第11章透镜的定心磨边.ppt
第11章 透镜的定心磨边,第一节 透镜的中心差,透镜的定心磨边是使透镜的光轴与圆柱面几何轴线重合（或基准轴），同时把外圆磨到给定的尺寸。定心磨边,一、透镜中心误差的定义,（一）定义及术语中心误差的定义：光学表面定心顶点处的法线对基准轴的偏离量。,1、面倾角,光学表面定心顶点处的法线与基准轴的夹角即面倾角（单位：分）,2、中心偏或偏心差c,透镜几何轴与光轴在透镜中心处的偏离量，对于薄透镜即透镜几何中心对光心的偏离量（单位：mm）。,3、球心偏 a,透镜光学表面的曲率中心对基准轴的偏离量。,4、边厚差,透镜边缘厚度的差值（单位：mm）。,二、透镜中心差各种表述之间的关系,1、偏心差与边厚差的关系,2、面倾角与球心偏的关系,设被定心的光学表面曲率半径为R，则该面的面倾角与球心偏a的关系,3、偏心差与面倾角的关系,4、偏心差与球心偏的关系,三、定心磨边步骤,一、定心：通过一定的方法寻找并确定透镜光轴与基准轴重合的位置，即使透镜诸光学表面定心顶点处的法线与基准轴重合的位置。二、磨边：相对于确定了的透镜光轴，磨削透镜的外圆，以获得光轴与基准轴重合的外圆直径，达到所要求数值的透镜。,第二节 光学定心的原理及方法,定心的实质是将透镜的两球心置于机床的回转轴线上，从而把以光轴为中心的磨边过程，变为以机床轴线为回转中心修磨透镜外圆的过程。,一、表面反射像定心法,1、肉眼观察法,特点：使用设备、方法简单，但定心精度不高，一般为0.05mm左右，它适用于单件、小批量生产。,2、自准显微镜观察法（球心反射像法）,特点：定心精度高，可达0.005mm，但视场小，找像困难。,球面反射像定心仪,成像矫正点与定心仪位置的确定,当物镜的物方焦距置于校正点上时，使其与透镜非粘结面间的距离x不得小于10mm，以便于操作；当必须观察两个表面的球心象时，如果两校正点相距甚远，则可分别选用两个焦距不同的可调物镜。,3、影响定心精度的因素 机床主轴的径向跳动 应使机床主轴的径向跳动量小于定心精度。定心夹头 夹头的几何轴与机床主轴的重合精度应高于定心精度 夹头端面应与几何轴线严格垂直观察方法,二、透射像定心法,透射定心就是将透镜粘在接头上转动时，通过工件透射过来的十字分划象的跳动来定心。实际上是测定透镜象方焦点对基准轴的偏离量，反映出透镜几何轴与光轴在透镜光心处的偏离。c=bn/2物镜放大率；b分划板实际格值；n跳动格数。定位精度低，一般为0.01-0.1；相对比较复杂，且当透镜象方焦点对基准轴的偏离量为零时，此法无法发现，一般不用。,透射像定心仪,三、光学电视定心法,定心原理精度分析,四、激光定心法,组成：激光器，二维的位置传感器，电子处理和显示部分。测量原理：从激光发出的光经可调焦的光学系统，通过定心透镜，在透镜后用带可调千分尺的光电晶体转换器接收光点像，然后将光点像显示在显示器上。透镜是夹在两个空心夹具（接头）之间的，激光可以通过，而且是通过透镜的中心。通过转动透镜可以从光点在感光片上的移动确定偏心差是多少。,第三节 机械法定心磨边工艺,一、定心原理 将被定心透镜放在一对同轴精度高、端面精确垂直于轴线的夹头之间，利用弹簧压力来实现定心的。使透镜整个表面与接头端面接触，这时透镜的两个表面的球心位于接头的轴线上，使透镜被夹紧的同时达到定心的目的。,定心角,定心角是指在接头轴线平面内，透镜-接头接触点的切线与过该点且垂直于回转轴的直线间的夹角。分为总定心角、单侧定心角。,双凸、双凹取“+”号，其余取“-”号,定心力：,摩擦力：,定心条件：,摩擦力的竖直分力：,二、机械定心的条件,D1、D2为夹具的直径；R1、R2为透镜两表面的曲率半径。若双凸、双凹透镜，取“+”号；一凸一凹透镜，取“”号；若有一面为平面，则其中一项为零。,一般玻璃与钢夹头之间的摩擦系数为0.15则K0.15 定心角=1730，定心可行；若0.1K0.15，则相当于=12-1730，则定心情况差；K0.1，相当于12，则定心不可能。,三、对定心夹头的要求,1.夹头轴与机床主轴的同轴度，一般要求0.003-0.005mm；2.定心接头端面精确垂直几何轴，端面粗糙度达到0.05微米以上。3.夹具外径比透镜完工直径小0.2-0.03mm。4.夹头壁厚一般为1mm，并且壁端为锥面。5.一般夹头位黄铜H50、H62或钢材料。,四、影响机械定心精度的因素,1.夹持透镜的两个主轴的同轴度；2.透镜的类型；3.定心接头与机床主轴的同轴度、端面粗糙度；4.透镜与夹具的摩擦系数；5.透镜的曲率半径和夹头的直径。,机械法定心的特点操作简便，加工效率高，适用于中等尺寸、中等精度透镜的大批量生产。夹头最小直径的选择查表,第四节 定心磨边工艺,一、磨边和倒角1、磨边,图11-12常见的透镜磨边方式(a)平行磨削(b)倾斜磨削(c)端面磨削(d)垂直磨削,2、倒角,成型金刚石磨轮的磨边与倒角,砂轮倒角,倒角模倒角,3、倒角宽度,二、影响定心精度的因素,1、机床主轴的径向跳动2、定心磨边接头材料及结构：光学法定心接头用黄铜HPb59-1或H62；机械定心接头可用黄铜或45钢。一般接头外径比透镜完工直径小0.1-0.4mm。光学定心接头应带有通气小孔。技术要求：同轴度与垂直度；接触面尽可能小；端面用W7金刚砂或尼布加氧化铬抛亮。3、定心角,三、影响定心的工艺因素,1、磨轮,2、粘结胶,对粘接胶的要求足够的强度软化点较低清洗容易化学中性,常用粘结胶主要成分松香蜂蜡胶胶层薄、熔点低、脆性大，适用于中等直径透镜。松香漆片胶粘接力大，脆性小，适用于各种直径的透镜。,磨边粘结胶配方,松香（50%）、虫胶（50%），适用于大透镜及特殊零件。松香（86-95%）、矿物油（14-5%），适用于中小透镜。松香（90-95%）、蜂蜡（10-5%），适用于中等直径透镜。,3、冷却液,磨边冷却液可分为油性和水性两种，具有粘度低,冷却性强，润滑性好等特点，同时不损害皮肤，对机床设备无锈蚀，对环境无污染。一般采用401#冷却液、GX水基冷却液等。另外，透镜的磨边一般都是在抛光之后进行，因此，磨边时必须考虑抛光表面的防腐蚀处理，一般是在磨边冷却液中加入1%的抛光液稳定剂。,四、磨边余量的确定,五、各种定心方法定心精度的比较,六、常见疵病及产生原因,常见表面疵病崩边、外径不圆、表面划伤、水印、零件脱落等产生疵病的主要原因机床精度、接头质量、磨轮形状、工艺参数选择不合理,七、透镜边厚差的检验,被定心透镜由三个钢球支承着，两只定位销紧靠着透镜的外圆柱面，形成五点支承。用千分表紧固在支架上，其测量头顶住透镜的边部圆周上，旋转透镜一周，其千分表的跳动量就是透镜在这个环带上的边厚差。,作业,1、叙述球心自准像定心的原理。2、采用机械法对一双凹透镜进行定心，当定心角为18时刚好可以实现定心过程，请准确计算所用定心夹头的最小直径（小数点后保留2位）。透镜两面的曲率R均为200mm。,
