自动对成形槽进行修磨。由于磨盘立式安装，研磨加工时，可在成形槽中注满研磨液，来加工磨研镜片，可提高加工精度。本实施例可制成小型磨盘，如图5所示，其主要特点是成形槽1为内环孔式超半曲面轮廓，磨盘2高速旋转，研磨镜片10成形。也可制成成形槽1为外环式超半曲面轮廓，如图6所示，磨盘一侧安设修磨刀具6。
实施例2
如图2所示，为一种卧式的研磨装置，磨盘2的轴线水平安设，在磨盘的外周开设有圆周形的成形槽1，成形槽截面轮廓为超半曲面轮廓，磨盘的一侧与旋转驱动装置3相连，带动磨盘旋转，在磨盘外周一侧的机座架9上安设有夹具4，夹具的后端与一旋转装置5相连且夹具的旋转轴线与成形槽轮廓的中心线(对称轴线)相重合，在磨盘外周的另一侧安有修磨刀架7，修磨刀架的后端与一自动进给装置8相接，修磨刀架上安有修磨刀具6，修磨刀具为尖刀状，修磨时按固定的轮廓轨迹移动，本实施例的其它结构与上一实施例相同。
实施例3
如图3所示，包括有条形的磨盘2，磨盘上开设直槽形的成形槽1，成形槽的截面轮廓可为整个镜片曲面轮廓，或为超半曲面轮廓，磨盘的下方与一直线往复驱动装置3a相连，在磨盘的上方对应于成形槽安设夹具4，夹具与旋转进给装置5相接，以带动夹具自转，旋转夹具可设置2个，并与一翻转机构联接，整个装置都安设在机座架9上。
实施例4
如图4所示，它与第三个实施例的主要不同之处在于夹具4与平移进给机构5a相联，夹具本身不自转，其它部分结构与上一个实施例基本相同，它用于非回转面的镜片，如棱镜、柱面镜的研磨加工。

Claims (10)

1、一种光学镜片的研磨方法，其特征在于被加工镜片紧固在夹具上，使它们对中，且被加工镜片和夹具能绕自身的轴线自转；对应于夹具设置磨盘，磨盘上开设有直槽形或圆弧槽形或圆周槽形的成形槽，成形槽的截面轮廓与被加工镜片的曲面轮廓相对应；成形槽中注入研磨剂，镜片进入磨盘的成形槽，使夹具的轴线与成形槽的对称轴线相一致；对应于成形槽，磨盘与镜片相对的作直线往复运行，或圆弧往复运行，或圆周运转，同时镜片绕自身轴线自转并轴向进给，由此来进行镜片与磨盘的对研，直至镜片表面轮廓与成形槽轮廓贴合，即完成镜片的研磨加工。
2、一种光学镜片的研磨装置，包括有磨盘和夹具，其特征在于磨盘上开设有与被加工镜片的曲面轮廓相对应的成形槽，夹具的轴线与成形槽的对称轴线相一致，磨盘与一旋转或往复驱动装置相连，夹具与进给装置相连接。
3、按权利要求2所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于对应于磨盘的成形槽设置有修磨刀架，修磨刀架上安设有修磨刀具。
4、按权利要求2或3所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于所述的成形槽为直槽形或圆弧槽形或圆周槽形。
5、按权利要求2或3所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于所述的进给装置为旋转进给装置。
6、按权利要求5所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于夹具的后端与一旋转进给装置相连且该旋转进给装置的旋转轴线与成形槽轮廓的中心线相重合，旋转夹具设置2～4个并安装在一个翻转机构上。
7、按权利要求3所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于修磨刀架的后端与一自动进给装置(8)相接。
8、按权利要求2或3所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于具有一圆盘形的磨盘(2)，磨盘上端面开设有圆周形的成形槽(1)，成形槽可采用铸铁或铸铜或沥青制成，槽中布有条状或网状纹路，磨盘的下端与一旋转驱动装置(3)相连。
9、按权利要求2或3所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于在磨盘(2)的外周开设有圆周形的成形槽(1)。
10、按权利要求2或3所述的光学镜片的研磨装置，其特征在于包括有条形的磨盘(1)，磨盘上开设直槽形的成形槽(2)，成形槽的截面轮廓可为整个镜片曲面轮廓，或为超半曲面轮廓，磨盘的下方与一直线往复驱动装置(3)相连，在磨盘的上方对应于成形槽安设夹具(4)，夹具与旋转装置(5)相接，以带动夹具自转，旋转夹具可设置2个，并与一翻转机构联接，整个装置都安设在机座(9)上。
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