芯取加工控制原理PPT課件

1、2021/7/241 講師：區(qū)柱峰日期：2007-08 -透鏡定芯及芯取加工控制原理透鏡定芯及芯取加工控制原理2021/7/242一透鏡定心的定義及其作用一透鏡定心的定義及其作用 為滿足光學(xué)儀器成象的要求必須保証光學(xué)系統(tǒng)光軸的一致性。在儀器的裝校中通常是靠透鏡的外圓定位但外圓定位只能保証各透鏡幾何軸的共軸性卻不能保証光軸的一致性。如果要達(dá)到靠外圓定位來實(shí)現(xiàn)光軸的共軸性那么透鏡在裝配前必須進(jìn)行定心磨邊以消除或減小透鏡的中心偏差。所謂中心偏差就是透鏡外圓的幾何軸與光軸在透鏡曲率中心處的偏離程度用C示。透鏡中心偏差的幾何意義如圖1所示圖1 透鏡的中心偏差圖2 邊厚差與中心偏差的關(guān)系2021/7/24

2、3定心就是使透鏡的光軸和幾何軸重合或在一定的公差范圍內(nèi)。 磨邊就是將定心后的透鏡進(jìn)行對稱地磨外圓。在透鏡研磨拋光過程中通常采用控制透鏡邊厚差或校正鏡片中心偏差來達(dá)到減少透鏡中心偏差的目的。 一塊存在邊厚差的透鏡可以看成是由一塊無邊厚差的透鏡 再附加上一塊楔形鏡組成。如圖2 所示。由圖2可得出邊厚差 與中心偏差的關(guān)系式 t =RDC 式中t-透鏡的邊厚差 R-球面曲率半徑 D-透鏡外圓直徑。 C-透鏡的中心偏差。圖2 邊厚差與中心偏差的關(guān)系2021/7/244二機(jī)械定心原理二機(jī)械定心原理1定心原理在現(xiàn)實(shí)加工中鏡片的定心方法多采用機(jī)械定心。機(jī)械定心原理如圖3所示。 P F P=F圖3 機(jī)械定心原理

3、論13-夾頭 2-鏡片2021/7/245 它是利用一對同軸度精度很高且端面精確垂直軸線的定心夾頭1和3借助施加在夾頭3上的彈簧力將鏡片2夾緊。夾頭1只能轉(zhuǎn)動而夾頭3既能轉(zhuǎn)動又能在裝夾鏡片時(shí)沿軸向移動。 在下圖中當(dāng)透鏡處于非定心狀態(tài)時(shí)由于其邊厚不等則透鏡受力不平衡。這時(shí)彈簧產(chǎn)生的支反力可分解垂直于夾頭端面的夾緊力和垂直軸線的定心力。夾緊力P1和P2與反作用力相平衡。定心力的合力P將克服摩擦阻力F(F是透鏡兩表面法線的切線方向上的摩擦分力F1和F2的合力)使透鏡沿垂直軸線方向上移動直到P=F時(shí)透鏡不再移動此時(shí)透鏡光軸與夾頭軸線(車床回轉(zhuǎn)軸線)達(dá)到一定的重合精度實(shí)現(xiàn)了透鏡的定心。2021/7/24

4、62機(jī)械定心的條件采用機(jī)械定心法則定心前必須計(jì)算定心角以判斷能否使用該種方法定心。按照定心原理透鏡的定心條件是定心力P必須大于磨擦力F即PF。如果透鏡的曲率半徑R1=R2,則總定心角 用下式計(jì)算22cos2sin11tgNNRDtg222tg式中-總的定心角-玻璃與夾頭之間的摩擦系數(shù)。, 將其代入式 ,得 因?yàn)?RD221DR 或 式中R-透鏡的曲率半徑D-夾頭直徑。2021/7/24721RR 21上式表示定心透鏡兩表面曲率半徑相同時(shí)采用機(jī)械定心的條件。如果定心透鏡的 那么 透鏡定心條件應(yīng)滿足下式42222sinsin2211221121RDRDRDRDZ2021/7/2483對定心夾頭的要

5、求 保証機(jī)械定心的關(guān)鍵是夾頭的精度。因此對定心夾頭 (接頭)的要求如下夾頭軸與機(jī)床回轉(zhuǎn)軸的同軸度要求在0.0030.005mm(2)夾頭端面精確垂直幾何軸并且端面粗糙度應(yīng)達(dá)到 以上(3)夾頭外徑比透鏡完品直徑小0.20.3mm(4)夾頭壁厚一般為1mm并且壁端為錐面(5)一般夾頭為黃銅或鋼材料(NAK80)。2021/7/2494定心精度分析在夾頭直徑和定心透鏡曲率半徑一定時(shí)雙凸雙凹透鏡 的定心值比彎月透鏡的定心值大即在相同條件下前者 的定心精度高(2)在夾頭直徑一定時(shí)透鏡曲率半徑愈小定心精度越高。(3)通常機(jī)械定心適用于R180mm的透鏡。對于直徑在670 mm的透鏡定心精度可達(dá)0.01mm

6、 (4)在透鏡曲率半徑R一定時(shí)D愈大定心精度愈高所以夾 頭直徑要盡量大這樣不僅精度高而且還可以防止夾頭 劃傷透鏡通光表面2021/7/2410三湘南手動與自動定芯機(jī)臺三湘南手動與自動定芯機(jī)臺湘南手動定芯機(jī)臺湘南手動定芯機(jī)臺湘南自動定芯機(jī)臺湘南自動定芯機(jī)臺2021/7/2411三湘南定芯機(jī)臺原理三湘南定芯機(jī)臺原理 轉(zhuǎn)軸千分尺st ep4st ep2st ep3砥石擋塊2( 連接夾具軸)固定軸砥石軸移動軸百分尺3#緊接固定st ep6(1)st ep5百分尺1#擋塊1(固定連接底座)STEP控制芯取機(jī)底座百分尺2#滾珠凸輪觸頭2觸頭1 (回原點(diǎn))砥石電動機(jī)彈簧連接底座1定芯機(jī)臺運(yùn)動簡圖2021/7

7、/24122以下列鏡片為例說明調(diào)機(jī)過程(1)一般來說百分表1#控制左面取(深度尺寸)或者左面倒角百分表2# 控制總高度或者右面倒角百分表3#控制右面取(深度尺寸)千分錶控制 芯取外經(jīng)。 (如果可以用百分表2#就盡量不用百分表3#)(2)該鏡片需要控制兩面深度尺寸而 R2面取量較大故將R2面朝固定 軸(砥石設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)該注意這問題)。(3)千分尺調(diào)節(jié)外經(jīng)尺寸 開機(jī)當(dāng)step2指示燈亮?xí)r按下 暫停 按鈕旋轉(zhuǎn)千分表粗調(diào)外徑再啟動機(jī) 臺直到自動結(jié)束。量鏡片外經(jīng)根據(jù)測 量值與圖紙要求值之差再次調(diào)節(jié)千分尺 直到測量值與圖紙要求相吻合。(值得注 意的是第一次加工外徑時(shí)由於不清楚確切 的切削量為防止將外徑加工過小

8、無法 返修所以不能把切削量調(diào)大。)2021/7/2413(4)外徑調(diào)好後當(dāng)step3指示燈亮?xí)r按下 暫停 按鈕旋轉(zhuǎn)百分表3#調(diào)節(jié)右面取將砥石左移到剛切到鏡片為宜。再開機(jī)當(dāng)step5指示燈亮?xí)r按下暫停 按鈕旋轉(zhuǎn)百分表1#調(diào)節(jié)左面取將砥石右移到剛切到鏡片為宜。再開機(jī)直到芯取結(jié)束。測量鏡片兩個深度尺寸根據(jù)測量值與要求值之差按上述方法再分別調(diào)節(jié)百分表3#1#直到深度尺寸符合要求為止。說明由於3#百分尺的擋塊2安裝在移動軸上所以當(dāng)鏡片肉厚在規(guī)格範(fàn)圍內(nèi)變動時(shí)擋塊2也會隨移動軸靠近或者遠(yuǎn)離鏡片同理調(diào)機(jī)時(shí)設(shè)置好的右面取的砥石位置也會隨擋塊2#的移動而自動補(bǔ)償肉厚變化量所以用百分表3#控制右面取是可以令原本受肉

9、厚變化影響的尺寸在自動加工時(shí)不受肉厚變化影響。(5)當(dāng)上述鏡片要求控制A尺寸(見上圖)而放棄控制1.57尺寸時(shí)就要用百分表2#控制。因?yàn)閾鯄K與機(jī)器底座相連所以鏡片肉厚變化不會影響A尺寸。2021/7/24143典型鏡片尺寸控制R1/R2均有深度尺寸用百分表1#和3#同時(shí)控制 可選R1或R2任一面朝固定軸,如果其中一面有較大面取 (或較大倒角)則以該面朝固定軸(現(xiàn)以R1面為例) 尺寸A: 研磨段控制 尺寸B: 百分表1# 尺寸C: 百分表3# 尺寸D: 千分表2021/7/2415(2) B尺寸為深度尺寸C尺寸為高度(厚度)尺寸 必須將R1面朝固定軸。 尺寸A: 研磨段控制 尺寸B: 百分表1#

10、 尺寸C: 百分表2# 尺寸D: 千分表2021/7/2416(3) R2面沒有精確控制的深度尺寸而R1面則有兩個高度尺寸 (B/C)需要控制理論上是不可能的。但在實(shí)際加工中可將 鏡片凸面(R1面)朝固定軸方向用2#百分尺精確控制高度B 再用1#百分尺控制F尺寸從而間接精確控制C尺寸。 A: 肉厚尺寸由研磨段控制 B: 百分尺2# C: 根據(jù)尺寸鏈尺寸B和F確定后 C即可精確確定。 D: 千分尺 E: 尺寸D控制後E尺寸由砥石尺寸精度控制 F: 實(shí)際上是深度尺寸用百分尺1#控制 2021/7/2417AHGEBCD(4) R2面取沒有精確控制的深度尺寸而R1面則有H尺寸需要控制必須將百分尺1#和百分尺2#同