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1、 講師：區柱峰 日期：2007-08 -透鏡定芯及芯取加工控制原理一 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 証各透鏡几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 透鏡外圓的几何軸与光軸在透鏡曲率中心處的偏离程度用C示。 透鏡中心偏差的几何意義如圖1所示定心就是使透鏡的光軸和几何軸重合或在一定的公差范圍內。磨邊就是將定心后的透鏡進行對稱地磨外圓。在透鏡研磨拋光過程中通常采用控制透鏡邊厚差或校正
2、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可得出邊厚差与中心偏差的關系式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。二 机械定心原理1定心原理 在現實加工中鏡片的定心方法多采用机械定心。 机械定心原理如圖3所示。P F P=F 圖3 机械定心原理論13-夾頭 2-鏡片它是利用一對同軸度精度很高且端面精确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只能轉動而夾頭3 既能轉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時由于其
3、邊厚不等則透鏡受力 不平衡。這時彈簧產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与反作用力相平衡。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 光軸与夾頭軸線(車床回轉軸線)達到一定的重合精度實現了透鏡的定心。2机械定心的條件 采用机械定心法則定心前必須計算定心角以判斷能否使用該种方法定心。 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R1=R2,則總定心角 用下式計算式中-總的定心角-玻璃与夾頭之間的摩擦系數。, 將
4、其代入式 ,得 因為 或 式中R-透鏡的曲率半徑-夾頭直徑。上式表示定心透鏡兩表面曲率半徑相同時采用机械定心的條件 。 如果定心透鏡的 那么 透鏡定心條件應滿足下式 3對定心夾頭的要求保証机械定心的關鍵是夾頭的精度。因此對定心夾頭(接頭)的要求如下 (1)夾頭軸与机床回轉軸的同軸度要求在0.0030.005mm(2)夾頭端面精确垂直几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(NAK80)。4定心精度分析 (1)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
5、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)通常机械定心适用于R180mm的透鏡。對于直徑在670mm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划傷透鏡通光表面三 湘南手動与自動定芯机台湘南手動定芯机台湘南自動定芯机台三 湘南定芯机台原理1定芯機台運動簡圖2以下列鏡片為例說明調機過程(1)一般來說百分表1#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。 (如果可以用百分表2#就盡量不用百分表3#)(2
6、)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)千分尺調節外經尺寸開機當step2指示燈亮時按下 暫停 按鈕旋轉千分表粗調外徑再啟動機台直到自動結束。量鏡片外經根據測量值與圖紙要求值之差再次調節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确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大。)(4)外徑調好後當step3指示燈亮時按下 暫停 按鈕旋轉百分表3# 調節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 按鈕旋轉百分表1#調節左面取將砥石右移到剛切到鏡片 為宜。再開機直到芯
7、取結束。測量鏡片兩個深度尺寸根據測量值與要 求值之差按上述方法再分別調節百分表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格 範圍內變動時擋塊2也會隨移動軸靠近或者遠離鏡片同理調机時 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。(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。3典型鏡片尺寸控制(1) R1/R2均有深度尺寸用百分表1#和3#同
8、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(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(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#百分尺精确控制高度B再用1#百分尺控制F尺寸從而間接精确控制C尺寸。A: 肉厚尺寸由研磨段控制B: 百分尺2#C: 根据尺寸鏈尺寸B和F确定后C即可精确确定。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(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。A: 肉厚尺寸由研磨段控制B: 砥石精度控制C: 尺寸B控制後C尺寸由砥石尺寸精度控制D: 高度尺寸由百分表2#控制E: 千分尺F: 當尺寸D和B受控制後得到F尺寸G: 尺寸B控制後G尺寸由砥石尺寸精度控制H: 百分尺1#THE END以上謝謝
