CN102896568B - 非球面加工设备及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种非球面加工设备，包括数控磨床，所述数控磨床的主轴上装有真空夹装吸盘，其中所述磨床的磨轮为圆柱筒形磨轮，所述磨轮具有两个端脚，所述数控磨床还包括有分度盘，所述磨轮的两个端脚通过连杆机构与分度盘连接，转动分度盘时，可以调节磨轮的倾斜角度；本发明还提出了一种加工非球面的方法：将工件安装于真空夹装吸盘上，将圆柱筒形磨轮通过连杆机构固定安装于分度盘上；设置工件的加工参数，转动分度盘调节圆柱筒形磨轮与工件的倾斜角度，启动数控磨床，工件旋转运动，圆柱筒形磨轮对工件进行磨削，通过切削液冷却润滑；对工件进行抛光处理。采用该发明，降低了加工成本且能保证加工效率。

Description

非球面加工设备及加工方法

技术领域

本发明涉及非球面加工技术领域，特别来说，是指一种非球面加工设备以及采用该非球面加工设备加工非球面的方法。

背景技术

目前，国内外非球面加工主要采用的生产方法是压模法，通过压膜法加工非球面玻璃，首先必需要有大型的热模压机床等一系列配套设施，另外必需要有超精密模具加工能力。这种加工方法，生产费用昂贵，不适合于中小批量生产。由于玻璃材料的光学特性和热胀冷缩作用，生产的非球面玻璃表面光洁度及面型均不完美。

其次，国内很多厂家及大专院校也试验用数控加工机床改造来生产非球面，但光学玻璃及非金属材料硬度高、脆性大、导热性慢易碎且对金刚石砂轮磨损大，不易控制，增加了生产成本，且效率低下。

发明内容

本发明提出一种非球面加工设备及加工方法，其解决了现有技术中非球面加工设备及加工方法加工精度低、成本高以及加工效率低下的技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种非球面加工设备，包括数控磨床，所述数控磨床的主轴上装有真空夹装吸盘，其中所述磨床的磨轮为圆柱筒形磨轮，所述磨轮具有两个端脚，所述磨轮的两个端脚分别通过铰链连接有第一连杆和第二连杆，第一连杆与第二连杆通过铰链相互连接；所述数控磨床还包括有分度盘，第一连杆与第二连杆铰链连接的销轴以及第二连杆与磨轮端脚铰链连接的销轴均安装于分度盘上，即分度盘上开有弧形凹槽，第一连杆与第二连杆之间的铰链销轴及第二连杆与磨轮端脚之间的铰链销轴均延伸至弧形凹槽中，转动分度盘可以调整磨轮的倾斜角度。

优选地，所述第一连杆与第二连杆均为套杆内丝伸缩螺杆，通过调整第一连杆与第二连杆的长度可以对圆柱筒形磨轮的倾斜角度进行微调。

优选地，所述分度盘为扇形分度盘。

本发明还提供一种用上述非球面加工设备加工非球面的方法，该加工方法包括以下步骤：

a、将工件安装于真空夹装吸盘上，将圆柱筒形磨轮通过第一连杆及第二连杆安装于分度盘上；

b、设置工件的加工参数，转动分度盘调节圆柱筒形磨轮与工件的倾斜角度，启动数控磨床，工件旋转运动，圆柱筒形磨轮对工件进行磨削，通过圆柱筒形磨轮内孔中喷出的切削液冷却润滑；

c、对工件进行抛光处理。

优选地，在步骤b中，通过调节第一连杆与第二连杆的长度对圆柱筒形磨轮的倾斜角度进行微调。

优选地，在加工光学玻璃及其他非金属材料的非球面之前，运用精密数控磨床加工出一个金属材质的工件，该工件用于测量、比对光学玻璃及其他非金属材料工件的加工精度。

采用该发明的非球面加工设备，通过运用椭圆原理，即圆柱筒形磨轮在任何角度斜切时，所切出的工件总是一个椭圆形，根据工件的尺寸加工要求，设定加工的工艺参数即可实现非球面光学玻璃的加工。根据加工需要确定圆柱筒形磨轮的外径以及内孔径，确定磨轮的转速进行加工即可。并且，本发明的非球面加工设备结构简单，只需对数控磨床进行改造，成本低。位于磨轮上的内孔既能够满足工件形状加工需要，同时可以更好地对磨轮冷却，有效保护磨轮且保证了加工精度。采用该设备加工非球面，工艺简单，且能够满足不同非球面的加工需要。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明中非球面加工设备。

图中，1、主轴；2、真空夹装吸盘；3、工件；4、内孔；5、磨轮；6、端脚；7、弧形凹槽；8、分度盘；9、第一连杆；10、销轴；11、第二连杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明利用圆柱体呈任何倾斜角度切削时，其截面总是一个椭圆形。因此，在进行非球面加工时，可以选用圆柱筒形磨轮5作为刀具并将圆柱筒形磨轮5与工件3倾斜设置，这样通过圆柱筒形磨轮5的往复运动即可加工出非球面。

本发明的非球面加工设备包括数控磨床（图中未全部示出），数控磨床的主轴1上装有真空夹装吸盘2，真空夹装吸盘2上装有工件3。本发明圆柱筒形磨轮5的端部设有端脚6，磨轮5通过其端脚6上的连杆连接有分度盘8。图中所示的磨轮具有两个端脚6，两个端脚6上分别连接有第一连杆9及第二连杆11，第一连杆9与第二连杆11相互连接，两个端脚6与第一连杆9及第二连杆11之间、第一连杆9与第二连杆11之间均形成铰链连接。第一连杆9与第二连杆11之间以及第二连杆11与磨轮的一个端脚6均通过铰链安装在分度盘8上，即分度盘8上开有弧形凹槽7，第一连杆9与第二连杆11之间的铰链销轴10及第二连杆11与圆柱筒形磨轮5一端脚之间的铰链销轴（图中所示下端的铰链销轴）均延伸至弧形凹槽7中，转动分度盘8可以调整磨轮5与工件3的倾斜角度。

第一连杆9与第二连杆11均采用套杆内丝伸缩螺杆，其上带有刻度，可以通过内部的螺纹旋转来调节长度以满足不同角度的磨轮调节需要，即通过调节第一连杆9与第二连杆11之间的长度比例实现对磨轮倾斜角度的微调。分度盘8选择为扇形分度盘，该扇形面约为半个圆大小，以便于旋转分度盘8调节磨轮5与工件3的倾斜角度以及用于磨轮5的安装。

本发明的这种结构，磨轮5的两个端脚6与第一连杆9及第二连杆11构成连杆机构，转动分度盘8以及调节连杆与磨轮5的相对位置，可以调节磨轮5的倾斜角度，以满足不同非球面（如常见的椭球面等）的加工需要。通过调节第一连杆9与第二连杆11的长度比例可以对磨轮5的倾斜角度进行微调。圆柱筒形磨轮5内孔4，图中所示内孔4位于圆柱筒形磨轮5的中心位置，起到工件3成型以及为圆柱筒形磨轮5降温及润滑作用。

本发明还提供一种用上述非球面加工设备加工非球面的方法，该加工方法包括以下步骤：

a、将工件3安装于真空夹装吸盘2上，将圆柱筒形磨轮5通过第一连杆9及第二连杆11安装于分度盘8上；

b、设置工件的加工参数，转动分度盘8调节圆柱筒形磨轮5与工件3的倾斜角度，启动数控磨床，工件3旋转运动，圆柱筒形磨轮5对工件3进行磨削，通过圆柱筒形磨轮内孔4中喷出的切削液冷却润滑；

c、对工件3进行抛光处理。

在步骤b中，通过调节第一连杆9与第二连杆11的长度对圆柱筒形磨轮5的倾斜角度进行微调。

同时，本发明还可以在采用本非球面加工设备对光学玻璃及其他非金属材料的非球面进行加工之前，运用精密数控磨床加工出一个金属材质的工件，该工件用于测量、比对光学玻璃及其他非金属材料的加工精度。

金属材质的非球面与光学玻璃及其他非金属材料的非球面加工存在不同，金属材料的脆性及硬度不如光学玻璃等常用材料大，因此其加工更为方便。运用此原理，在加工光学玻璃的非球面之前，采用精密数控磨床加工出一个金属非球面工件，用于与光学玻璃材质的非球面工件进行比对、测量，以符合加工要求。

使用时，将工件3安装于真空夹装吸盘2上，根据工件3大小及加工参数要求选择适当直径大小（包括外径及内孔径）的圆柱筒形磨轮5。启动机床，主轴1旋转运动，磨轮5对工件进行磨削加工，在磨削一段时间后根据加工件要求，旋转分度盘8对磨轮5与工件3之间的倾斜角度进行调节，通过调节第一连杆9与第二连杆11的长度可以对磨轮5角度进行调整。针对磨轮高速运转中所产生的热量，加工过程中，位于磨轮5中间的内孔4喷出冷却液进行冷却润滑，保证了冷却效果。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种使用非球面加工设备加工非球面的方法，其特征在于：该加工方法包括以下步骤：

a、将工件安装于真空夹装吸盘上，将圆柱筒形磨轮通过第一连杆及第二连杆安装于分度盘上；

b、设置工件的加工参数，转动分度盘调节圆柱筒形磨轮与工件的倾斜角度，启动数控磨床，工件旋转运动，圆柱筒形磨轮对工件进行磨削，通过圆柱筒形磨轮内孔中喷出的切削液冷却润滑；

c、对工件进行抛光处理。

2.按照权利要求1所述加工非球面的方法，其特征在于：在步骤b中，通过调节第一连杆与第二连杆的长度对圆柱筒形磨轮的倾斜角度进行微调。

3.按照权利要求1或2所述加工非球面的方法，其特征在于：在加工光学玻璃及其他非金属材料的非球面之前，运用精密数控磨床加工出一个金属材质的工件，该工件用于测量、比对光学玻璃及其他非金属材料工件的加工精度。