專利名稱：非球面加工設備及加工方法
技術領域：
本發明涉及非球面加工技術領域，特別來說，是指一種非球面加工設備以及采用該非球面加工設備加工非球面的方法。
背景技術：
目前，國內外非球面加工主要采用的生產方法是壓模法，通過壓膜法加工非球面玻璃，首先必需要有大型的熱模壓機床等一系列配套設施，另外必需要有超精密模具加工能力。這種加工方法，生產費用昂貴，不適合于中小批量生產。由于玻璃材料的光學特性和熱脹冷縮作用，生產的非球面玻璃表面光潔度及面型均不完美。其次，國內很多廠家及大專院校也試驗用數控加工機床改造來生產非球面，但光
學玻璃及非金屬材料硬度高、脆性大、導熱性慢易碎且對金剛石砂輪磨損大，不易控制，增加了生產成本,且效率低下。
發明內容
本發明提出一種非球面加工設備及加工方法，其解決了現有技術中非球面加工設備及加工方法加工精度低、成本高以及加工效率低下的技術問題。為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為一種非球面加工設備，包括數控磨床，所述數控磨床的主軸上裝有真空夾裝吸盤，其中所述磨床的磨輪為圓柱筒形磨輪，所述磨輪具有兩個端腳，所述磨輪的兩個端腳分別通過鉸鏈連接有第一連桿和第二連桿，第一連桿與第二連桿通過鉸鏈相互連接；所述數控磨床還包括有分度盤，第一連桿與第二連桿鉸鏈連接的銷軸以及第二連桿與磨輪端腳鉸鏈連接的銷軸均安裝于分度盤上，即分度盤上開有弧形凹槽，第一連桿與第二連桿之間的鉸鏈銷軸及第二連桿與磨輪端腳之間的鉸鏈銷軸均延伸至弧形凹槽中，轉動分度盤可以調整磨輪的傾斜角度。優選地，所述第一連桿與第二連桿均為套桿內絲伸縮螺桿，通過調整第一連桿與第二連桿的長度可以對圓柱筒形磨輪的傾斜角度進行微調。優選地，所述分度盤為扇形分度盤。本發明還提供一種用上述非球面加工設備加工非球面的方法，該加工方法包括以下步驟a、將工件安裝于真空夾裝吸盤上，將圓柱筒形磨輪通過第一連桿及第二連桿安裝于分度盤上；b、設置工件的加工參數，轉動分度盤調節圓柱筒形磨輪與工件的傾斜角度，啟動數控磨床，工件旋轉運動，圓柱筒形磨輪對工件進行磨削，通過圓柱筒形磨輪內孔中噴出的切削液冷卻潤滑；C、對工件進行拋光處理。優選地，在步驟b中，通過調節第一連桿與第二連桿的長度對圓柱筒形磨輪的傾斜角度進行微調。
優選地，在加工光學玻璃及其他非金屬材料的非球面之前，運用精密數控磨床加工出一個金屬材質的工件，該工件用于測量、比對光學玻璃及其他非金屬材料工件的加工精度。采用該發明的非球面加工設備，通過運用橢圓原理，即圓柱筒形磨輪在任何角度斜切時，所切出的工件總是一個橢圓形，根據工件的尺寸加工要求，設定加工的工藝參數即可實現非球面光學玻璃的加工。根據加工需要確定圓柱筒形磨輪的外徑以及內孔徑，確定磨輪的轉速進行加工即可。并且，本發明的非 球面加工設備結構簡單，只需對數控磨床進行改造，成本低。位于磨輪上的內孔既能夠滿足工件形狀加工需要，同時可以更好地對磨輪冷卻，有效保護磨輪且保證了加工精度。采用該設備加工非球面，工藝簡單，且能夠滿足不同非球面的加工需要。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發明中非球面加工設備。圖中，I、主軸；2、真空夾裝吸盤；3、工件；4、內孔；5、磨輪；6、端腳；7、弧形凹槽；8、分度盤；9、第一連桿；10、銷軸；11、第二連桿。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。本發明利用圓柱體呈任何傾斜角度切削時，其截面總是一個橢圓形。因此，在進行非球面加工時，可以選用圓柱筒形磨輪5作為刀具并將圓柱筒形磨輪5與工件3傾斜設置，這樣通過圓柱筒形磨輪5的往復運動即可加工出非球面。本發明的非球面加工設備包括數控磨床(圖中未全部示出)，數控磨床的主軸I上裝有真空夾裝吸盤2，真空夾裝吸盤2上裝有工件3。本發明圓柱筒形磨輪5的端部設有端腳6，磨輪5通過其端腳6上的連桿連接有分度盤8。圖中所示的磨輪具有兩個端腳6，兩個端腳6上分別連接有第一連桿9及第二連桿11，第一連桿9與第二連桿11相互連接，兩個端腳6與第一連桿9及第二連桿11之間、第一連桿9與第二連桿11之間均形成鉸鏈連接。第一連桿9與第二連桿11之間以及第二連桿11與磨輪的一個端腳6均通過鉸鏈安裝在分度盤8上，即分度盤8上開有弧形凹槽7，第一連桿9與第二連桿11之間的鉸鏈銷軸10及第二連桿11與圓柱筒形磨輪5 —端腳之間的鉸鏈銷軸(圖中所示下端的鉸鏈銷軸)均延伸至弧形凹槽7中，轉動分度盤8可以調整磨輪5與工件3的傾斜角度。第一連桿9與第二連桿11均采用套桿內絲伸縮螺桿，其上帶有刻度，可以通過內部的螺紋旋轉來調節長度以滿足不同角度的磨輪調節需要，即通過調節第一連桿9與第二連桿11之間的長度比例實現對磨輪傾斜角度的微調。分度盤8選擇為扇形分度盤，該扇形面約為半個圓大小，以便于旋轉分度盤8調節磨輪5與工件3的傾斜角度以及用于磨輪5的安裝。本發明的這種結構，磨輪5的兩個端腳6與第一連桿9及第二連桿11構成連桿機構，轉動分度盤8以及調節連桿與磨輪5的相對位置，可以調節磨輪5的傾斜角度，以滿足不同非球面(如常見的橢球面等)的加工需要。通過調節第一連桿9與第二連桿11的長度比例可以對磨輪5的傾斜角度進行微調。圓柱筒形磨輪5內孔4，圖中所示內孔4位于圓柱筒形磨輪5的中心位置，起到工件3成型以及為圓柱筒形磨輪5降溫及潤滑作用。本發明還提供一種用上述非球面加工設備加工非球面的方法，該加工方法包括以下步驟
a、將工件3安裝于真空夾裝吸盤2上，將圓柱筒形磨輪5通過第一連桿9及第二連桿11安裝于分度盤8上；b、設置工件的加工參數，轉動分度盤8調節圓柱筒形磨輪5與工件3的傾斜角度，啟動數控磨床，工件3旋轉運動，圓柱筒形磨輪5對工件3進行磨削，通過圓柱筒形磨輪內孔4中噴出的切削液冷卻潤滑；C、對工件3進行拋光處理。在步驟b中，通過調節第一連桿9與第二連桿11的長度對圓柱筒形磨輪5的傾斜角度進行微調。同時，本發明還可以在采用本非球面加工設備對光學玻璃及其他非金屬材料的非球面進行加工之前，運用精密數控磨床加工出一個金屬材質的工件，該工件用于測量、比對光學玻璃及其他非金屬材料的加工精度。金屬材質的非球面與光學玻璃及其他非金屬材料的非球面加工存在不同，金屬材料的脆性及硬度不如光學玻璃等常用材料大，因此其加工更為方便。運用此原理，在加工光學玻璃的非球面之前，采用精密數控磨床加工出一個金屬非球面工件，用于與光學玻璃材質的非球面工件進行比對、測量，以符合加工要求。使用時，將工件3安裝于真空夾裝吸盤2上，根據工件3大小及加工參數要求選擇適當直徑大小(包括外徑及內孔徑)的圓柱筒形磨輪5。啟動機床，主軸I旋轉運動，磨輪5對工件進行磨削加工，在磨削一段時間后根據加工件要求，旋轉分度盤8對磨輪5與工件3之間的傾斜角度進行調節，通過調節第一連桿9與第二連桿11的長度可以對磨輪5角度進行調整。針對磨輪高速運轉中所產生的熱量，加工過程中，位于磨輪5中間的內孔4噴出冷卻液進行冷卻潤滑，保證了冷卻效果。以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特征和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和范圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明范圍內。本發明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
權利要求
1.一種非球面加工設備，包括數控磨床，所述數控磨床的主軸上裝有真空夾裝吸盤，其特征在于所述磨床的磨輪為圓柱筒形磨輪，所述磨輪具有兩個端腳，所述磨輪的兩個端腳分別通過鉸鏈連接有第一連桿和第二連桿，第一連桿與第二連桿通過鉸鏈相互連接；所述數控磨床還包括有分度盤，第一連桿與第二連桿鉸鏈連接的銷軸以及第二連桿與磨輪端腳鉸鏈連接的銷軸均安裝于分度盤上，即分度盤上開有弧形凹槽，第一連桿與第二連桿之間的鉸鏈銷軸及第二連桿與磨輪端腳之間的鉸鏈銷軸均延伸至弧形凹槽中，轉動分度盤可以調整磨輪的傾斜角度。
2.按照權利要求I所述的非球面加工設備，其特征在于所述第一連桿與第二連桿均為套桿內絲伸縮螺桿，通過調整第一連桿與第二連桿的長度可以對圓柱筒形磨輪的傾斜角度進行微調。
3.按照權利要求I或2所述的非球面加工設備，其特征在于所述分度盤為扇形分度盤。
4.一種使用權利要求I所述加工設備加工非球面的方法，其特征在于該加工方法包括以下步驟 a、將工件安裝于真空夾裝吸盤上，將圓柱筒形磨輪通過第一連桿及第二連桿安裝于分度盤上； b、設置工件的加工參數，轉動分度盤調節圓柱筒形磨輪與工件的傾斜角度，啟動數控磨床，工件旋轉運動，圓柱筒形磨輪對工件進行磨削，通過圓柱筒形磨輪內孔中噴出的切削液冷卻潤滑； c、對工件進行拋光處理。
5.按照權利要求4所述加工非球面的方法，其特征在于在步驟b中，通過調節第一連桿與第二連桿的長度對圓柱筒形磨輪的傾斜角度進行微調。
6.按照權利要求4或5所述加工非球面的方法，其特征在于在加工光學玻璃及其他非金屬材料的非球面之前，運用精密數控磨床加工出一個金屬材質的工件，該工件用于測量、比對光學玻璃及其他非金屬材料工件的加工精度。
全文摘要
本發明提出了一種非球面加工設備，包括數控磨床，所述數控磨床的主軸上裝有真空夾裝吸盤，其中所述磨床的磨輪為圓柱筒形磨輪，所述磨輪具有兩個端腳，所述數控磨床還包括有分度盤，所述磨輪的兩個端腳通過連桿機構與分度盤連接，轉動分度盤時，可以調節磨輪的傾斜角度；本發明還提出了一種加工非球面的方法將工件安裝于真空夾裝吸盤上，將圓柱筒形磨輪通過連桿機構固定安裝于分度盤上；設置工件的加工參數，轉動分度盤調節圓柱筒形磨輪與工件的傾斜角度，啟動數控磨床，工件旋轉運動，圓柱筒形磨輪對工件進行磨削，通過切削液冷卻潤滑；對工件進行拋光處理。采用該發明，降低了加工成本且能保證加工效率。
文檔編號B24B19/00GK102896568SQ201210336709
公開日2013年1月30日 申請日期2012年9月12日 優先權日2012年9月12日
發明者蔡志明 申請人:常州市佳明光電元件有限公司