磨制非球面光学镜面的数控磨镜机制造技术

磨制非球面光学镜面的数控磨镜机，磨头座上设有磨头旋转轴，磨头安装在该旋转轴上；磨头旋转电机带动其旋转；磨头座安装在极径平移台上，磨头座平移电机带动磨头座在极径平移台上平移；极角轴电机带动极角轴旋转；磨镜机底座上设有镜坯座，由镜坯座平移电机带动其平移；镜坯旋转轴安装在镜坯座上，镜坯固定在镜坯旋转轴上由镜坯旋转电机带动其旋转；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由控制系统的电脑进行数字化控制；特征是磨头座是通过极角旋转轴安装在极径平移台上，形成下平移-上旋转的极坐标运动系统。本实用新型专利技术结构稳定，刚性高，可以更高转速转动，不影响镜面振动，加工质量更好、速度更快。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】磨制非球面光学镜面的数控磨镜机，磨头座上设有磨头旋转轴，磨头安装在该旋转轴上；磨头旋转电机带动其旋转；磨头座安装在极径平移台上，磨头座平移电机带动磨头座在极径平移台上平移；极角轴电机带动极角轴旋转；磨镜机底座上设有镜坯座，由镜坯座平移电机带动其平移；镜坯旋转轴安装在镜坯座上，镜坯固定在镜坯旋转轴上由镜坯旋转电机带动其旋转；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由控制系统的电脑进行数字化控制；特征是磨头座是通过极角旋转轴安装在极径平移台上，形成下平移-上旋转的极坐标运动系统。本技术结构稳定，刚性高，可以更高转速转动，不影响镜面振动，加工质量更好、速度更快。【专利说明】磨制非球面光学镜面的数控磨镜机
本技术属于光学加工领域，具体涉及一种用于磨制非球面光学镜面的数控磨镜机。
技术介绍
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，通过注塑生产树脂镜片。非球面镜的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号技术专利: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ω?转动。ω、β、ω I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、ω I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。国外进口的部分数控磨镜机，能磨制非球面镜片，但价格均极其高昂，不适合在民用产品特别是低价的眼 镜、观鸟镜、双筒望远镜等产品上应用。本 申请人:于2012年提交的专利技术专利申请“数控非球面磨镜机”(申请号:201210203265.2)，技术方案是: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。这种磨镜机的极坐标运动系统是一种下旋转-上平移系统；能加工非球面镜，成本也较低廉，但因为总体设计的原因，该方案对系统的刚性要求较高，否则在加工过程中容易因电机的振动，造成结构不稳定，影响镜面质量。
技术实现思路
针对现有技术的上述不足，本技术提出了一种改进的磨制非球面光学镜面的数控磨镜机。与现有技术不同，本技术磨镜机的极坐标运动系统是一种下平移-上旋转的极坐标运动系统。本技术的磨制非球面光学镜面的数控磨镜机结构稳定性好，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，磨制效率高。完成上述专利技术任务的技术方案是:一种磨制非球面光学镜面的数控磨镜机，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；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；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；其特征在于，所述的磨头座安装在极径平移台上的安装方式是:所述磨头座是通过极角旋转轴安装在极径平移台上，形成下平移-上旋转的极坐标运动系统。使用时在所述控制系统的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，可磨制凹面或凸面的旋转非球面。与现有技术不同是，本技术磨镜机的磨头运动系统不是传统意义上的极坐标系统，平移运动在下方，是主运动；旋转轴安装在平移运动台上，是从运动，最大的区别是:本技术的设计思路完全颠覆了传统的技术偏见；本系统旋转轴的中心随平移运动而变化，而传统极坐标运动系统的中心固定不动。如图2所示:原有技术的磨头运动系统是传统的极坐标系统，旋转轴中心O2是极坐标中心，固定不动，工作时，在电脑控制下，由极角旋转电机控制极角α，极径平移电机控制极径P O2的长度，从而控制P点的轨迹，磨头装在P点上，由P点的轨迹，磨制出各种非球面；本技术的磨头运动系统安突破了固定旋转中心的限制，把平移运动作为主运动放在下方，极大提高了数控磨镜机的结构稳定性，在控制算法上，采用固定极径长度，浮动旋转中心的方法，如图2所示，旋转轴中心O2随平移台运动，极径P O2的长度固定，其长度应足够大，以能满足整个镜面的行程为准，工作时，在电脑控制下，由极角旋转电机控制极角α，极径平移电机控制NO2的长度(而不是原有的极径Ρ02)，从而控制P点的轨迹，磨头装在P点上，由P点的轨迹，快速磨制出各种非球面；对操作人员的经验要求不高，成本极大降低，磨制效率高。本技术的优化方案有:1、镜坯旋转电机、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、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、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、磨头旋转采用蜗轮蜗杆传动，传动比高，能自锁，分辨精度闻;5、在所述的“极角轴电机带动极角轴旋转”机构上安装有行程开关；6、在所述的“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”机构上安装有有行程开关。极角旋转、极径平移均安装行程开关，以确保运动在规定的区间内。本技术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通过极角旋转轴14安装在极径平移台上，由极角轴电机15拖动，由电脑或手控盒控制，做极本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：朱庆生，郑锋华，周小军，周筱敏，成春连，
申请(专利权)人：中科院南京天文仪器有限公司，
类型：实用新型
国别省市：