光學冷加工定心磨邊工藝設計--.doc

1、河南工業(yè)職業(yè)技術學院河南工業(yè)職業(yè)技術學院 Henan Polytechnic Institute 畢畢 業(yè)業(yè) 設設 計計題目 系別 專業(yè)班級 姓名 學號 指導教師 日期 設計任務書設計題目：設計題目：光學零件定心磨邊加工工藝設計要求：設計要求： 綜合運用所學知識，結合實際獨立完成設計課題，拓寬知識面、掌握知識的深度、以定心磨邊技術的傳統(tǒng)和現(xiàn)在的術語及方法為引導，寫出各種定心工藝的優(yōu)點以及容易產生的疵病,同時對該種工藝的疵病進行分析，培養(yǎng)運用理論結合實際去處理問題的能力、實驗能力、計算機運用水平、書面及口頭表達能力。文字材料條理清楚、通順，論述充分，符合技術用語要求，符號統(tǒng)一，編號齊全,書寫工整

2、。圖紙完備、整潔、正確。按期圓滿完成任務書中規(guī)定的項目；能熟練地綜合運用所學理論和專業(yè)知識; 有結合實際的某項具體項目的設計或對某具體課題進行有獨立見解的論證，并有較高技術含量。立論正確，計算、分析、實驗正確、嚴謹，結論合理,，科學作風嚴謹，畢業(yè)設計有一些獨到之處。設計任務設計任務: :1介紹定心磨邊工藝傳統(tǒng)和現(xiàn)代術語寫出定心磨邊的各種工藝類型及其原理圖;2。 結合實際工作寫出定心磨邊的各種工藝類型及其原理圖;3分析當前工藝類型的疵病產生原因；4寫出詳細畢業(yè)設計說明書（10000 字以上)，要求字跡工整，原理敘述正確，各種磨邊工藝分析全面。設計進度要求：設計進度要求：第一周：收集資料，在圖書館

3、查看書籍,在實踐中聽取師傅的教導，在網上查找各類相關資料盡量使資料完整、精確、數(shù)量多，有利于論文的撰寫。第二周：將收集到的資料仔細整理分類,及時與導師進行溝通。將設計的雛形確立起來,論文的文字敘述全部做好.第三周：進行相關圖形的繪制工作和夾具的設計工作，把文字、繪圖、排版、校對等項工作完成。 指導教師（簽名）：指導教師（簽名）： 摘 要光學在中國大地上起步晚，但發(fā)展尤為迅速。尤其是近年來，隨著光學科技的突飛猛進，光學產品從航空航天的使用到日常生活的使用，受到廣泛歡迎.光學是一個精密的學科,光學產品的生產要求極為嚴格，加工過程對精度要求很高。為了滿足光學儀器成像的要求，必須保證光學系統(tǒng)光軸的一致

4、性。在儀器的裝校中，通常是靠透鏡的外圓定位，但外圓定位只能保證各透鏡幾何軸的共軸性，卻不能保證光軸的一致性。如果要達到靠外圓定位來實現(xiàn)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。為在實際生產中，透鏡的定心磨邊分兩步進行：一是定心，通過光學或機械的方法尋找并確定透鏡光軸與基準軸重合的位置，即透鏡光學表面定心頂點處的法線與基準軸重合的位置,這里的基準軸就是機床的回轉軸；二是磨邊,透鏡定心后夾緊，用砂輪或金剛石磨輪磨削透鏡的外圓，以獲得圖紙要求直徑的透鏡。透鏡的定心方法主要分光學定心和機械定心兩類.了提高零件的制造效益和質量，工藝研究的創(chuàng)新成果極大地改變了零件的生產

5、程序和工藝路線,充分利用被加工光學材料的特性，集中系列的高新技術，從而形成新的工藝。由于知識有限，設計中可能存在一定的錯誤,望指導老師能夠諒解。關鍵詞：光學定心、磨邊.目目 錄錄設計任務書 .I摘 要 .III1 定心磨邊概況 .11。1 傳統(tǒng)的定義與術語 .11.1。1 概念.11。1.2 中心偏差與邊厚差的關系.21.2 新的概況 .21。2。1 基本定義.31.2.2 傳統(tǒng)的中心偏差與新定義面傾角的關系.31.3 透鏡中心誤差各種表述之間的關系 .41。3.1 偏心差 C 與邊厚差 T 之間的關系.41.3.2 面傾角 X 與球心偏 A 的關系.41.3.3 面傾角 X 與偏心差的關系.

6、41。3.4 偏心差 C 與球心偏 A 的關系.42 磨邊與倒角加工 .62.1 磨邊與倒角 .62.1。1 磨邊方式.62.2。2 倒角.62。2 影響定心精度的因素 .8影響定心精度的因素：機床主軸的徑向跳動， 接頭， 定心角。.82。2.1 機床主軸的徑向跳動.82。2。2 接頭.82。2.3 定心角對精度的影響.92。3 影響定心的工藝因素 .92.3。1 磨輪的因素.92.3.2 粘結膠的因素.102。3.3 冷卻液的因素.112.4 磨邊余量的計算與磨邊疵病 .112.4。1 定心磨邊余量.112.4.2 透鏡定心磨邊余量.112。5 定心方法及各種疵病分析 .132。5。1 各種

7、定心磨邊方法的精度表：.132。5.2 定心磨邊常見疵病及產生原因：.132.5。3 磨邊中的疵病及克服方法.142.6 透鏡邊厚差的檢驗 .153 機械定心磨邊 .173.1 機械定心的原理及定心條件.173。1。1 機械定心的原理.173。1.2 機械定心的定心條件.173.2 定心夾頭的選擇 .183。3 影響定心精度的因素 .193。4 夾頭最小直徑的選擇 .194。1 透鏡表面直接反射像定心法 .204.2 球心自準反射像定心法 .204。2.1 定心原理.204.2。2 成像校正及定心儀位置的確定.224。3 光學電視定心 .244。3.1 光學電視定心原理.244。3。2 光學電

8、視定心精度分析.254。3。3 電視定心磨邊機.254.4 透射像定心法 .264.5 激光定心法 .274。5。1 激光定心儀.274.5。2 激光定心原理及裝置.274.5。3 精度分析.275 勞爾激光定心機器 .295.1 維修工作安全守則 .295。2 檢查定心鐘徑向擺動 .295。3 檢查定心鐘軸向跳動 .305.4 安裝刀具 .305.5 檢查刀具的徑向和軸向跳動 .305。6 激光定中心 .31致 謝 .32參考文獻 .331 定心磨邊概況1.1.1 1 傳統(tǒng)的定義與術語傳統(tǒng)的定義與術語 對于圓形的光學零件，精磨拋光完工之后一般都還要進行磨邊，使其側圓柱面尺寸滿足裝配要求;對于

9、球面透鏡，磨邊還有一個重要作用：就是校正透鏡在研磨拋光過程中很難完全避免的偏心,即校正兩球心連線(光軸）與外圓對稱軸（幾何袖)的偏離.根據(jù)透鏡的使用要求,光學設計時往往預先給定這種偏離的大小，并用符號表示。定心磨邊就是使透鏡滿足這種技術要求。經過精磨拋光后的透鏡，一般均為未定心透鏡，存在中心誤差.對于單透鏡，經常表現(xiàn)為交叉性中心誤差，即透鏡光軸與透鏡幾何軸空間交叉（圖 1。1)；有時也表現(xiàn)為平行性中心誤差，即透鏡光軸與幾何軸相互平行（圖 1.2)。當透鏡光軸與幾何軸完全重合時，則是理想的定心透鏡（圖 1。3)。 圖 1。1 圖 1.2圖 1。31 1。1 1。1 1 概念概念中心偏差是透鏡外圓

10、的幾何軸與光軸在透鏡曲率中心處的偏離程度,用 C 表示. 定心是使透鏡的光軸和幾何軸重合或在一定的公差范圍內。 磨邊是將定心后的透鏡進行對稱地磨外圓。光學系統(tǒng)的中心偏差盡管很復雜,但透鏡中心偏差定義的 C 仍適用于單塊透鏡。它符合磨邊工序的加工目的，也可以看成是對磨邊工序的主要技術要求。1 1。1.21.2 中心偏差與邊厚差的關系中心偏差與邊厚差的關系在透鏡研磨拋光過程中,通常采用控制透鏡邊厚差來校正鏡盤中心偏差，達到減小透鏡中心偏差的目的。特別是對大口徑透鏡不合適定性磨邊，在拋光過程中必須通過控制邊緣等厚差的方法，達到中心偏差的要求. 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

11、附加上一塊楔形鏡組成。tanaa，tanbb,ab,則 則DRCtRCDt 其中 t透鏡的邊厚差； R-球面曲率半徑； D-透鏡外圓直徑； C-透鏡中心偏差。透鏡的中心偏差是其幾何軸與光軸在曲率中心處的偏離程度。曲率中心和光軸均是抽象的點和線,直接測出光軸對幾何軸的相對位置是困難的，但是透鏡存在中心偏時,必須通過一些現(xiàn)象反映出來，定心的方法不同，反映的現(xiàn)象也不同.定心的實質就是通過一定的方法，將透鏡的兩球心置于磨邊機回轉軸線上，從而把以光軸為基準的磨邊過程，變成一機床軸為對稱軸的修磨透鏡外圓的過程。1 1。2 2 新的新的概況概況傳統(tǒng)規(guī)定的中心偏差 C 的定義,不能表示光軸與幾何軸空間相互位置

12、的一般情況，所以,首先在德國和法國舍棄不用，而我國也在新的國標 GB724287 中提出新的術語和定義。本標準適應于由球面與球面或球面與平面組成的且具有旋轉對稱邊緣面的單透鏡和膠合透鏡。對于具有其他邊緣形狀的透鏡（例如：矩形透鏡)也基本適用.1 1。2.12.1 基本定義基本定義中心誤差:光學表面定心頂點處的法線對基準軸的偏離量.中心誤差是用光學表面定心頂點處的法線與基準軸的夾角來度量,此夾角稱為面傾角，用希臘字母 x 表示。定心頂點：光學表面與基準軸的焦點?；鶞瘦S:用來標注、檢驗和校正中心誤差的一條確定的直線，該直線應體現(xiàn)系統(tǒng)的光軸.定心：校正中心誤差的過程.光軸：單透鏡兩光學表面球心的連線

13、:膠合透鏡在理想情況下光軸是光學表面球心的連線.若透鏡諸光學表面定好中心，透鏡的光軸即與基準軸重合，則該透鏡已經定好中心。若被定心的光學表面定心頂點處的法線與所選定的基準線重合，則該光學表面已經定好中心。1.21.2。2 2 傳統(tǒng)的中心偏差與新定義面傾角的關系傳統(tǒng)的中心偏差與新定義面傾角的關系 1. 用透射式定心儀檢驗 透射式定心儀檢驗出的是偏心差 c,在數(shù)值上它用焦點像跳動圓半徑來度量。 透鏡式定心儀檢驗出的偏心差 e,要保證圖紙規(guī)定的面傾角 x 的要求. 單透鏡兩光學表面中有一個選作基準面時,則偏心差 c 與另一個光學表面的傾角的允許值，按下式計算： C=0.291（n1)l,F.x。10

14、-3 式中:c偏心差,mm; X-面傾角，（）; 透鏡材料的折射率; l，F(xiàn)-透鏡的像方程焦距，.用反射式定心儀檢驗當被檢驗光學表面球半徑為有限值時，可根據(jù) x 值換算出球心到基準軸的距離 a，也可按檢驗出的 a 值換算出面傾角 x 值，即 a=x.R/3438=0。291x.R10-3 式中：x面傾角，（); a-被檢光學表面球心到基準軸的距離,mm; R被檢光學表面球半徑，mm；1.31.3 透鏡中心誤差各種表述之間的關系透鏡中心誤差各種表述之間的關系中心誤差面傾角 x、偏心差 c、球心偏 a,這三個反映中心誤差的量是客觀存在的物理量，但觀察起來并不直觀，需要通過儀器來測量。透鏡邊緣的厚度

15、差，會直觀反映中心誤差，但很難測量準確。1 1。3 3。1 1 偏心差偏心差 c c 與邊厚差與邊厚差 tt 之間的關系之間的關系具有偏心差 c 的透鏡相當于一個定心完好的透鏡附加一個楔角為 的楔鏡，如圖所示，若量儀測頭與透鏡表面接觸軌跡圓的直徑為 D，則邊厚差 t=D。設圖中 H/為透鏡的像方主點,平行于基準軸入射的平行光束會聚于 F/點-相當于透鏡像方焦點，像方焦點 F/對基準軸的偏離量即像方主點 H/對基準軸的偏離量 c。若透鏡折射率為 n，像方頂焦距為 l/F，則主光線在楔角為 的楔鏡上產生的偏向角為 =（n-1）。所以透鏡的偏心差c=l/F=(n1）l/F 因此得 t=Dc/(n1）

16、 l/F 對于像方焦距為 f/的薄透鏡有t=Dc/（n-1) f/1 1。3 3。2 2 面傾角面傾角 x x 與球心偏與球心偏 a a 的關系的關系當被定心的光學表面曲率半徑為 R，則該面的面傾角 x 與球心偏 a 的關系可知a=0。291xR1031 1。3 3。3 3 面傾角面傾角 x x 與偏心差的關系與偏心差的關系當折射率為 n、像方頂焦距為 l/F 的透鏡其中一光學表面作為基準面時（基準面的中心誤差為零），則透鏡的偏心差 c 與非基準面的面傾角 x 之間關系為C=0。291(n1)l/Fx1031.3.41.3.4 偏心差偏心差 c c 與球心偏與球心偏 a a 的關系的關系若透鏡

17、的兩個光學表面的曲率半徑分別為 R1、R2，可知，a1=R1q1 ，a2=R2q2 ，1=c/ R1 , 2=c/ R2 , q1=1+， q2=2+,因此有C=（ a1R2- a2R1)/（ R2 R1)式中 R1、R2要考慮符號關系，正透鏡為正，負透鏡為負.為了根據(jù)球心偏能保證球心差不超出公差，對于 a1 、a2的符號考慮應以算得的偏心差值最大為準,所以,當 R1、R2異號時，a1 、a2取同號；當 R1、R2同號時，a1 、a2取異號。2 磨邊與倒角加工粘結在定心磨邊機上的透鏡在定心之后，要用砂輪或金剛石磨輪進行磨邊和倒角，以達到用戶要求的直徑和形狀。2 2。1 1 磨邊與倒角磨邊與倒角

18、與定心方法向對應，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.其中機械定心磨邊機是目前使用最廣泛的設備。2.12.1。1 1 磨邊磨邊方式方式磨邊方式主要有平行磨削、傾斜磨削、端面磨削、垂直磨削和金剛石成型磨輪磨削。A。平行磨削.平行磨削是指磨輪軸線與透鏡軸線平行.這種磨削方式的特點是磨輪以最大的線速度磨削零件，磨削效率高，而且易于調整,是一種最為常見的磨削方式。 B.傾斜磨削。這種方式是為了避免零件受磨輪拉脫力過大而造成脫落，因此，將磨輪調轉 30?；?45.角。這樣不僅拉脫力減小，而且使零件受到一個緊固的力，從而改善了零件的受力情況，消除了磨邊時零件的脫落現(xiàn)象，同時也可直接在

19、磨邊機上完成倒角。 C。端面磨削。采用磨輪端面磨削玻璃，不存在使零件脫落的作用力，磨削效率高；其缺點是容易磨出錐面或非柱面.D.垂直磨削。這種磨削方式也不會使零件脫落，而且進刀比較容易。E。金剛石成型磨輪磨削。采用兩塊或三塊組合的金剛石成型磨輪，可把磨邊和倒角一次完成。2 2。2 2。2 2 倒角倒角光學零件的倒角可以分為兩大類:保護性的倒角和設計性的倒角。保護性倒角是為了防止零件在裝配時，尖銳的邊緣被碰破，也防止劃破工人的手。在透鏡磨邊時砂輪和透鏡的接觸面不是十分均勻的，因此磨邊以后，總是大大小小的破邊，倒角可以去掉一些小的破邊.A。成型金剛石磨輪倒角利用成型金剛石磨輪磨邊與倒角如圖所示。這

20、種方法是先磨邊，然后磨輪相對于透鏡左右軸向移動一個小距離磨透鏡的棱角。這種方法要求接頭直徑 D/應比透鏡 D 小，其關系為：D/=D（0。5+2） 式中： 是金剛石磨輪倒角部分的高度。B.砂輪倒角將砂輪或工件轉動一定的角度,即可在磨邊后接著倒角。C.倒角模倒角倒角時，使用金剛石倒角模，真空吸附.對于大透鏡和硬玻璃材料用 W40 磨料；對于小透鏡和軟玻璃材料用 W20 磨料。E.倒角寬度倒角寬度與零件直徑和零件類型有關系，具體尺寸見下表:倒角寬度（mm）零件直徑(mm)非膠合面膠合面用滾邊固定倒角位置360.1+0。10.1+0.10。1+0。16100.1+0.10。1+0。10。3+0.21

21、01818300.3+0.20.3+0。20.4+0。20.5+0.3305050800。4+0.30。2+0.20。7+0.80.8+0.4801200。5+0.40.3+0。3121500。6+0。5-倒角的斜角 根據(jù) D/r 的比值由下表給出。倒角的傾角零件直徑與表面半徑的比值 D/r凸面凹面平面0.745。45。0。7-1.530。60。1。52不倒角90。45.2.22.2 影響定心精度的因素影響定心精度的因素影響定心精度的因素：機床主軸的徑向跳動, 接頭, 定心角。2.2.12.2.1 機床主軸的徑向跳動機床主軸的徑向跳動機床主軸徑向跳動會造成透鏡透鏡基準軸的位置變化，因此，應使其

22、徑向跳動量小于定心精度。2.22.2。2 2 接頭接頭為了保證機械定心的精度，防止接頭劃傷透鏡的通光表面，以及透鏡粘結面的曲率中心與接頭幾何軸重合的程度,接頭應滿足以下要求：（1）接頭的幾何軸與機床主軸的重合精度應高于定心精度；（2）接頭端面應與幾何軸線嚴格垂直；（3）接頭端面應光滑，不能擦傷透鏡表面，端面粗糙度 Ra為 0。16 以上；（4）接頭外徑應比定心透鏡名義直徑小 0。15mm0.30mm，并帶有通氣小孔，接頭壁厚一般為 1mm；（5）接頭具有一定的剛度，光學定心法接頭用黃銅 HPb591 或 H62；機械定心法可用黃銅或 45 號鋼；（6）對于機械定心,夾持透鏡的兩個主軸的同軸度也

23、有要求，一般為0。005mm-0。01mm。一般接頭外徑比透鏡完工直徑小 0。2mm-0.4mm.下圖為光學法定心接頭和機械法定心接頭設計圖圖 2。1 光學法定心接頭和機械法定心接頭設計圖2 2。2 2。3 3 定心角定心角對精度的影響對精度的影響對于機械法定心,除了上述兩個影響因素外，透鏡與接頭的摩擦系數(shù)、透鏡的曲率半徑以及接頭直徑對定心精度也有影響。透鏡與接頭的摩擦系數(shù)越小，定心精度越高。對于彎月透鏡,可用曲率半徑較小的一面對直徑較大的接頭，曲率半徑較大的一面對直徑較小的接頭，以提高定心精度。2.32.3 影響定心的工藝因素影響定心的工藝因素在定心磨邊機床、接頭及定心角都合適的情況下，透鏡

24、磨邊的精度與加工中磨輪粒度及轉速、粘接膠、冷卻液等工藝參數(shù)有關系。2 2。3 3。1 1 磨輪的磨輪的因素因素透鏡的定心磨邊通常采用金剛石砂輪或碳化硅砂輪，加工光學玻璃常用青銅結合劑，加工晶體可以用樹脂樹脂結合劑。其磨輪粒度按透鏡的直徑大小選擇，對于大直徑透鏡,采用 180#,小直徑透鏡采用 240或 280#。磨輪的轉速與透鏡的直徑有關系,直徑越大,轉速越高，一般為 15m/s35m/s。下表給出了光學法定心和機械法定心的主要參數(shù)。各種定心方法的機器參數(shù)磨邊方法光學法定心磨邊機械法定心磨邊工作轉速（r/min）200500310進刀量（mm）0。020.100.512.3.22.3.2 粘結

25、膠的粘結膠的因素因素磨邊用的粘結膠的作用是將透鏡粘結到接頭上，它的主要成分是松香和蟲膠漆,此外還有少量的蜂蠟和礦物油。由于特殊的應用環(huán)境，磨邊膠應滿足一些特定的要求：（1）足夠的強度，以保證透鏡不會從接頭上脫落；（2）軟化點低，以便稍加熱即可調節(jié)透鏡的位置；（3）磨邊后,容易清洗透鏡和接頭；（4）良好的化學穩(wěn)定性,不致腐蝕磨邊透鏡。2 2。3 3。3 3 冷卻液的冷卻液的因素因素磨邊冷卻液可分為油性和水性兩種，具有粘度低、冷卻性強、潤滑性好等特點，同時不損害皮膚，對機床設備無腐蝕，對環(huán)境無污染。一般采用 401#冷卻液、GX 水基冷卻液等。另外，透鏡的磨邊一般都是在拋光之后進行,因此,磨邊時必

26、須考慮拋光表面的防腐蝕處理，一般是在磨邊冷卻液中加入 1%的拋光液穩(wěn)定劑。2.42.4 磨邊余量的計算與磨邊疵病磨邊余量的計算與磨邊疵病2.42.4。1 1 定心磨邊余量定心磨邊余量透鏡完工直徑（mm）31010-2020-3535-5555-8080-110大于110磨邊余量（mm）0.81.41。82。22.633.52.42.4。2 2 透鏡定心磨邊余量透鏡定心磨邊余量透鏡類型圖示余量計算公式雙凸t=D(D+D)(R1+ R2d)/2R1R2 雙凹t=D（D+D）(R1+ R2+d）/2R1R2 平凸 平凹t=D（D+D）/2R當計算得到的D 大于 6nm 時，則應縮小 t，也就是說通過

27、控制透鏡的邊緣厚度保證 D。當凸透鏡的完工直徑加上磨邊余量后邊緣厚度小于 0。5mm 時，則也應縮小 t，通過控制透鏡的邊緣厚度保證 D。一般情況下，用透鏡的邊厚差計算磨邊余量.如下表：透鏡的邊厚差透鏡口徑D（mm）3-1010-2020-3535-5555-8080110110邊厚差t（mm）0.30.40.50.60.70。812 2。5 5 定心方法及各種疵病分析定心方法及各種疵病分析2 2。5.15.1 各種定心磨邊方法的精度表各種定心磨邊方法的精度表: :正彎月t =D（D+D）(R2R1+d）/2R2（R1h1）負彎月t=D(D+D）(R1-R2-d）/2R1R2注：t透鏡邊緣厚度

28、差；D透鏡直徑;D-直徑磨邊余量;R透鏡的曲率半徑（絕對值)；d-透鏡的中心厚差；h1-曲率半徑 R1面對應的矢高。定心方法精度（mm）備注表面反射像定心0.03-0。10精度中等自準直球心定心0。0050.04精度高透射定心0。010。10精度中等適合小批量生產，對工人要求高，效率低機械定心0。01-0。10精度中等，適合大批量生產，對工人要求低，效率高2.5.22.5.2 定心磨邊常見疵病及產生原因：定心磨邊常見疵病及產生原因：疵病類型 產生原因崩邊（1）砂輪粒度粗；（2）進刀量太快或進給太快;（3）砂輪本身不平衡; （4）砂輪鈍化或工作表面不平；（5）砂輪軸跳動大 工件脫落（1）進刀量過

29、大;（2）粘結膠太脆;（3）零件與砂輪接觸過猛；（4）砂輪徑向跳動大橢圓（1）接頭端面與其旋轉軸線不垂直；（2）機械定心磨邊機的進刀凸輪不佳,彈簧壓力不當;（3）工件軸磨損或松動劃傷（1）接頭端面粗糙度差；（2）粘結膠布干凈；（3）倒角模半徑取的不合適；（4）機械定心壓力不當，冷卻液中玻璃末過多尺寸不準（1）尺寸定位精度不佳;（2）砂輪軸的精度低；（3）工件軸的固有誤差;（4）機械定心壓力小或磨削壓力不當錐度（1）砂輪柱面母線與主軸不平行；（2）主軸導軌間隙過大；（3）主軸的往復運動不在同一條直線上;（4）工件前后動程不合適2 2。5.35.3 磨邊中的疵病及克服方法磨邊中的疵病及克服方法 、

30、崩邊破口產生原因（)砂輪或磨輪表面不平,或已磨鈍后微孔堵塞，砂輪以選中軟硬度為宜;（）砂輪粒度太租，工件越小，粒度越細,見表常見砂輪種類所示： (）砂輪量太大,或進給太快;（）砂輪和工件軸的相對跳動太大；（）砂輪或透鏡轉整選擇不當;、透鏡上徑出現(xiàn)橢圓或錐度,產生原因：（）砂輪與工件的徑向跳動太大；（）夾頭端面與工件軸不垂直；（）往復運動方向與砂輪工作面不平行；、表面疵病等級下降產生原因（)夾頭端面不光滑而劃傷；（）粘結膠不清潔或對透鏡起腐蝕作用；（)機械定中心時壓力過大；（）冷卻液對玻璃起腐蝕作用；（）倒角時擦傷；（）清洗時擦傷。2.62.6 透鏡邊厚差的檢驗透鏡邊厚差的檢驗被定心透鏡由三個鋼

31、球支承著，兩只定位銷緊靠著透鏡的外圓柱面，形成五點支撐。三只支承球所在圓的直徑是可調的,以測量不同直徑的透鏡。定位球和支承球均選表面非常光滑的鋼球.用千分表緊固在支架上，其測量頭頂住透鏡的邊部圓周上，旋轉一周，其千分表的跳動量就是透鏡在這個環(huán)節(jié)上的邊厚差。測量透鏡邊厚差的裝置示意圖，如圖 2.2 所示. 1-定位頭 2千分表 3待測透鏡 4支撐球 圖 2.2 測量邊厚差的簡易裝 3 機械定心磨邊目前在中等精度透鏡的大批量生產中，主要采用機械定心的方法，這是因為這種方法操作簡單,效率高，定心精度能滿足一定的要求。3 3。1 1 機械定心的原理及定心條件機械定心的原理及定心條件3.13.1。1 1

32、 機械定心的原理機械定心的原理定心原理利用一對同軸性很高的、且端面垂直軸線的定心夾頭定心夾頭 1 和 3,借助施加在夾頭 3 上的彈簧力將工件 2 夾緊。夾頭 1 只能轉動，而夾頭 3 既能轉動又能在裝夾工件中沿軸向移動. 圖 3.1 機械定心的原理 1、3夾頭 2工件在圖 3。1 中,當透鏡處于非定心狀態(tài)時，由于其邊厚不等，則透鏡受力不平衡。這時由彈簧產生的支反力,可分解成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 與反作用力相平衡。定心力的合力 F 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力 F1 和 F2 的合力）,使透鏡沿垂直軸線方向上移動，直到

33、PF 時，透鏡不再移動，此時,透鏡光軸與夾頭軸線(即機床回軸軸線)達到一定的重合精度，從而實現(xiàn)了透鏡的定心.3 3。1 1。2 2 機械定心的定心條件機械定心的定心條件若采用機械定心法，則定心前必須計算定心角，以判斷能否使用該種定心方法。1R1=R2 時的定心條件按定心原理，透鏡的定心條件是，定心力 P 必須大于摩擦力 F，即 PF。如果透鏡的曲率半徑 R1=R2=R，總定心角用 表示，而玻璃與夾頭之間的摩擦系數(shù)為 u，則由圖 3.1 可知：滿足定心條件時應有 PF，即1sincos22N tan2而 tan/(2 )2DR所以 R1/(2 )D2DR或上述公式表示透鏡兩表面曲率半徑相同時,采

34、用機械法定心的條件.112RR時的定心條件如果定心透鏡的12RR，那么12 ,則透鏡定心條件應滿足下式：12tantan2應用公式(79）時，對雙凸、雙凹透鏡取“+號，對彎月透鏡取“”號。用定心值 z 代替 u,另外，對于單面定心 1 和 2 很小,則可用 sin1和 sin2代替tan1和 tan2那么公式(79）可寫成1212121212DDtantan22RR=224DDRRZ公式(7-10)表示透鏡兩表面曲率半徑不同時的定心條件.一般玻璃透鏡與鋼夾頭之間的摩擦系數(shù) u=0.15，則：(1)ZO.15 時，相當17 30 ，定心情況良好；(2)Z=0.10O.15 時, =12 17 3

35、0 ，定心情況較差;(3)ZO15 時，20 為好。3.23.2 定心夾頭的定心夾頭的選擇選擇保證機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)夾頭軸與機床回轉軸的同軸性要求在 0003O005mm 以內； (2)夾頭端面精確垂直幾何軸，并且端面粗糙度應達到 o05ptm 以上；(3)夾頭外徑比透鏡完工直徑小 O2O3mm；(4)夾頭壁厚一般為 1mm，并且壁端為錐面；(5)一般夾頭為黃銅 H50、H62 或鋼材料。3.33.3 影響定心精度影響定心精度的因素的因素 （1）在夾頭直徑 D和定心透鏡曲率半徑尺一定時，雙凸、雙凹透鏡的定心值比彎月透鏡的定心值大，即在相同條件下

36、，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，定心精度愈高。通常機械定心適用于R180mm 的透鏡。對于直徑在 670mm 的透鏡,定心精度可達 O.01mm。(3）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端面劃傷透鏡通光表面。(4)夾頭與透鏡表面之間的摩擦系數(shù)愈小，則定心精度愈高。而摩擦系數(shù)與夾頭材料的選擇、夾頭工作端面的粗糙度和潤滑劑有關.潤滑劑可用變壓器油或儀表油等.3 3。4 4 夾頭最小直徑的選擇夾頭最小直徑的選擇為了提高機械法的定心精度和防止夾頭劃傷透鏡的通光表面，夾頭直徑要盡量大。在生產實踐中，為了

37、使用方便,可根據(jù)透鏡的曲率半徑大小，利用判斷機械定心法所用夾頭的最小直徑minDf，即該透鏡直徑大于minDf才能采用機械定心法。此圖按定心角 16制. 4 4 光學定心光學定心光學定心主要包括透鏡表面直接反射像定心法、球心自準反射像定心法、透射像定心法、電視定心法和激光干涉技術定心法。4 4。1 1 透鏡表面直接反射像定心法透鏡表面直接反射像定心法這種定心方法的原理如圖所示.圖 4。1 表面反射像定心定心接頭軸線與機床的回轉軸重合,并且接頭端面精確地垂直于軸線。將透鏡膠接于接頭端面時，如果膠層非常均勻，則透鏡表面“1球心必然落在接頭的軸線上。如果再使透鏡表面的“2”的球心也置于接頭軸上，則透

38、鏡實現(xiàn)了定心。利用透鏡表面直接反射燈像的方法進行定心,故稱透鏡表面直接反射像法.在保證定心接頭軸線與機床的回轉軸重合，且接頭端面嚴格垂直于軸線的情況下,將透鏡粘結在接頭上，定心時，將一光源放在透鏡前上方 yA 處，轉動接頭，根據(jù)非粘結面的光源反射像的跳動來移動透鏡，使其光軸與夾頭軸線重合。當像撞到上面，則將透鏡沿著夾頭端面向下移動；像轉到下面，則反之，直至像不移動或在允許范圍內，即完成定心.一般情況下,透鏡粘接面的定心主要靠接頭端面的修整精度來保證。這種定心時用肉眼直接觀察像的跳動，與表示中心誤差的各參與量之間沒有直接的關系,但它的大小反映出透鏡中心誤差的大小。這種定心法定心精度不高，一般為

39、0.05mm 左右。但所需要的設備簡單，操作方便，適用于單件或小批量生產.4.4.2 2 球心自準反射像定心法球心自準反射像定心法4.2.14.2.1 定心原理定心原理球心自準反射像法定心原理如圖所示：圖 4.2 球心自準反射像法定心原理1-被定心透鏡；2,3自準顯微鏡的物鏡組成部分;4分化板。從十字分劃 A 發(fā)出的光線，由垂直放大率為 的光學系統(tǒng)對透鏡的表面曲率中心成像，經被檢面球心反射回來的十字像位于分劃板上 A/處。如果透鏡的球心偏位 c，轉動透鏡,十字像 A/亦隨之跳動，像的跳動量為 4c。若分劃板的分劃值為 b,則允許像 A/的跳動格數(shù)為：m=4c/b如果像的跳動格數(shù)超過這個范圍，必

40、須移動透鏡，直至十字像不跳動或在允許的范圍跳動。如下圖，給出了球心反射像定心儀的光學系統(tǒng)圖。圖 4。3 球心反射像定心儀的光學系統(tǒng)圖1光源；2聚光鏡；3分劃反光鏡;4物鏡；5可換物鏡;6-工件；7物鏡；8-分劃板；9目鏡組；10接頭。將具有中心誤差的透鏡粘結在接頭上，在確定了球心自準反射定心儀在磨邊機上的位置后,觀察透鏡光學表面曲率中心。轉動接頭時，觀察球心像的跳動量，如果跳動量大，則移動透鏡，至球心像不動或跳動在允差范圍內,即完成定心。球心自準像定心法，定心精度較高，可達 0。005mm，主要用于直徑小、曲率半徑小的透鏡的定心。但由于視場較小，找像困難。另外，供定心儀移動的導軌與機床主軸的平

41、行度要求太高。因此，在中等精度透鏡高效生產中，主要采用機械定心法。4 4。2 2。2 2 成像校正及定心儀位置的確定成像校正及定心儀位置的確定1。 校正點位置的確定所謂校正點就是透鏡表面的球心像。當透鏡定心時，此像要隨接頭而移動，定心過程就是通過觀測校正像的跳動來實現(xiàn)定心的。因此，首先必須找出球心像的位置（校正點）,然后將定心儀物鏡前焦點置于校正點上，才能正確觀測像的跳動。透鏡表面的校正點與它的曲率中心置于同一縱向位置上，因為反射面的放大倍數(shù)是1。透鏡后表面的定心，一般是靠接頭端面的垂直度實現(xiàn)的，所以，通常情況不必用定心儀觀測像的跳動。定心時，首先必須找出透鏡的校正點。對于透鏡非粘結面，其校正

42、點就是它的去曲率中心,而粘結面的校正點位置可用近軸球面折射公式計算。然后根據(jù)校正點到透鏡非粘結面的距離，選擇合適的物鏡。選擇的原則是：當物鏡的物方焦點置于校正點上時,物鏡與透鏡非粘結面的距離 x 不小于 10mm,以便于操作。由圖所示的定心儀與透鏡間的位置關系可以看出，當校正點到透鏡非粘結面間的距離 l2和選定的可調物鏡物方頂焦距 lF2確定后，便可確定物鏡前表面到透鏡非粘結面間的距離 x2，從而確定了定心儀的軸向位置.圖 4.4 定心儀與透鏡間的位置關系2。 自準顯微鏡軸向位置計算用自準顯微鏡定心是觀察與球面共心的光束所成的像(球心像）來校正透鏡的偏心，也就是說將球心像作為自準顯微鏡的物。透

43、鏡的球心像又是由自準顯微鏡所成的像作為透鏡的物所造成的。當球心像的像平面和自準顯微鏡的物平面（自準顯微鏡本身的像平面）相重合時,就能在自準顯微鏡中看到球心像了。透鏡球心像的位置可用折射球面的近軸折射基本公式求出，即 n/s/-n/s=( n/-n)/r 則s/= n/rs/nr+( n/-n）s式中：s/為像到折射面頂點的距離； S 為物體（發(fā)光點）到折射面頂點的距離； n 為第一種介質的折射率； n/為第二種介質的折射率； r 為球形臨界面的半徑。根據(jù)上述原理，下表給出了不同形狀的透鏡在不同的粘結情況下,自準顯微鏡軸向位置的計算方法。透鏡類型定心圖示校正粘結面平凸透鏡平凹透鏡X1=L1+r2

44、n/( n/n）X1可換物鏡面與透鏡非粘結面間的距離；L1-可換物鏡第一面到物平面間的距離；r2球面曲率半徑；n/空氣的折射率；n-玻璃的折射率。符號規(guī)則:凸為“+” ，凹為“” 。雙凹透鏡雙凸透鏡正彎月透鏡負彎月透鏡X1= L1+ n/r2s/n r2+（ n/n）s此時 s= r1dr1粘結凹面的半徑（取負值）;d透鏡中心厚度；r2符號規(guī)則：凹為正,凸為負.4.34.3 光學電視定心光學電視定心為了提高定心精度，減輕人眼疲勞，在球心自準定心法基礎上,發(fā)展了光學電視定心法。這種方法采用自準顯微鏡觀測定心透鏡球心像的跳動,然后通過電視屏顯示定心誤差，因此，精度高、檢測直觀、效率也高.4 4。3

45、.13.1 光學電視定心原理光學電視定心原理光學電視定心法的原理如圖所示.圖 2.5 光學電視定心光學系統(tǒng)1光源；2聚光鏡;3分劃板；4分光鏡；5顯微物鏡；6-定心透鏡；7-攝像機;8顯示器。在如圖所示的光學電視定心裝置中,在定心磨邊機的導軌上裝有自準顯微測量系統(tǒng)。它由光源 1、聚光鏡 2、分劃板 3、反光鏡 4、物鏡 5 和電視攝像管 7 組成。待定心透鏡6，用粘結膠粘在定心接頭上.在定心過程中，首先移動自準顯微鏡，使由物鏡 5 射出的光線，聚集在定心透鏡外表面的球心 O1上。如果透鏡無偏心,則射向定心透鏡的光線沿法線方向射入，且反射光線按原路返回，并將分劃板的十字絲成像于攝像管 7 的中心

46、點 O1/上.對物鏡來說，O1/點與定心透鏡第一面（非粘結面）的球心 O1是共軛的。轉動與機床回轉軸有高度同軸性的定心接頭時,球心 O1的自準像,O1/不動，則表面定心透鏡的光軸與機床的回轉軸（即定位軸）重合；否則，如果透鏡有偏心，轉動定心接頭時，自準像 O1/將發(fā)生跳動,這時加熱定心接頭使粘結膠軟化，將透鏡的粘結面沿夾頭端面作上下、左右移動，直到主軸回轉時，在電視顯示屏上的像無跳動或在允許的公差范圍內跳動，即透鏡實現(xiàn)定心。在定心過程中，對于被定心透鏡的兩個球心像，主要是將非粘結面的球心像置于定位軸上（回轉軸）.而粘結面的定心是靠定心接頭端面垂直度和定位軸的同軸性保證.但是，接頭端面在長時間使

47、用過程中要產生磨損，這將造成端面與軸線的垂直度超差。因此，定心接頭使用一定時間后,還要對定心透鏡的粘結面球心像進行檢查,看是否在定心公差范圍內。4 4。3 3。2 2 光學電視定心精度分析光學電視定心精度分析采用光學電視定心法,其定心誤差應包括透鏡兩表面定心誤差的總和。但粘結面的定心精度已由夾頭端面垂直度保證，因此透鏡的定心精度是由非粘結面的定心精度決定的。設電視攝像管的分辨率為 N，顯微鏡的放大率為 ,則通過電視系統(tǒng)所觀察到的非粘結面球心，隨主軸回轉時的跳動量為（1/N）(1/）.由此可得定心透鏡非粘結面球心離回轉軸的垂直距離為 C，則表示光學電視定心法的定心精度為C=1/4N如上述分析可看

48、出:光學電視定心法布球心自準像定心法的精度高，而且定心快，適用于高精度透鏡大批量生產的定心，但定心效率仍未有機械定心法高。4.3.34.3.3 電視定心磨邊機電視定心磨邊機如圖所示為雙光電路定心磨邊機，可用于不透可見光材料透鏡及一般透鏡的外圓、端面整平、倒角等工序。在透鏡兩端各置一光學定中心儀,并連接顯像裝置觀察，找正光軸后進行磨邊。設備參數(shù)如下：加工透鏡的最大直徑:180mm； 工件主軸中心高:136mm；砂輪主軸與工件主軸中心線距離：70mm180mm；工件主軸轉速:63r/min、127r/min、254r/min；工件主軸往復速度：151p/min；工件主軸往復行程：040mm；砂輪主

49、軸轉速：3560r/min；砂輪規(guī)格：150mm32mm20mm；電機總功率：0。58kw；圓度：0。005mm；外圓與光學軸心同軸度：0。005mm。4 4。4 4 透射像定心法透射像定心法透射像定心是通過觀察透鏡的透射像與幾何軸的偏離來定心的.將透鏡膠在接頭上，接頭的端面嚴格垂直于機床主軸，即幾何軸。定心時，轉動透鏡，則通過透鏡透射過來的十字分劃像有跳動,其跳動量表示透鏡像方焦點對基準軸的偏離量，反映出透鏡幾何軸與光軸在透鏡光心處的偏離量。如圖所示，圖 2.7 透射法定心原理示意圖1光源；2聚光鏡；3十字分劃板；4-準直物鏡；5接頭；6工件；7可調物鏡；8固定物鏡;9直角棱鏡;10-分劃板

50、；11-目鏡透鏡偏心差 c 由下式求出:c=bn/2 式中： 為物鏡放大鏡； B 為分劃板實際格值； n 為跳動格數(shù).透射像定心法有個最大的不足,就是當透鏡像方焦點對基準軸的偏離量為零，而光軸與基準軸仍有交角時，透鏡實際存在的偏心差無法反映出來.4.54.5 激光定心法激光定心法4.54.5。1 1 激光定心儀激光定心儀激光定心儀有三部分組成，即可調焦的激光器、二維的位置傳感器、電子處理和顯示部分。其測量原理是：從激光發(fā)出的光經可調焦的光學系統(tǒng)通過定心透鏡，在透鏡后用帶可調千分尺的光電晶體轉換器接收光點像，然后將光點像顯示在顯示器上。透鏡是夾在兩個空心夾具（接頭)之間的,激光可以通過,而且是通

51、過透鏡的中心。通過轉動透鏡可以從光點在感光片商的移動確定偏心差是多少。4.5.24.5.2 激光定心原理及裝置激光定心原理及裝置激光定心裝置中：A、B聚焦裝置；C反射鏡；D被定心透鏡;E-聚焦旋鈕；F亮度旋鈕；M-轉換器;S紅色指示燈；X水平位移旋鈕；Y縱向位移旋鈕；G-放大倍數(shù)旋鈕；L400mm。在機械自動定心機床上，右邊加上激光發(fā)生器，左邊裝置為激光轉換儀（屏幕顯示裝置） ，被定心透鏡夾持在左右兩根高精度空心夾具上,紫紅色的激光束從激光發(fā)生器中射出，通過 A 與 B 兩塊光學透鏡聚焦(此兩塊透鏡可根據(jù)被加工透鏡曲率半徑大小來調節(jié)焦距）.激光光束再通過反射鏡 C,成 90 度折射，通過右空心

52、軸，再通過被定心透鏡 D，又通過左空心軸，直射到帶可調千分尺的光電晶體轉換器 M 上。在光學晶體轉換器 M 上，激光束瞬間被吸收并被轉換成電子流,轉換后的電流相當微弱，經放大后，紫紅色的激光束轉換成不刺眼的綠色亮點，隨著被定心透鏡 D 的旋轉,在顯示儀屏幕上顯示的綠色光點作圓周軌跡旋轉。如果在同一折射率條件下，則光點旋轉軌跡直徑小，透鏡定心好。屏幕 X 與 Y 坐標每格讀數(shù)值：一大格分五小格，每小格為 2mm.在透鏡定心過程中為了看清屏幕上光點旋轉軌跡，必須予以放大，它必須配合光電轉換元件座上的附加千分尺 M 來進行調節(jié)。用這種方法就可以保證定心透鏡最后的定心精度.4 4。5.35.3 精度分

53、析精度分析透鏡通過激光束定心，在屏幕上按放大倍數(shù)顯示讀數(shù),此讀數(shù)不是真正的透鏡面傾角的角秒精度值，要想得到精確角秒值，可用以下計算公式：x=103000/LK(n1）式中：x表面傾角； L-被加工透鏡到光電轉換器的距離； K-顯示裝置放大倍數(shù); n透鏡的折射率； 顯示屏幕中綠光點旋轉直徑； 103000計算系數(shù)。在實際操作過程中，為更方便地得到表面傾角，一般可直接查表。而且查表數(shù)值與計算所得數(shù)值基本上吻合。激光定心操作簡單，速度快，定心精度高，可以達到 10/的定心。5 勞爾激光定心機器 以 LOH C2SL 激光定心機器為例，講述實習中的有關了解。5.5.1 1 維修工作安全守則維修工作安全

54、守則1、所有清洗和保養(yǎng)工作都必須遵從電器件守則。2、維護和保養(yǎng)工作必須由合格并授權的電工進行。3、有些維護工作必須在關機狀態(tài)進行,要遵從適當?shù)氖貏t.4、在開始維護或修理之前，清擦機器，特別是連接處和螺紋接口，清除油和保養(yǎng)劑。不要使用酸性清洗劑，使用無棉抹布。5、檢查所有螺紋接點是否有泄漏、擦痕、損傷,清潔后修復應立即改正任何缺點。6、機器維護修理期間，將松開的螺釘立即擰緊.7、當安全裝置需拆開維護修理時，在工作完成之后應立即將定位重新裝好并測試。8、請按照環(huán)境安全方式處理所有消耗品、冷卻劑、潤滑劑和更換零件 。當定心鐘安好，夾緊在定心主軸上后，在定心操作前，必須檢查其徑向和軸向擺動，提供有專門的測量儀器。5.25.2 檢查定心鐘徑向擺動檢查定心鐘徑向擺動1、照準測量儀器的臂，測針大致要磨得鏡片接觸定心鐘的邊緣的位置。2、用定位螺釘將測量儀固定到位。3、校準數(shù)字表至“0” 。4、用腳踏開關開始定心主軸的轉動。指示表所顯示的徑向擺動應在0.003mm 允差范圍之內。5、如果徑向跳動超過上述范圍，定心鐘必須按下列進行再調.6、如前所述取掉定心鐘,用酒精或類似物清洗接觸物.7、用細磨石或拋光紙輕輕打