在磨边机上实现透镜定位磨边和光学定位台面修磨

　　1　引　言

　　目前,光学设计为了使光学系统达到较高的成像质量和简便快捷的装校,不仅对光学零件的面形精度和外形尺寸精度提出更高的要求,还将光学系统装校时的光学定位面设计在光学透镜的工作面上(即在组成透镜光学镜面之一的凹球面上,磨削与光轴垂直的平台做为装校时的定位面)。这给光学零件的加工带来很大困难。

　　通常,这种带有光学定位面的透镜的传统制作工艺是:粗磨→精磨→抛光→定心磨边→修磨定位台面。在这个制作过程中,透镜的定心磨边是在定心磨边机上进行的,使光轴与几何轴重合,同时使透镜的外圆直径达到图纸要求。然后,用手工修磨的方法,在平面磨盘上将光学定位面修磨出来。在修磨过程中,容易造成光轴与几何轴的偏差,因此,这种方法获得的定位面精度低,重复性差,对工人的技术依赖性大。

　　为了获得较高精度的光学定位面并克服人为因素的影响,提高生产效率和产品质量的重复性,设计在定心磨边机上除了完成定心磨边,还同时完成光学定位面的加工。这将涉及到定心磨边机的性能改造。

　　2　定心磨边机的改造方案

　　在定心磨边机上增加铣磨光学定位台面的功能,使机床完成定心磨边后直接铣磨光学定位台面。这样铣磨出来的定位台面精度由机床精度决定,去除了人为因素的影响,且重复性好,生产效率高。

　　根据MBS110型双光路定心磨边机的结构特点,最初改造方案有二种。一种是将定心磨边机的磨头一维横向进给运动改为二维横向和纵向进给运动;利用横向进给运动和磨头的外圆实现透镜定心后的磨边;利用纵向和横向进给运动和磨头的端面实现定位台面的铣磨。

　　第二种方案是增加一条和定心导轨平行的第二条导轨,在导轨上放置一具有横向和纵向进给运动的微型工作台,磨光学定位台面的磨头安装在此工作台上,作为透镜定心磨边后铣磨光学定位台面专用。

　　考虑第一种方案中磨头承担两项铣磨任务,工作空间占用较大,而且磨头的端面和外圆都是工作面,对磨头的修整要求较复杂。权衡利弊,最后,决定采用第二种改造方案。

　　3　改造后定心磨边机的主要性能特点

　　3.1定心磨边机的机械性能特点

　　由于定心磨边精度和铣磨光学定位台面的精度是由机床的精度决定的。因此,机床的精度必须高于透镜的设计精度。否则,加工完的透镜将达不到设计要求。

　　机床主轴的径向跳动:常见的透镜的定心精度设计要求球心偏在0.01~0.03mm之间;定位台面精度要求台面相对透镜光轴的垂直度在0.005~0.02mm。为了使加工后透镜的精度达到设计要求,将定心磨边机的主轴径向跳动量设计为0.005mm。