CN205237754U - 一种加工复曲面与球面组合透镜的模具及铣削设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种加工复曲面与球面组合透镜的模具，包括模具和夹具；所述模具包括：长度方向具有第一曲率半径且宽度方向具有第二曲率半径的耐磨端面，所述耐磨端面上设置有用于精磨砂浆进入所述模具与待加工零件之间的加工面的沉槽；与所述耐磨端面相对设置有定位端面，所述定位端面的中心位置开设有定位孔；所述夹具包括：第一端面，所述第一端面设置有紧密插嵌于所述定位孔中的定位凸起；与所述第一端面相对设置有第二端面，所述第二端面设置有用于安装待加工零件的加工槽。能够有效减小复曲面透镜的边缘厚度差，提高复曲面与球面的组合透镜的表面质量，缩短加工周期，提升加工效率。本申请还公开了一种铣削设备。

Description

一种加工复曲面与球面组合透镜的模具及铣削设备

技术领域

本实用新型涉及光学设备技术领域，更具体地说，涉及一种加工复曲面与球面组合透镜的装置及铣削设备。

背景技术

近几年来，复曲面与球面的组合透镜成像质量高，光学系统简化，组成仪器的体积小，质量轻，因此越来越广泛的应用于成像及扫描领域中，应用前景广阔，随着需求的增加，对复曲面与球面的组合透镜的精确度要求也越来越高。

复曲面与球面的组合透镜中的球面透镜和传统的球面透镜零件一样，边缘形成一个稳定的圆形平面，复曲面透镜各点边缘厚是变化的，因为有两个半径存在于一个面，各点曲率不同，任何相邻两点到球面透镜边缘的厚度都不一样，形成边缘厚度差，缘厚度差具体是零件边缘各处厚度的公差带及该公差带的趋向性，边缘厚度差无限趋近于0说明零件制备的越精确，边缘厚度一致才是理想状态，精度越高的零件，边缘厚度差越小。本领域技术人员通常采用保守的古典加工方式对复曲面与球面的组合透镜进行加工，在实际加工中，由于模具、手修以及设备同轴度等因素的影响，导致此种零件的边缘厚度差不仅不容易测量而且还不容易控制其厚度差的大小，导致厚度差居高不下。因此，尽可能的减小复曲面透镜的边缘厚度差在生产中非常重要。

具体原因有以下三个：第一，在古典加工方法中，技术人员通常利用模具火漆粘盘来手修边缘厚度差，火漆粘盘在加热后粘贴到设备主轴上，并没有进行定位基准，极容易造成不同轴和边缘厚度差超标；第二，由于非圆形复曲面对于另一球型表面具一定偏差，导致复曲面透镜与球面透镜并不具有同轴性，也会导致边缘厚度差；第三，现有技术中使用的内含式铣削造成组合透镜边缘厚度差过大，而且在设备上无法测量边缘厚度差，取下组合透镜进行测量后会导致二次装夹定位面不准的问题。这种方法多依赖于员工的技术水平，对操作者的经验和手修熟练程度有较高的要求，产量和效率极低，质量不稳定。而且不能用定心磨边的方式解决两光学表面的同轴性，同时，复曲面与球面的组合透镜表面复杂，通常只能单件加工，导致单件成本高，生产周期长。

综上所述，如何有效地减小复曲面透镜的边缘厚度差，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种加工复曲面与球面组合透镜的装置，能够有效减小复曲面透镜的边缘厚度差，提高复曲面与球面的组合透镜的表面质量，缩短加工周期，提升加工效率。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种加工复曲面与球面组合透镜的装置，包括模具和夹具；

所述模具包括：长度方向具有第一曲率半径且宽度方向具有第二曲率半径的耐磨端面，所述耐磨端面上设置有用于精磨砂浆进入所述模具与待加工零件之间的加工面的沉槽；与所述耐磨端面相对设置有定位端面，所述定位端面的中心位置开设有定位孔；

所述夹具包括：第一端面，所述第一端面设置有紧密插嵌于所述定位孔中的定位凸起；与所述第一端面相对设置有第二端面，所述第二端面设置有用于安装待加工零件的加工槽。

优选的，在上述加工复曲面与球面组合透镜的装置中，所述定位孔的中心轴与所述定位凸起的中心轴重合。

优选的，在上述加工复曲面与球面组合透镜的装置中，所述沉槽包括通过所述模具耐磨端面中心点形成两条对角线的第一沉槽和第二沉槽。

优选的，在上述加工复曲面与球面组合透镜的装置中，所述加工槽包括四处清根圆角。

优选的，在上述加工复曲面与球面组合透镜的装置中，所述模具还包括设置于所述定位孔两侧的定位柱，所述夹具还包括设置于所述定位凸起两侧的定位槽，所述定位柱的外侧壁与所述定位槽的内侧壁紧密贴合。

本实用新型还提供了一种铣削设备，包括如上述任一项所述的加工复曲面与球面组合透镜的装置。

优选的，在上述铣削设备中，还包括根据所述待加工零件的外观参数控制所述夹具随所述待加工零件的半径方向摆动的数控加工装置。

从上述技术方案可以看出，本实用新型所提供的一种加工复曲面与球面组合透镜的装置，包括：模具，包括：长度方向具有第一曲率半径且宽度方向具有第二曲率半径的耐磨端面，所述耐磨端面上设置有用于精磨砂浆进入所述模具与待加工零件之间的加工面的沉槽；与所述耐磨端面相对设置有定位端面，所述定位端面的中心位置开设有定位孔；夹具，包括：第一端面，所述第一端面设置有紧密插嵌于所述定位孔中的定位凸起；与所述第一端面相对设置有第二端面，所述第二端面设置有用于安装待加工零件的加工槽。

在应用加工复曲面与球面组合透镜的装置时，将现有技术中的没有进行定位基准的火漆粘盘进行更替，本实用新型提供的模具开设有定位孔，模具的定位孔与夹具的定位凸起紧密插嵌，使得模具与夹具关于铣削设备的主轴高速旋转时，不会造成不同轴和边缘厚度差超标。同时，由于模具的耐磨端面在长度方向具有第一曲率半径且宽度方向具有第二曲率半径，能够先对待加工零件进行某一曲率半径的球面加工，之后再边铣削复曲面边测量边缘厚度差边修正边缘厚度，形成长度方向具有第一曲率半径且宽度方向具有第二曲率半径的复曲面，整个加工过程只需要一次装夹即可，避免了现有技术中二次装夹定位面不准，导致组合透镜边缘厚度差过大的问题。本实用新型提供的装置能够有效减小复曲面透镜的边缘厚度差，提高复曲面与球面的组合透镜的表面质量，缩短加工周期，提升加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种模具俯视图；

图2为本实用新型实施例提供的一种模具主视图；

图3为本实用新型实施例提供的一种模具侧视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种夹具俯视图；

图5为本实用新型实施例提供的一种夹具侧视图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至5，图1为本实用新型实施例提供的一种模具俯视图；图2为本实用新型实施例提供的一种模具主视图；图3为本实用新型实施例提供的一种模具侧视图；图4为本实用新型实施例提供的一种夹具俯视图；图5为本实用新型实施例提供的一种夹具侧视图。

在一种具体的实施方式中，提供了一种加工复曲面与球面组合透镜的装置，包括：模具100，包括：长度方向具有第一曲率半径且宽度方向具有第二曲率半径的耐磨端面，所述耐磨端面上设置有用于精磨砂浆进入所述模具100与待加工零件之间的加工面的沉槽101；与所述耐磨端面相对设置有定位端面，所述定位端面的中心位置开设有定位孔102；夹具200，包括：第一端面，所述第一端面设置有紧密插嵌于所述定位孔102中的定位凸起201；与所述第一端面相对设置有第二端面，所述第二端面设置有用于安装待加工零件的加工槽202。

具体的，加工复曲面与球面组合透镜的装置在铣削设备中的安装方式具体为：第二端面朝上的夹具200将待加工零件安装于加工槽202中，在待加工零件的正上方是另一个夹具200固定的模具100，模具100的耐磨端面与待加工零件相对，用于对待加工零件进行磨削。其中，模具100安装时的定位用孔，使模具100和夹具200在设备的中心位置，可以防止长宽装夹松动造成模具100脱落；沉槽101是用来方便精磨砂浆进入到模具100和待加工零件加工面的中心处，保证待加工零件能被均匀磨削；夹具200主要通过设置有定位凸起201的第一端面、定位销、夹爪进行定位和夹紧，从而确保工件的位置精度，使得模具100与夹具200关于铣削设备的主轴高速旋转时，不会造成不同轴和边缘厚度差超标。

利用复曲面与球面组合透镜的装置对待加工零件的加工方法为：加工过程中先将待加工零件加工为球面，然后将球面粘贴在固定的粘贴模具里面，使零件暂时形成平面和复曲面的形式，用数控加工装置来铣削待加工零件的复曲面，只需要装夹一次，零件可以边铣削边测量边缘厚度差边修正，避免了人工手修和一般内含式铣削造成的边缘厚度差过大，在设备上无法测量边缘厚度差，二次装夹导致的定位面不准，以及组合透镜边缘厚度差过大的问题。

进一步的，为了避免加工过程中因模具100和夹具200不同轴而造成待加工零件的偏心，定位孔102的中心轴与定位凸起201的中心轴重合。

进一步的，为了保证精磨砂浆能够全方位进入到模具100和待加工零件加工面的中心处，沉槽101包括通过所述模具耐磨端面中心点形成两条对角线的第一沉槽和第二沉槽。

进一步的，加工槽202包括4处清根圆角204。清根圆角204就是采用比工件清角半径更小的铣刀，采用层铣的方式加工内腔圆角。

进一步的，所述模具100还包括设置于所述定位孔102两侧的定位柱103，所述夹具200还包括设置于所述定位凸起201两侧的定位槽203，所述定位柱103的外侧壁与所述定位槽203的内侧壁紧密贴合。

由于传统加工复曲面与球面组合透镜的装置中，夹具为圆头柱状铁笔，模具为长方形单孔模具，二者只是简单的孔轴配合，在夹具往复运动加工中存在扭转的趋势，造成偏心值不稳定，偏心值是半径的最高点偏离待加工零件中心位置的一个参数，如果是大半径的待加工零件更容易造成偏心值的不稳定。本实施例中，模具100在夹具200中能够进行纵向调节，在加工过程中，避免了模具100前后窜动，只允许模具100左右可跟随待加工零件在其半径方向起伏摆动，在模具100往复式行程加工中无任何扭转的可能，柱线平直，偏心稳定。

本实用新型还提供一种铣削设备，上述任一项所述的加工复曲面与球面组合透镜的装置。还包括根据所述待加工零件的外观参数控制所述夹具随所述待加工零件的半径方向摆动的数控加工装置。

首先针对不同的材料选择不同的加工方法，材料种类、牌号有很多，但大致可分为，光学玻璃和火石玻璃两大类。光学玻璃磨耗度小，硬度大，密度较小，材质相对易于加工，加工时可以通过增大压力，通过提高铣削设备主轴转速等方式提升效率，光学玻璃的加工步骤一般为：切料，磨平面，划方，胶条规方，拆条，倒角，粗磨半径，精磨半径，抛光，清洗，送检。光学火石玻璃磨耗度大，硬度小，密度较大，材质相对质软，稳定性不好，所以在加工过程中不能有过大压力，主轴转速等不能过快，否则容易面型超标，厚度磨削过量。光学火石玻璃加工步骤一般为：切料，磨平面，划方，胶条规方，拆条，倒角，粗磨半径，精磨半径，边缘涂保护漆，抛光，清洗，手修，送检。

本实用新型利用加工复曲面与球面组合透镜的装置和数控加工装置来对待加工零件进行铣削，在铣削零件的复曲面半径时，首先需要增大零件的长度和宽度指标，为数控加工装置预留加工余量，这是因为根据加工装置的加工原理可知，加工装置先要进行零点确认，然后以零点为基准进行对比加工，如果零件没有长度和宽度的预留加工余量，加工装置在将模具100进行装夹以后就会以待加工零件的4条边为基准进行对比加工，此时加工装置要测量4条边的位置，形成测量误差的累计，对后续加工有影响，而有余量的加工无对比基准，按照设定的长度和宽度值进行加工，只是设备的基本误差，无多边测量时的累计对比误差，精准度更高。其次，根据待加工零件的外观参数和半径指标配备不同的模具，外观参数是指待加工零件的长度、宽度和厚度，每一款待加工零件的长度、宽度和厚度都会因为整机体积设计的原因略有不同。再次，根据零件的外观参数对铣削设备中夹具200随待加工零件的半径方向摆动的摆速和摆幅进行数据定位时间压力转速的确定，摆速摆幅大小根据待加工零件的宽度而定，例如：待加工零件的宽度为30毫米，模具长度为330毫米时，工艺参数设定为摆速90次/分钟，摆幅为±9毫米。

本实用新型提供的铣削设备将古典加工方式改为高速加工方式，古典加工多依赖于员工的技术水平，产量极低，质量不稳定，高速加工方式采用高速铣削设备进行加工，用高速运转的夹具和模具替代古典火漆粘盘，用数控加工装置来铣削待加工零件的半径，能够有效减小复曲面透镜的边缘厚度差，提高复曲面与球面的组合透镜的表面质量，使其表面洁净易于清洗，缩短加工周期，提升加工效率。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种加工复曲面与球面组合透镜的模具，其特征在于，包括模具和夹具；

所述模具包括：长度方向具有第一曲率半径且宽度方向具有第二曲率半径的耐磨端面，所述耐磨端面上设置有用于精磨砂浆进入所述模具与待加工零件之间的加工面的沉槽；与所述耐磨端面相对设置有定位端面，所述定位端面的中心位置开设有定位孔；

所述夹具包括：第一端面，所述第一端面设置有紧密插嵌于所述定位孔中的定位凸起；与所述第一端面相对设置有第二端面，所述第二端面设置有用于安装待加工零件的加工槽。

2.如权利要求1所述的加工复曲面与球面组合透镜的模具，其特征在于，所述定位孔的中心轴与所述定位凸起的中心轴重合。

3.如权利要求2所述的加工复曲面与球面组合透镜的模具，其特征在于，所述沉槽包括通过所述模具耐磨端面中心点形成两条对角线的第一沉槽和第二沉槽。

4.如权利要求3所述的加工复曲面与球面组合透镜的模具，其特征在于，所述加工槽包括四处清根圆角。

5.如权利要求1至4任一项所述的加工复曲面与球面组合透镜的模具，其特征在于，所述模具还包括设置于所述定位孔两侧的定位柱，所述夹具还包括设置于所述定位凸起两侧的定位槽，所述定位柱的外侧壁与所述定位槽的内侧壁紧密贴合。

6.一种铣削设备，其特征在于，包括如权利要求1至5任一项所述的加工复曲面与球面组合透镜的装置。

7.如权利要求6所述的铣削设备，其特征在于，还包括根据所述待加工零件的外观参数控制所述夹具随所述待加工零件的半径方向摆动的数控加工装置。