透鏡的定心與磨邊的基本原理,透鏡定心與磨邊工藝的深度解析!
摘要:本文主要圍繞透鏡的定心與磨邊展開論述。首先介紹了相關術語與定義,包括磨邊、中心偏差、定心等。接著詳細闡述了定心的方法,如光學定心法中的透鏡表面直接反射像定心法、球心自準像定心法、光學電視定心法,以及機械定心法,還說明了定心系數和影響機械定心法定心精度的因素。最后介紹了磨邊與倒角工藝,包括磨邊的方式、磨邊機類型,以及倒角的類型、方法和寬度等。
一、相關術語與定義
1.磨邊:對于圓形光學零件,精磨拋光后需進行磨邊,使其側圓柱面尺寸滿足裝配要求,同時校正透鏡在研磨拋光中產生的偏心及兩球心連線與外圓對稱軸的偏離。
2.中心偏差: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表示。
3.定心:使透鏡的光軸和幾何軸重合或在一定的公差范圍內。
4.邊厚差與中心偏差的關系:存在邊厚差的透鏡可看成無邊厚差的透鏡加一個楔形鏡組成,通過控制邊厚差可校正鏡盤中心偏差測量,減小透鏡中心偏差。定心的實質是將透鏡的兩球心置于磨邊機回轉軸線上,將以光軸為基準的磨邊過程變為以機床軸為對稱軸的修磨透鏡外圓的過程。
5.定心方法:有光學定心法、機械定心法、光電定心法、激光定心法。
二、光學定心法
1. 透鏡表面直接反射像定心法:
原理:定心接頭軸線與機床回轉軸重合,接頭端面垂直于軸線,將透鏡膠接于接頭端面,使透鏡表面“1”球心落在接頭軸線上,通過觀察非粘結面的光源反射像的跳動移動透鏡,使其光軸與夾頭軸線重合。
特點:精度不高,一般在0.05mm左右,但設備簡單,操作方便,適用于單件或小批量生產。
2.球心自準像定心法:
原理:從十字分劃A發出的光線經光學系統對透鏡表面曲率中心成像,球心偏位c時轉動透鏡十字像A`跳動量為4cβ,移動透鏡使十字像不跳動或在允許范圍內跳動完成定心。`
特點:定心精度較高,可達0.005mm,主要用于直徑小、曲率半徑小的透鏡定心,但視場較小,找像困難,導軌與機床共軸的平行度要求高。
3.光學電視定心法:
原理:采用自準顯微鏡觀測定心透鏡球心像的跳動,通過電視屏顯示定心誤差,移動透鏡使電視顯示屏上的像無跳動或在允許公差范圍內跳動實現定心。
特點:定心誤差包括透鏡兩表面定心誤差的總和,定心精度比球心自準像定心法高,定心效率高,適用于高精度透鏡大批量生產,但定心效率仍沒有機械定心法高。
三、機械定心法
1.原理:將透鏡放在同軸精度高、端面垂直于軸線的接頭之間,利用彈簧壓力夾緊透鏡,根據力的平衡實現定心。
2.定心系數:通過計算定心系數K值判斷透鏡采用機械方法定心的難易度,K≥0.15時定心可行,0.1<K<0.15時定心效果差,K<0.1時不能定心。
3.影響定心精度的因素:
機床主軸徑向跳動:會造成透鏡基準軸的位置變化,使用前需校正主軸跳動使其徑向跳動小于定心精度。
接頭:接頭的精度和質量是機械法定心的關鍵,對接頭有一系列要求,如重合精度、端面垂直度、表面粗糙度、外徑尺寸、材料等。
四、磨邊與倒角工藝
1.磨邊:
方式:有平行磨削、傾斜磨削、端面磨削、垂直磨削和組合成型磨輪磨削等。
磨邊機:有光學定心磨邊機、機械定心磨邊機、自動定心磨邊機等,機械定心磨邊機使用最廣泛。
2.倒角:
類型:分為保護性倒角和設計性倒角。
方法:有砂輪倒角和倒角模倒角。
倒角寬度:與零件的直徑與類型有關,倒角斜角α可根據D/r的比值給出。
透鏡的定心與磨邊工藝是一項復雜而精細的工作,需要綜合考慮各種因素,并選擇合適的方法和定心車設備,才能確保透鏡的質量和性能達到預期要求。隨著技術的不斷進步,相信在未來,這一工藝將不斷完善和創新,為光學領域的發展提供更堅實的基礎。
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