大口径透镜的新式高效加工

　　1　引　言

　　大口径透镜的加工由于其工艺性较差、加工面积过大而不便获得较高的加工效率。长期以来采用的加工方法均以古典法和椭圆摆动单件夹模加工法为主。随着市场经济的发展和光学仪器口径的扩大,越来越急需大量的符合质量要求的大口径透镜和大口径非球面透镜,其中大口径透镜的高效加工也显得越发前景辉煌。笔者就从国外引进的大口径球面和非球面透镜高效加工设备上的加工方式与同行作一讨论。

　　2　大口径透镜的工艺特征

　　2·1　零件半张角较大

　　当用α0=arcsinb/2Rj表示时,半张角都在30°以上,式中b为零件口径之半,Rj为零件被加工面的曲率半径。在本加工方法中,无论是精磨还是抛光,凸面的球心都在工件轴上,而凹面的球心则在磨模一侧的工件轴空间延长线上。曲率半径大,口径也大,其球心离被加工面远,这就极大的影响了被加工面的N、ΔN的稳定性和精度。针对此问题,用设备可以调整被加工面的球心位置,并根据加工者的经验进行凸、凹面加工时的磨模口径对比量、磨模偏转角度、磨模和工件的相对转速、磨削压力等参数进行设定,并较容易地控制零件的N和ΔN的精度。

　　2·2　零件中心厚度较大

　　这是大口径透镜的外型特征。较大的中心厚度是为了防止本身变形,但工艺特性却变的很差。若采用普通的夹模进行单件加工时,由于厚度大,所以拨动力偶加大,整个加工动力系会出现瞬间的不平衡,零件被加工面受力不匀,得不到规则的光圈,中心极易剧凸,如图1所示。图中,P为总压力,Pn为正压力,P1为切向压力, W = Pn×h为力偶。

　　2·3　零件极易夹紧角较小

　　由于零件自重较大,若不能保证零件在机械定心加工方式下总的极限夹紧角,则不能进行高效加工,只好光学定心磨边。通常零件的单面极限夹紧角由下式确定:

　　当考虑到夹头与零件表面的摩擦系数值后,可以得到大口径透镜的极限夹紧角α=12°~16°,可见定心精度不佳。

　　3　新、旧加工方法的对比

　　3·1　简单对比

　　一个加工方法的优劣无非用两个方面考核:一是加工精度是否达到要求;二是加工效率是否提高。这里将某零件的新、旧加工情况对比如下,如表1和表2所示。

　　从表中可以看出,低效加工的产量相当低,同时还要配置胶盘、下胶、清洗、手修光圈等多道工序及人员。高效加工方法采用单件粗铣磨、单件精铣磨、单件限位浮动抛光、单件垂直机械定心磨边等方式进行加工,没有辅助工作量,各工序的工步由设备程序控制完成,因此产量可以成几倍的提高。