1、A,1,講師：區(qū)柱峰 日期：2007-08 -,透鏡定芯及芯取加工控制原理,A,2,一透鏡定心的定義及其作用,為滿足光學儀器成象的要求必須保証光學系統(tǒng)光軸的一致性。 在儀器的裝校中通常是靠透鏡的外圓定位但外圓定位只能保 証各透鏡幾何軸的共軸性卻不能保証光軸的一致性。如果要達 到靠外圓定位來實現(xiàn)光軸的共軸性那么透鏡在裝配前必須進 行定心磨邊以消除或減小透鏡的中心偏差。所謂中心偏差就是 透鏡外圓的幾何軸與光軸在透鏡曲率中心處的偏離程度用C示。 透鏡中心偏差的幾何意義如圖1所示,A,3,定心就是使透鏡的光軸和幾何軸重合或在一定的公差范圍內(nèi)。,磨邊就是將定心后的透鏡進行對稱地磨外圓。,在透鏡研磨拋光過

2、程中通常采用控制透鏡邊厚差或校正鏡片 中心偏差來達到減少透鏡中心偏差的目的。,一塊存在邊厚差的透鏡可以看成是由一塊無邊厚差的透鏡 再附加上一塊楔形鏡組成。如圖2 所示。由圖2可得出邊厚差 與中心偏差的關(guān)系式,t =,式中t-透鏡的邊厚差 R-球面曲率半徑 D-透鏡外圓直徑。 C-透鏡的中心偏差。,A,4,二機械定心原理,1定心原理 在現(xiàn)實加工中鏡片的定心方法多采用機械定心。 機械定心原理如圖3所示。,P F,P=F,圖3 機械定心原理論,13-夾頭 2-鏡片,A,5,它是利用一對同軸度精度很高且端面精確垂直軸線的定心夾頭1和3 借助施加在夾頭3上的彈簧力將鏡片2夾緊。夾頭1只能轉(zhuǎn)動而夾頭3 既

3、能轉(zhuǎn)動又能在裝夾鏡片時沿軸向移動。,在下圖中當透鏡處于非定心狀態(tài)時由于其邊厚不等則透鏡受力 不平衡。這時彈簧產(chǎn)生的支反力可分解垂直于夾頭端面的夾緊力和垂直 軸線的定心力。夾緊力P1和P2與反作用力相平衡。定心力的合力P將克服 摩擦阻力F(F是透鏡兩表面法線的切線方向上的摩擦分力F1和F2的合力) 使透鏡沿垂直軸線方向上移動直到P=F時透鏡不再移動此時透鏡 光軸與夾頭軸線(車床回轉(zhuǎn)軸線)達到一定的重合精度實現(xiàn)了透鏡的定心。,A,6,2機械定心的條件,采用機械定心法則定心前必須計算定心角以判斷能否使用該種方法定心。,按照定心原理透鏡的定心條件是定心力P必須大于磨擦力F即PF。 如果透鏡的曲率半徑R

4、1=R2,則總定心角 用下式計算,式中,-總的定心角,-玻璃與夾頭之間的摩擦系數(shù)。, 將其代入式,得,因為,或,式中R-透鏡的曲率半徑,-夾頭直徑。,A,7,上式表示定心透鏡兩表面曲率半徑相同時采用機械定心的條件。 如果定心透鏡的 那么 透鏡定心條件應滿足下式,A,8,3對定心夾頭的要求 保証機械定心的關(guān)鍵是夾頭的精度。因此對定心夾頭 (接頭)的要求如下,夾頭軸與機床回轉(zhuǎn)軸的同軸度要求在0.0030.005mm (2)夾頭端面精確垂直幾何軸并且端面粗糙度應達到 以上,(3)夾頭外徑比透鏡完品直徑小0.20.3mm (4)夾頭壁厚一般為1mm并且壁端為錐面 (5)一般夾頭為黃銅或鋼材料(NAK8

5、0)。,A,9,4定心精度分析,在夾頭直徑和定心透鏡曲率半徑一定時雙凸雙凹透鏡 的定心值比彎月透鏡的定心值大即在相同條件下前者 的定心精度高,(2)在夾頭直徑一定時透鏡曲率半徑愈小定心精度越高。 (3)通常機械定心適用于R180mm的透鏡。對于直徑在670 mm的透鏡定心精度可達0.01mm,(4)在透鏡曲率半徑R一定時D愈大定心精度愈高所以夾 頭直徑要盡量大這樣不僅精度高而且還可以防止夾頭 劃傷透鏡通光表面,A,10,三湘南手動與自動定芯機臺,湘南手動定芯機臺,湘南自動定芯機臺,A,11,三湘南定芯機臺原理,1定芯機臺運動簡圖,A,12,2以下列鏡片為例說明調(diào)機過程,(1)一般來說百分表1#

6、控制左面取(深度尺寸)或者左面倒角百分表2# 控制總高度或者右面倒角百分表3#控制右面取(深度尺寸)千分錶控制 芯取外經(jīng)。 (如果可以用百分表2#就盡量不用百分表3#),(2)該鏡片需要控制兩面深度尺寸而 R2面取量較大故將R2面朝固定 軸(砥石設計時應該注意這問題)。,(3)千分尺調(diào)節(jié)外經(jīng)尺寸 開機當step2指示燈亮時按下 暫停 按鈕旋轉(zhuǎn)千分表粗調(diào)外徑再啟動機 臺直到自動結(jié)束。量鏡片外經(jīng)根據(jù)測 量值與圖紙要求值之差再次調(diào)節(jié)千分尺 直到測量值與圖紙要求相吻合。(值得注 意的是第一次加工外徑時由於不清楚確切 的切削量為防止將外徑加工過小無法 返修所以不能把切削量調(diào)大。),A,13,(4)外徑調(diào)

7、好後當step3指示燈亮時按下 暫停 按鈕旋轉(zhuǎn)百分表3# 調(diào)節(jié)右面取將砥石左移到剛切到鏡片為宜。再開機當step5指示燈亮時 按下暫停 按鈕旋轉(zhuǎn)百分表1#調(diào)節(jié)左面取將砥石右移到剛切到鏡片 為宜。再開機直到芯取結(jié)束。測量鏡片兩個深度尺寸根據(jù)測量值與要 求值之差按上述方法再分別調(diào)節(jié)百分表3#1#直到深度尺寸符合要求為止。 說明由於3#百分尺的擋塊2安裝在移動軸上所以當鏡片肉厚在規(guī)格 範圍內(nèi)變動時擋塊2也會隨移動軸靠近或者遠離鏡片同理調(diào)機時 設置好的右面取的砥石位置也會隨擋塊2#的移動而自動補償肉厚變化 量所以用百分表3#控制右面取是可以令原本受肉厚變化影響的尺寸 在自動加工時不受肉厚變化影響。,(

8、5)當上述鏡片要求控制A尺寸(見上圖)而放棄控制1.57尺寸時 就要用百分表2#控制。因為擋塊與機器底座相連所以鏡片肉 厚變化不會影響A尺寸。,A,14,3典型鏡片尺寸控制,R1/R2均有深度尺寸用百分表1#和3#同時控制 可選R1或R2任一面朝固定軸,如果其中一面有較大面取 (或較大倒角)則以該面朝固定軸(現(xiàn)以R1面為例) 尺寸A: 研磨段控制 尺寸B: 百分表1# 尺寸C: 百分表3# 尺寸D: 千分表,A,15,(2) B尺寸為深度尺寸C尺寸為高度(厚度)尺寸 必須將R1面朝固定軸。 尺寸A: 研磨段控制 尺寸B: 百分表1# 尺寸C: 百分表2# 尺寸D: 千分表,A,16,(3) R2面沒有精確控制的深度尺寸而R1面則有兩個高度尺寸 (B/C)需要控制理論上是不可能的。但在實際加工中可將 鏡片凸面(R1面)朝固定軸方向用2#百分尺精確控制高度B 再用1#百分尺控制F尺寸從而間接精確控制C尺寸。 A: 肉厚尺寸由研磨段控制 B: 百分尺2# C: 根據(jù)尺寸鏈尺寸B和F確定后 C即可精確確定。 D: 千分尺 E: 尺寸D控制後E尺寸由砥石尺寸精度控制 F: 實際上是深度尺寸用百分尺1#控制,A,17,(4) R2面取沒有精確控制的深度尺寸而R1面則有H尺寸需要控制 必須將百分尺1#和百分尺2#同時控制並將R1面朝固定軸。