[发明专利]一种基于CAM的异形透镜加工方法

说明书

本发明公开了一种基于CAM的异形透镜加工方法，包括建立回转对称的镜坯模型，并剪切成目标异形透镜模型；采用右手坐标系，确定坐标原点，Z坐标的零点与镜坯上用于与工装配合的安装面的距离d＝△Z‑H，H为工装的高度；CAM生成刀具轨迹；后置处理，生成NC程序代码，转换工具轴和冷却液控制代码得加工程序；将镜坯安装在工装上打表镜坯外圆，得带镜坯工装；按加工程序铣磨镜坯外形，至外形尺寸及角度达到设计要求。该方法实现了异形透镜外形的加工成型，摆脱了手工铣磨精度差、效率低等缺点；突破机床自带模块化软件的限制，提高了加工效率和加工精度；降低了加工废品率；工艺简单，操作方便，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于异形透镜技术领域，具体涉及一种基于CAM的异形透镜加工方法。

背景技术

球面透镜是指从透镜的中心到边缘具有恒定的曲率，而非球面透镜则是从中心到边缘的曲率连续发生变化。非球面透镜的曲率半径随着中心轴而变化，用以改进光学品质，减少光学元件，降低设计成本；这种透镜具有更加的曲率半径，可以维持良好的像差修正，以获得所需要的性能。非球面透镜由于在设计时就已经考虑到校正的因素，一片可以替代好几片球面透镜补偿像差，能够非常明显的简化光学设计。相对于球面透镜，非球面透镜具有出色的锐度和更高的分辨率，同时镜头的小型化设计成为了可能，因此在光学仪器、图像、光电子工业得到了广泛的应用。

虽然非球面透镜在性能上大大优于球面透镜，但是其加工和检验要比球面透镜复杂和困难得多。现有技术中，CN101046521A公开了一种非对称非球面透镜的加工方法，是将透镜固定在旋转的带有编码器的主轴上，主轴设置在托板上，在透镜加工曲面相对的位置上设置有摆动角和摆动半径可同时变化的旋转磨头，将非对称非球面透镜曲率半径编制成数字信号，用数字信号三轴CNC数控系统来同时控制旋转磨头摆动角和摆动半径以及主轴旋转角度，使磨头产生与非对称非球面透镜曲面素线相同的运动轨迹，从而完成非对称非球面透镜的加工。该方法的加工干涉性很小，但是加工时要求主轴、旋转磨头及其摆动角、摆动半径同时实现精密配合，难度较大且只适合简单形状非球面透镜的粗加工。CN103481155A公开了一种Si非球面透镜的数控加工方法，包括如下步骤：制作抛光模具，非球面最佳拟合半径R_f，硬质铝模具的半径R_m，聚氨酯模层厚度h，硬质率模具和聚氨酯之间用软胶粘接，R_f＝R_m±h，凸面取“+”，凹面取“-”；制作套环夹具，套环口径比零件直径大0.05mm～0.1mm，将透镜放进套环后锁紧夹具；计算修整模层的角度，用电镀金刚石修整砂轮修聚氨酯膜层；用制作好的抛光模具、套环和电子纯抛光液粗抛光Si透镜的零件表面；用制作好的抛光模具、套环和电子纯抛光液粗抛光Si透镜；小修磨抛光头，对非球面面形进行修整，直至达到要求。该方法需要用到模具，工艺复杂，流程长，过程精度难以控制。

异形透镜是指外形不规则、不对称的透镜。异形透镜的外形往往较为复杂，采用光学数控的方法进行加工，过程难以控制；大部分光学数控成型设备，安装的是厂商开发的模块化软件，只能完成简单外形透镜的铣磨成型工作，但异形透镜的外形复杂，受设备及软件限制，通常无法加工。目前，异形透镜多依靠手工铣磨成型，精度不高、重复性差、效率低、废品率较高，对操作人员技能水平要求较高，难以规模化生产。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于CAM的异形透镜加工方法，解决现有异形透镜加工困难、精度低、效率不高的问题。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种基于CAM的异形透镜加工方法，包括下列步骤：

1)建立回转对称的镜坯模型，并剪切成目标异形透镜模型；

2)采用右手坐标系，确定坐标原点为：X坐标、Y坐标的零点位于镜坯模型的回转轴线上，Z坐标的零点与镜坯上用于与工装配合的安装面的距离d＝△Z-H，△Z为加工设备Z轴的绝对零点与工件轴端面Z方向的差值，H为工装的高度；