CN201505849U - 镜片边缘厚度调整装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种镜片边缘厚度调整装置，该装置包括上、下基座(1、2)，其特征在于所述上、下基座(1、2)相向设置，且两者间设置弹性体(3)，所述上、下基座通过可调紧固螺栓(4)周向固定并形成可调整的夹角。该装置可以实现任意角度的楔形角度的调整，从而实现边缘厚度差别的要求，大大节省了工具费用，同时提高了ETV的精确度。

Description

镜片边缘厚度调整装置

技术领域

本发明属于光学冷加工技术领域中的表面成型零件铣磨工艺技术，涉及零件铣磨的边缘厚度调整技术，具体涉及一种镜片边缘厚度调整装置。

背景技术

在光学加工领域，一般对于要求具有一定边缘厚度变化和角度要求的零件时，多采用传统的铣磨方法和夹具或者专门的边缘厚度变化铣磨盘。边缘厚度变化(Edge Thickness Variation，ETV)，也称为边缘厚度差(EdgeThickness Difference，ETD)，表示透镜镜片的最大厚度变化，如图1所示，圆形镜片产品的边缘厚度差别为ETV，由于边缘厚度差异形成的楔形角度为θ。传统的铣磨加工工艺如图2，先根据要加工零件的ETV形成的楔形角度值和面型，加工成相应的具有相同倾斜角度的产品夹模或固定工具，即图中ETV基座12的上端部分，通过ETV基座12的上端部分与未加工的零件装卡固定后通过铣磨磨头11进行铣磨，形成加工后的零件81，达到需要的角度值和边缘厚度变化要求。另外现有技术中还采用专门的ETV盘来固定未加工零件，如图3，该工序常常需要首先进行古典细磨的方式加工。

古典细磨法先选择角度值相同的铝盘13，再加热平台上加热，在盘上面涂布粘结胶如蜂蜡14，蜡融化后，把零件8放在加热铝盘13上压实，取下盘自然冷却，或者风冷，然后使用古典细磨方式，把零件磨到细磨平面，就可以得到需要的表面。

以上两种方法都存在边缘厚度变化ETV不稳定，而且达到的产品精度不高，工时长和表面质量不稳定等缺点。尤其是使用专门的ETV盘，造成工序更为繁琐复杂耗时。

当需要很多不同边缘厚度变化的零件或楔形角度不同的零件时，现有技术中不同楔形角度的零件都需要准备至少一套铣磨夹具和专用工具盘。对于精密加工光学元件，角度误差要求相当小，而且要满足不同的加工要求，要准备这些不同角度的铣磨夹具和专用ETV盘，需要专门进行制备，需要较多的存储空间，需要专门进行整理、摆放和管理，浪费较多的人力财力；而且由于固定夹具的角度不可调，其精确度收到极大限制，导致了零件ETV的精确值无法实现，造成产品不能满足高精度要求和产品的一致性。另外制造特别角度的夹具也需要时间，大大降低了生产效率。

发明内容

本发明目的在于提供一种镜片铣磨工序中的镜片边缘厚度调整装置，该装置解决了现有技术中需要制备边缘厚度变化的零件时常常产生的边缘厚度变化不稳定，达到的产品精度不高，工时长和表面质量不稳定，而且需要制备特定的铣磨工具等问题。

为了解决现有技术中的这些问题，本发明提供的技术方案是：

一种镜片边缘厚度调整装置，包括上、下基座，其特征在于所述上、下基座相向设置，且两者间设置弹性体，所述上、下基座通过可调紧固螺栓周向固定并形成可调整的夹角。

优选的，所述下基座装配在铣磨设备的下轴上，所述下基座下端外侧套设O型密封圈密封。

优选的，所述上、下基座间开设嵌入槽，所述弹性体设置在嵌入槽内；所述弹性体选自可调整橡胶圈。

优选的，所述上基座上端设置夹持底座，所述夹持底座上端放置被加工镜片，所述夹持底座和被加工镜片外侧套设夹具圈。

优选的，所述铣磨设备下轴、上、下基座、夹持底座轴向设置相互连通的真空吸附通道，所述真空吸附通道与铣磨设备的抽真空装置连接。

优选的，所述夹持底座的真空吸附通道内径r小于镜片直径D，所述夹具圈的内径R稍大于镜片直径D。

优选的，所述夹持底座的真空吸附通道内径r控制在70％D≤r＜D；所述夹具圈的内径R控制D＜R≤D+0.02mm。

优选的，所述下基座水平设置，所述上基座与下基座由可调紧固螺栓形成夹角，所述被加工镜片上方设置与下基座平行的水平铣磨磨头。

本发明的装置在使用时，可以按照以下步骤进行：

(1)在铣磨设备下轴上装备下基座，所述下基座上设置弹性体，并通过可调紧固螺栓装配上下基座；

(2)根据镜片边缘厚度差要求调整上下基座的夹角；

(3)在上基座上端装配夹持底座，所述夹持底座上放置被加工镜片；所述夹持底座和被加工镜片套设夹具圈固定；

(4)启动铣磨设备下轴真空吸附被加工镜片并旋转运动；启动铣磨磨头水平反向运动与镜片接触加工。

所述方法中步骤调整上下基座的夹角是通过旋紧或旋松上下基座的可调紧固螺栓来完成的。

本装置通过调节可调紧固螺栓和弹性体弹性释放，使上下基座实现一定夹角，导致和基座固定的未加工零件实现了所需的ETV角度，通过始终是水平的铣磨磨头进行铣磨，可以在产品上就实现了铣磨加工面水平，但固定未加工零件的固定面具有一定角度的ETV产品。

相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

1.本装置为克服现有工艺的缺陷，设计了边缘厚度调整装置，并改进了铣磨工艺，将铣磨的零件夹具设计成可调整角度的边缘厚度调整装置，光学零件装在可调整ETV角度的边缘厚度调整装置上，可根据需要，来调整相应的角度，并且可根据不同零件的直径来选择不同的夹具圈进行配套，大大节省了工具费用，同时提高了ETV的精确度。

2、本装置加工中铣磨磨头作水平旋转运动，通过调整上下基座的夹角角度，使得和基座固定的零件实现了ETV的加工要求。在工艺中，加工时基座和铣磨磨头作相反方向的旋转运动，进给量要小，避免太大的切削量造成抖动，避免轴向力过大导致可调橡胶圈出现弹性压缩对调整的角度产生影响，引起角度误差。另外本发明的工艺中通过调整磨头和被加工光学元件的位置，避免出现凸包的现象。

3、本装置中不需要特别制作特定夹角的夹具底座，使用现有的夹具圈，只用设计可调夹具上下基座就可以实现任意角度的调节，节省了研究开发费用和生产加工时的成本。采用该装置，相对于现有技术多种特定角度的夹具，降低相关工具制造成本的同时，减少定制夹具、保养工具、生产寻找工具等环节的时间，优化工具准备的流程，提高了生产效率。

4、本发明的装置中通过对上下基座夹角的调整，实现加工零件边厚差ETV和角度的要求，实现了ETV角度的调节，从而实现了ETV的加工时可调性，在生产实践中证实该工艺大大提高了铣磨零件的ETV精确度，为小角度区间零件(如1’～3’或6’～7’)的加工提供了基本保证。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

图1为光学镜片边缘厚度差的原理示意图；

图2为现有技术中铣磨加工的铣磨夹具结构示意图；

图3为现有技术中铣磨加工的专用ETV模具结构示意图；

图4为本发明实施例边缘厚度调整装置的结构示意图；

图5为本发明实施例边缘厚度调整装置的结构爆炸图；

图6为本发明实施例边缘厚度调整装置的组装状态示意图；其中为未调整角度；

图7为本发明实施例边缘厚度调整装置的组装状态示意图；其中为已调整角度，角度为θ；

图8为本发明实施例边缘厚度调整装置的可调紧固螺栓分布图；

图9为本发明实施例铣磨加工工艺中铣磨刀具与未加工零件的移动分布图；

图10为铣磨加工时产生负凸包的产品参考图；

图11为铣磨加工时产生正凸包的产品参考图。

其中：1为上基座，2为下基座，3为弹性体，4为可调紧固螺栓，5为O型密封圈，6为嵌入槽，7为夹持底座；8为未加工镜片；9为夹具圈；10为真空吸附通道；11为铣磨磨头；

41～44为不同方位的可调紧固螺栓，81为已加工的镜片；82为镜片上加工的纹路；83为凸包；12为ETV基座；13为铝盘；14为粘结胶；111为刀具中心轨迹；831为负凸包；832为正凸包。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例如图4～11，该边缘厚度调整装置，包括上、下基座1、2，所述上、下基座1、2相向设置，且两者间设置弹性体3，所述上、下基座通过可调紧固螺栓4周向固定并形成可调整的夹角。所述下基座2装配在铣磨设备的下轴上，所述下基座2下端外侧套设O型密封圈5密封。所述上、下基座1、2间开设嵌入槽6，所述弹性体3设置在嵌入槽内；所述弹性体选自可调整橡胶圈。

上基座1上端设置夹持底座7，所述夹持底座7上端放置被加工镜片8，所述夹持底座7和被加工镜片8外侧套设夹具圈9。所述铣磨设备下轴、上、下基座1、2、夹持底座7轴向设置相互连通的真空吸附通道10，所述真空吸附通道与铣磨设备的抽真空装置连接。

夹持底座7的真空吸附通道内径r小于镜片直径D，所述夹具圈9的内径R稍大于镜片直径D。所述夹持底座7的真空吸附通道内径r控制在70％D≤r＜D；所述夹具圈9的内径R控制D＜R≤D+0.02mm。所述下基座2水平设置，所述上基座与下基座2由可调紧固螺栓4形成夹角，所述被加工镜片上方设置与下基座2平行的水平铣磨磨头11。

当用该装置进行镜片铣磨加工时，可以按照以下步骤进行：

(1)在铣磨设备下轴上装备下基座2，所述下基座上设置弹性体3，并通过可调紧固螺栓4装配上下基座；

(2)根据镜片边缘厚度差要求调整上下基座的夹角；

(3)在上基座上端装配夹持底座7，所述夹持底座上放置被加工镜片；所述夹持底座和被加工镜片套设夹具圈9固定；

(4)启动铣磨设备下轴真空吸附被加工镜片并旋转运动；启动铣磨磨头水平反向运动与镜片接触加工。

所述方法中步骤2调整上下基座的夹角是通过旋紧或旋松上下基座的可调紧固螺栓来完成的。

本装置可以实现楔形角度θ在0～5°角度范围内的任意调整，如图5为本实施例装置的爆炸图；通过调整可调紧固螺栓，使下基座和上基座形成一个轴线夹角，由于下基座与铣磨磨头平行，所以该轴线夹角和零件需要的楔形角度θ相等。

在铣磨设备如铣磨机下轴上装配下基座2，在下基座2上沿嵌入槽放置可调橡胶圈3并装配上基座1，注意在上、下基座1、2装配时，调整如图8所示的4个紧固螺丝41～44来调整倾斜角度。通常在下基座的下端设置合适的O型密封圈5，用密封O型圈5的目的是防止利用真空吸附零件时下基座漏气，影响真空吸附的效果。

装上夹持底座7，旋合紧密，在根据加工零件直径安装相应的夹具圈9，夹具圈正常比加工零件大0.01～0.02mm左右。在夹具圈9上放置零件8，开动铣磨机下轴抽真空，真空吸附牢零件8后，金刚石铣磨磨头进行铣磨加工，直到表面铣磨加工完成。

在上基座上设置夹持底座7和夹具圈9，其目的是为了定位各种零件，并适应各种不同直径的零件加工需要。夹持底座7和夹具圈9的选择，夹持底座上部外径必须大于零件直径的70％且小于零件直径，夹具圈的内径等于零件直径

两者和零件直径关系可以参看表1。

表1夹持底座、夹具圈和零件直径关系

在铣磨加工前需要调整好楔形角度θ，本装置采用四个可调紧固螺栓对楔形角度θ进行调节，使得ETV具有良好的可调性。

ETV的调整和获得可以按照以下详细步骤进行调整，开始组装时，只调节对称的两个紧固螺栓43和44，其中紧固螺栓44端为装置夹具的高点，紧固螺栓43端为夹具低点。通过测量夹具边厚差D0(mm)。

其中θ为被加工零件角度(单位：分)；

测量时指针转过的直径

(单位：mm)。

将装置安装到铣磨机上后，调整机器，并铣出第一粒零件，测量其边厚差D1(mm)，测量时指针转过的直径为由于机器底座和装夹误差，通常D1≠D0，需要在机器上微调其中一个螺丝下降或上升ΔD(mm)，才能获得被加工零件需要的角度θ。

其中L为紧固螺栓43、44的距离；

当ΔD＞0，旋紧紧固螺栓44以降低夹具高点或旋松紧固螺栓43以提高夹具低点；当ΔD＜0，旋松紧固螺栓44以提高夹具高点或旋紧紧固螺栓43以降低夹具低点。其中紧固螺栓43或44的旋转角度可以按照以下公式计算：

Δθ＝ΔD/P＊360

P为紧固螺栓43、44的螺距，(单位：mm)；Δθ为紧固螺栓43或44旋转角度，(单位：度)。

因为被加工零件边厚差ETV和角度和零件直径有关，ETV＝θ＊0.000291＊D(D为零件直径)，通过这套ETV可调的装置，被加工零件直径范围10～120mm，角度θ在0～60min范围内可调至任意值，且通过微调边厚差ETV可精确到0.001mm。

当楔形角度调整好之后，对铣磨机进行参数设定，一般上主轴转速5～40m/sec，由磨头转速和磨头直径决定，具体选择可对照磨头转速和线速度转换表，见表2。

表2磨头转速和线速度转换表

下轴转速通常设在1000～1500rpm，切削速度小于1mm/min。调整上下基座的夹角，刀具中心轨迹经过零件中心，零件无“凸包”现象。

传统铣磨加工中，通常磨头和产品有没有接触的地方而出现没有铣磨的凸包，这主要是因为刀具中心轨迹111没有经过零件中心；当刀具超过零件中心时，会产生图11的正凸包；当刀具没有达到零件中心时，会产生图10的负凸包。操作时可以根据刀痕和凸包的图形判断，具体可参考图10、图11两个图形。“凸包”设定调整需要切削进给的尺寸，开始加工。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种镜片边缘厚度调整装置，包括上、下基座(1、2)，其特征在于所述上、下基座(1、2)相向设置，且两者间设置弹性体(3)，所述上、下基座通过可调紧固螺栓(4)周向固定并形成可调整的夹角。

2.根据权利要求1所述的镜片边缘厚度调整装置，其特征在于所述下基座(2)装配在铣磨设备的下轴上，所述下基座(2)下端外侧套设O型密封圈(5)密封。

3.根据权利要求1所述的镜片边缘厚度调整装置，其特征在于所述上、下基座(1、2)间开设嵌入槽(6)，所述弹性体(3)设置在嵌入槽内；所述弹性体选自可调整橡胶圈。

4.根据权利要求1所述的镜片边缘厚度调整装置，其特征在于所述上基座(1)上端设置夹持底座(7)，所述夹持底座(7)上端放置被加工镜片(8)，所述夹持底座(7)和被加工镜片(8)外侧套设夹具圈(9)。

5.根据权利要求2或4所述的镜片边缘厚度调整装置，其特征在于所述铣磨设备下轴、上、下基座(1、2)、夹持底座(7)轴向设置相互连通的真空吸附通道(10)，所述真空吸附通道与铣磨设备的抽真空装置连接。

6.根据权利要求5所述的镜片边缘厚度调整装置，其特征在于所述夹持底座(7)的真空吸附通道内径r小于镜片直径D，所述夹具圈(9)的内径R稍大于镜片直径D。

7.根据权利要求6所述的镜片边缘厚度调整装置，其特征在于所述夹持底座(7)的真空吸附通道内径r控制在70％D≤r＜D；所述夹具圈(9)的内径R控制D＜R≤D+0.02mm。

8.根据权利要求4所述的镜片边缘厚度调整装置，其特征在于所述下基座(2)水平设置，所述上基座与下基座(2)由可调紧固螺栓(4)形成夹角，所述被加工镜片上方设置与下基座(2)平行的水平铣磨磨头(11)。

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