[发明专利]数控非球面磨镜机

说明书

技术领域

        本发明属于光学加工领域，具体涉及一种用于磨制非球面光学镜面的数控磨镜机的发明。

背景技术

       磨镜机是一种磨制光学镜面的机器，对于球面镜，可以方便地直接磨制，对于非球面镜，一般依靠磨制工艺加以控制，加工过程中需不断检测和修磨，工艺复杂，对工人的技术要求高，因而成本高昂。对树脂镜片而言，一般采用先磨制玻璃的镜片作为模具，通过注塑生产镜片。由于非球面镜的球差比球面镜小很多，因此其成像质量远好于球面镜，但生产的困难导致其成本较高。

现有技术中的数控磨镜机，绝大部分为球面磨镜机。例如，中国200820029067.8号实用新型专利：一种用于加工球面工件的高精度球面数控珩磨机，由主轴、磨具、可控摩擦力矩球型铰链、压力杆、摆动轴随动弹性加力机构及随动力测量系统和随动光电测长系统等组成。主轴转动后，可控摩擦力矩球型铰链带动磨具摆动，同时磨具绕自身轴线转动。这类球面磨镜机无法完成自动磨制非球面镜的任务。其工作原理为球面展成原理，当主轴以角速度ω转动, 珩磨头具以角速度β摆动同时珩磨头绕自身轴线以角速度ω1转动。ω、β、ω1三个参数相互关联，影响加工精度，通过计算机控制、控制协调ω、β、ω1三个参数的最佳匹配，保证了珩磨头均匀磨损和球面工件均匀珩磨。

极少数能够磨制非球面镜的数控磨镜机，价格均极其高昂，不适合在民用产品应用。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明提出了一种新型的数控非球面磨镜机。本发明的数控非球面磨镜机能够由电脑控制磨镜机自动磨制，快速磨出需要的非球面镜面，对操作人员的经验要求不高，成本极大降低，磨制效率提高上百倍。

完成上述发明任务的技术方案是，一种数控非球面磨镜机，在磨头座上设有磨头旋转轴，磨头安装在该磨头旋转轴上；磨头旋转电机带动所述磨头绕磨头旋转轴旋转；其特征在于，所述的磨头座安装在极径平移台上，磨头座平移电机带动所述的磨头座在极径平移台上沿极径方向平移；所述的极径平移台通过极角旋转轴安装在磨镜机底座上，极角轴电机带动极角轴旋转；同时，磨镜机底座上设有镜坯座，由镜坯座平移电机带动所述镜坯座平移；镜坯旋转轴安装在该镜坯座上，镜坯固定在该镜坯旋转轴上，由镜坯旋转电机带动该镜坯旋转轴与镜坯旋转；所述的磨头旋转电机、磨头座平移电机、极角轴电机、镜坯座平移电机与镜坯旋转电机，均由控制系统的电脑进行数字化控制。

本发明有以下优化方案：

1、镜坯旋转电机与磨头旋转电机均采用直流电机；因速度稳定性要求不高，采用开环速度控制，成本低廉；

2、极角轴电机与磨头座平移电机均采用步机电机；使用对电机步进脉冲信号计数的方法，得到电机转过的角度，实现极角轴、磨头座平移量的计量，既实现了闭环位置控制，又具有很高的性价比；

3、镜坯座平移台与极径平移台均采用丝杆传动，平滑、稳定、分辨精度高；

4、极角轴、镜坯旋转与磨头旋转采用蜗轮蜗杆传动，传动比高，能自锁，分辨精度高。

本发明的结构与工作步骤如图1所示：

1、镜坯7安装在镜坯座8上，磨制过程中，镜坯7由镜坯旋转电机9带动，以固定转速旋转，转速可以在磨制前，由电脑软件设定；

2、镜坯座8由镜坯座平移电机12拖动，可沿镜坯座平移台11直线移动，可由电脑及手控盒控制；

3、磨头6安装在磨头座4上，磨头6由磨头旋转电机3带动，在磨制过程中以固定转速转动，转速可由电脑控制，在磨制前设定；

4、磨头座4安装在极径平移台2上，极径平移台2由磨头座平移电机1拖动，由电脑或手控盒控制，做直线运动；

5、极径平移台2可绕极角轴14旋转，极角轴14由极角轴电机15拖动，电脑及手控盒控制；

6、自动磨制时，电脑上的磨镜机软件按输入的面形，控制极角轴、极径平移台电机依次运动，使磨头走出的曲线，符合面形函数；磨坯及磨头的旋转，使镜坯面被磨成旋转非球面。

其基本原理是利用电脑控制多个转动轴运动，使磨头按设计的轨迹运动，磨制出需要的非球面形状。使用时在电脑软件内输入设计的镜面的面形函数，或输入样品的测量数据，即可由电脑控制磨镜机自动磨制，快速磨出需要的镜面，对操作人员的经验要求不高，成本极大降低，磨制效率提高上百倍。另外产品的一致性高，成品的面形精度可通过参数设定来方便地控制。

本发明的优点是：

电脑程序控制，快速磨制旋转非球面镜，磨制效率极大提高；