專利名稱：一種非對稱非球面透鏡的加工方法
技術領域：
本發明涉及一種非球面透鏡的加工方法，尤其是涉及一種非對稱非球面透鏡的加工方法。
背景技術：
非球面分為對稱非球面和非對稱非球面，非對稱非球面也叫自由面，對稱非球面透鏡是一種典型的幾何光學元件，它作為透鏡使用，在天文、航天、航空、攝影、醫療和眼用產品等領域、用途非常廣泛，它克服了球面透鏡成像發生畸變的缺陷。其對稱非球面透鏡的加工方法也有很多，有熱變形加工方法(如高密度高溫陶瓷成型法)和機械加工方法(如本申請人申請的仿形法，其申請號為2004100230183和刀具擺動和擺動半徑同時變化法，也叫極坐標法，其申請號為2007100344254)，而非對稱非球面可以作為特別用途的鏡片使用，特別是作為個性化的透鏡使用比較多，它能解決一些特殊視覺的人需佩戴特殊鏡片的問題，具有特定的用途。對于非對稱非球面透鏡的加工方法與對稱非球面透鏡的加工方法有些不同，由于非對稱非球面曲面形狀與對稱非球面曲面形狀不同，因而上述對稱非球面透鏡的機械加工方法不適用非對稱非球面透鏡的加工。目前，加工非對稱非球面的加工方法，最具有代表性的是日本東京精工愛普生株式會社于2004年8月25日公開的，公開號為CN1522831A的非球面加工方法和非球面形成方法的發明申請，該申請是利用編碼器控制旋轉工件的進給節距，使刀具在旋轉的工件上，沿X軸和Y軸的移動進行加工，切削出非對稱非球面，由于這種加工方法是其刀具是沿X軸和Y軸移動，使刀具在按編碼器控制進給節距的工件上加工，是一種正交切削加工法，它只適用透鏡的粗加工，該加工方法在精加工非對稱非球面曲面素線時，其刀具切削刃帶位置在同一曲面素線上會發生變化，即在同一曲面素線上切削刃點所在的法線角度從曲面中心開始到曲面邊緣會越來越增大，即刀具從中心的主切削刃切削變為邊緣的副切削刃切削，導致在刀具的主副切削刃與曲面之間形成凸緣，切削時會產生干涉現象，隨著曲面素線的曲率半徑不斷減小或使用寬刃刀具時，干涉現象越嚴重，從而會降低非對稱非球面曲面的加工精度，影響非對稱非球面透鏡的成像效果。

發明內容
針對上述現有技術中，非對稱非球面加工方法存在的問題，本發明提出了一種加工不會產生干涉，且加工精度和生產效率高的非對稱非球面透鏡的加工方法。
本發明所述非對稱非球面透鏡的加工方法是將透鏡固定在旋轉的帶有編碼器的主軸上，主軸固定在拖板上，在透鏡加工曲面相對的位置上設置有擺動角和擺動半徑以及擺動中心位置可同時變化的旋轉磨頭，將非對稱非球面透鏡曲率半徑編制成數字信號，用數字信號四軸CNC數控系數來同時控制旋轉磨頭的擺動角、擺動半徑和擺動中心位置以及主軸的旋轉角度，使磨頭產生與非對稱非球面透鏡曲面素線相同的運動軌跡，從而完成非對稱非球面透鏡的加工。
本發明所述非對稱非球面透鏡的加工方法由于采用數字信號四軸CNC數控系統來同時控制旋轉磨頭的擺動角、擺動半徑和擺動中心位置以及主軸的旋轉角度，使旋轉磨頭產生與非對稱非球面透鏡曲面素線相同的運動軌跡，根據各種不同規格參數的非對稱非球面透鏡的曲率半徑，編制成不同的數字信號，用一個磨頭就可完成不同非對稱非球面透鏡的機械加工，加工不產生干涉現象，且透鏡加工精度和生產效率高；也可以用刀具代替旋轉磨頭進行透鏡的粗加工。


圖1是本發明所述加工方法的數控切削裝置的平面示意圖，圖2是圖1的A-A剖視圖。
在圖中，1、透鏡 2、主軸 3、拖板 4、拖板導軌 5、機座 6、磨頭 7、擺動板 8、移動導軌I 9、卡盤 10、銷軸 11、數控箱 12、高速電機 13、驅動齒輪 14、齒輪板 15、移動板 16、移動導軌II17、驅動電機具體實施方式
用圖1和圖2所示數控切削裝置可實現本發明所述的加工方法，下面結合圖1和圖2進行具體說明在機座5上一端設有拖板導軌4，在拖板導軌4上裝有拖板3，在拖板3上裝有由編碼器(圖中未標出)控制其旋轉角度的主軸2，在主軸2一端固定裝有卡盤9，卡盤9上裝有經粗加工的半成品透鏡1，在透鏡1加工曲面相對的機座5的右側設有移動導軌I8，在移動導軌I8上設有移動板15，移動板15上裝有動力裝置(圖中未標出)，從而可使移動板15在移動導軌I8上沿X軸方向上移動，使磨頭6擺動中心位置發生變化；在移動板15與主軸2同軸心線位置上固定設有銷軸10，在移動板15上設有擺動板7，擺動板7一端用銷軸10與移動板15活動相連，擺動板7另一端下部固定裝有齒輪板14，在擺動板7下部的移動板7上裝有驅動齒輪13，驅動齒輪13與齒輪板14相嚙合，驅動齒輪13用裝在移動板15上的驅動電機17來驅動，使擺動板7在移動板15上可繞銷軸10擺動，從而使磨頭6的擺動角發生變化；在擺動板7上設有移動導軌II16，高速電機12帶動磨頭高速旋轉，高速電機12在旋轉同時由動力裝置(圖中未標出)帶動，可在移動導軌II16上沿磨具與擺動中心的連線上移動，從而使磨頭6擺動半徑發生變化；當移動板、擺動板和高速電機同時分別移動、擺動和移動時，移動板15上旋轉的磨頭6在擺動的同時，其磨頭擺動中心位置和磨頭擺動半徑相對曲面可同時發生變化，使磨頭在旋轉的同時又擺動，在擺動的同時其擺動半徑和擺動中心位置同時發生變化，根據輸入計算機內的，利用非對稱非球面透鏡的曲面曲率半徑及其變化區域范圍編制的擺動角變化、擺動半徑變化和擺動中心位置變化以及由編碼器給定的磨頭旋轉角度四種運動的組合數字信號，利用四軸CNC數控箱11系統來控制其四種運動的相互組合，使磨頭產生與非對稱非球面透鏡曲面素線相同的運動軌跡，從而完成非對稱非球面透鏡曲面的機械加工。
權利要求
1.一種非對稱非球面透鏡的加工方法，其特征是將透鏡(1)固定在旋轉的帶有編碼器的主軸(2)上，主軸設置在拖板(3)上，在透鏡加工曲面相對的位置上設置有擺動角和擺動半徑以及擺動中心位置可同時變化的旋轉磨頭(6)，將非對稱非球面透鏡曲率半徑編制成數字信號，用數字信號四軸CNC數控系數來同時控制旋轉磨頭的擺動角、擺動半徑和擺動中心位置以及主軸的旋轉角度，使磨頭產生與非對稱非球面透鏡曲面素線相同的運動軌跡，從而完成非對稱非球面透鏡的加工。
全文摘要
本發明公開了一種非對稱非球面透鏡的加工方法，將透鏡(1)固定在旋轉的帶有編碼器的主軸(2)上，主軸固定在拖板(3)上，在透鏡加工曲面相對的位置上設置有擺動角和擺動半徑以及擺動中心位置可同時變化的旋轉磨頭(6)，將非對稱非球面透鏡曲率半徑編制成數字信號，用數字信號四軸CNC數控系數來同時控制旋轉磨頭的擺動角、擺動半徑和擺動中心位置以及主軸的旋轉角度，使磨頭產生與非對稱非球面透鏡曲面素線相同的運動軌跡，從而完成非對稱非球面透鏡的加工。根據各種不同規格參數的非對稱非球面透鏡的曲率半徑，編制成不同的數字信號，用一個旋轉磨頭就可完成不同非對稱非球面透鏡的機械精加工，且透鏡加工精度和生產效率高。
文檔編號B24B13/04GK101046522SQ20071003454
公開日2007年10月3日 申請日期2007年3月16日 優先權日2007年3月16日
發明者王中安 申請人:王中安