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1、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、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
3、,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
4、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
5、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
6、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
7、、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
8、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%),
9、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。,
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