數控非球面磨鏡機的製作方法
2023-06-11 22:24:56
專利名稱：數控非球面磨鏡機的製作方法
技術領域：
本發明屬於光學加工領域，具體涉及一種用於磨製非球面光學鏡面的數控磨鏡機的發明。
背景技術：
磨鏡機是一種磨製光學鏡面的機器，對於球面鏡，可以方便地直接磨製，對於非球面鏡，一般依靠磨製工藝加以控制，加工過程中需不斷檢測和修磨，工藝複雜，對工人的技術要求高，因而成本高昂。對樹脂鏡片而言，一般採用先磨製玻璃的鏡片作為模具，通過注 塑生產鏡片。由於非球面鏡的球差比球面鏡小很多，因此其成像質量遠好於球面鏡，但生產的困難導致其成本較高。現有技術中的數控磨鏡機，絕大部分為球面磨鏡機。例如，中國200820029067.8號實用新型專利一種用於加工球面工件的高精度球面數控珩磨機，由主軸、磨具、可控摩擦力矩球型鉸鏈、壓力杆、擺動軸隨動彈性加力機構及隨動力測量系統和隨動光電測長系統等組成。主軸轉動後，可控摩擦力矩球型鉸鏈帶動磨具擺動，同時磨具繞自身軸線轉動。這類球面磨鏡機無法完成自動磨製非球面鏡的任務。其工作原理為球面展成原理，當主軸以角速度《轉動，珩磨頭具以角速度P擺動同時珩磨頭繞自身軸線以角速度轉動。 、e、《 I三個參數相互關聯，影響加工精度，通過計算機控制、控制協調《、3、《 I三個參數的最佳匹配，保證了珩磨頭均勻磨損和球面工件均勻珩磨。極少數能夠磨製非球面鏡的數控磨鏡機，價格均極其高昂，不適合在民用產品應用。
發明內容
針對現有技術的上述不足，本發明提出了一種新型的數控非球面磨鏡機。本發明的數控非球面磨鏡機能夠由電腦控制磨鏡機自動磨製，快速磨出需要的非球面鏡面，對操作人員的經驗要求不高，成本極大降低，磨製效率提高上百倍。完成上述發明任務的技術方案是，一種數控非球面磨鏡機，在磨頭座上設有磨頭旋轉軸，磨頭安裝在該磨頭旋轉軸上；磨頭旋轉電機帶動所述磨頭繞磨頭旋轉軸旋轉；其特徵在於，所述的磨頭座安裝在極徑平移臺上，磨頭座平移電機帶動所述的磨頭座在極徑平移臺上沿極徑方向平移；所述的極徑平移臺通過極角旋轉軸安裝在磨鏡機底座上，極角軸電機帶動極角軸旋轉；同時，磨鏡機底座上設有鏡坯座，由鏡坯座平移電機帶動所述鏡坯座平移；鏡坯旋轉軸安裝在該鏡坯座上，鏡坯固定在該鏡坯旋轉軸上，由鏡坯旋轉電機帶動該鏡坯旋轉軸與鏡坯旋轉；所述的磨頭旋轉電機、磨頭座平移電機、極角軸電機、鏡坯座平移電機與鏡坯旋轉電機，均由控制系統的電腦進行數位化控制。本發明有以下優化方案
I、鏡坯旋轉電機與磨頭旋轉電機均採用直流電機；因速度穩定性要求不高，採用開環速度控制，成本低廉；2、極角軸電機與磨頭座平移電機均採用步機電機；使用對電機步進脈衝信號計數的方法，得到電機轉過的角度，實現極角軸、磨頭座平移量的計量，既實現了閉環位置控制，又具有很聞的性價比；
3、鏡坯座平移臺與極徑平移臺均採用絲杆傳動，平滑、穩定、分辨精度高； 4、極角軸、鏡坯旋轉與磨頭旋轉採用蝸輪蝸杆傳動，傳動比高，能自鎖，分辨精度高。本發明的結構與工作步驟如圖I所示
1、鏡坯7安裝在鏡坯座8上，磨製過程中，鏡坯7由鏡坯旋轉電機9帶動，以固定轉速旋轉，轉速可以在磨製前，由電腦軟體設定；
2、鏡坯座8由鏡坯座平移電機12拖動，可沿鏡坯座平移臺11直線移動，可由電腦及手控盒控制；
3、磨頭6安裝在磨頭座4上，磨頭6由磨頭旋轉電機3帶動，在磨製過程中以固定轉速轉動，轉速可由電腦控制，在磨製前設定；
4、磨頭座4安裝在極徑平移臺2上，極徑平移臺2由磨頭座平移電機I拖動，由電腦或手控盒控制，做直線運動；
5、極徑平移臺2可繞極角軸14旋轉，極角軸14由極角軸電機15拖動，電腦及手控盒控制；
6、自動磨製時，電腦上的磨鏡機軟體按輸入的面形，控制極角軸、極徑平移臺電機依次運動，使磨頭走出的曲線，符合面形函數；磨坯及磨頭的旋轉，使鏡坯面被磨成旋轉非球面。其基本原理是利用電腦控制多個轉動軸運動，使磨頭按設計的軌跡運動，磨製出需要的非球面形狀。使用時在電腦軟體內輸入設計的鏡面的面形函數，或輸入樣品的測量數據，即可由電腦控制磨鏡機自動磨製，快速磨出需要的鏡面，對操作人員的經驗要求不高，成本極大降低，磨製效率提高上百倍。另外產品的一致性高，成品的面形精度可通過參數設定來方便地控制。本發明的優點是
電腦程式控制，快速磨製旋轉非球面鏡，磨製效率極大提高；
對於已知面形函數的鏡面，只需在軟體中輸入面形函數，即可自動磨製；
對於不知道面形函數的鏡面，只需在軟體中輸入面形測量數據，即可自動磨製；
既可磨製凸面鏡，也可磨製凹面鏡，適應性極好；
磨製成本大幅下降，同時對操作人員的經驗要求不高。
圖I為本發明結構示意圖。
具體實施例方式實施例I :數控非球面磨鏡機參照圖I :鏡坯7安裝在鏡坯座8上，磨製過程中，鏡坯7由鏡坯旋轉電機9帶動，以固定轉速旋轉，轉速可以在磨製前，由電腦軟體設定；鏡坯座8由鏡坯座平移電機12拖動，可沿鏡坯座平移臺11直線移動，可由電腦及手控盒控制；磨頭6安裝在磨頭座4上，磨頭6由磨頭旋轉電機3帶動，在磨製過程中以固定轉速轉動，轉速可由電腦控制，在磨製前設定；磨頭座4安裝在極徑平移臺2上，極徑平移臺2由磨頭座平移電機I拖動，由電腦或手控盒控制，做直線運動；極徑平移臺2可繞極角軸14旋轉，極角軸14由極角軸電機15拖動，電腦及手控盒控制。本實施例在南京中科天文儀器有限公司研製的數控非球面磨鏡機樣機上，實現了旋轉凸非球面的數控磨製。具體實現步驟是使用凹形磨頭，從邊緣向中間磨。本實施例還實現了旋轉凹非球面的數控磨製。權利要求
1.一種數控非球面磨鏡機，在磨頭座上設有磨頭旋轉軸，磨頭安裝在該磨頭旋轉軸上；磨頭旋轉電機帶動所述磨頭繞磨頭旋轉軸旋轉；其特徵在於，所述的磨頭座安裝在極徑平移臺上，磨頭座平移電機帶動所述的磨頭座在極徑平移臺上沿極徑方向平移；所述的極徑平移臺通過極角旋轉軸安裝在磨鏡機底座上，極角軸電機帶動極角軸旋轉；同時，磨鏡機底座上設有鏡坯座，由鏡坯座平移電機帶動所述鏡坯座平移；鏡坯旋轉軸安裝在該鏡坯座上，鏡坯固定在該鏡坯旋轉軸上，由鏡坯旋轉電機帶動該鏡坯旋轉軸與鏡坯旋轉；所述的磨頭旋轉電機、磨頭座平移電機、極角軸電機、鏡坯座平移電機與鏡坯旋轉電機，均由控制系統的電腦進行數位化控制。
2.根據權利要求I所述的數控非球面磨鏡機，其特徵在於，所述的鏡坯旋轉電機與磨頭旋轉電機均採用直流電機，並採用開環速度控制。
3.根據權利要求I所述的數控非球面磨鏡機，其特徵在於，所述的極角軸電機與磨頭 座平移電機均採用步機電機；並採用對電機步進脈衝信號計數的方法，得到電機轉過的角度，實現極角軸、磨頭座平移量的計量，實現閉環位置。
4.根據權利要求I所述的數控非球面磨鏡機，其特徵在於，所述的鏡坯座平移臺與極徑平移臺均採用絲杆傳動。
5.根據權利要求1-4之一所述的數控非球面磨鏡機，其特徵在於，所述的極角軸、鏡坯旋轉與磨頭旋轉採用蝸輪蝸杆傳動。
全文摘要
數控非球面磨鏡機，在磨頭座上設有磨頭旋轉軸，磨頭安裝在磨頭旋轉軸上；磨頭旋轉電機帶動磨頭繞磨頭旋轉軸旋轉；特徵是磨頭座安裝在極徑平移臺上，磨頭座平移電機帶動磨頭座沿極徑方向平移；極徑平移臺通過極角旋轉軸安裝在磨鏡機底座上，極角軸電機帶動極角軸旋轉；同時，磨鏡機底座上設有鏡坯座，由鏡坯座平移電機帶動鏡坯座平移；鏡坯旋轉軸安裝在鏡坯座上，鏡坯固定在鏡坯旋轉軸上，由鏡坯旋轉電機帶動鏡坯旋轉軸與鏡坯旋轉；磨頭旋轉電機、磨頭座平移電機、極角軸電機、鏡坯座平移電機與鏡坯旋轉電機，均由控制系統的電腦進行數位化控制。本發明能夠由電腦控制磨鏡機自動磨製，快速磨出需要的非球面鏡面，成本極大降低，效率提高上百倍。
文檔編號G05B19/18GK102729117SQ20121020326
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月19日 優先權日2012年6月19日
發明者周小軍, 周筱敏, 成春連, 潘俊鶴 申請人:南京中科天文儀器有限公司