1、第第1111章章 透鏡的定心磨邊透鏡的定心磨邊第一節第一節 透鏡的中心差透鏡的中心差n透鏡的定心磨邊透鏡的定心磨邊n是使透鏡的光軸與圓柱面幾何軸線是使透鏡的光軸與圓柱面幾何軸線重合或基準軸，同時把外圓磨重合或基準軸，同時把外圓磨到給定的尺寸。到給定的尺寸。n定心定心n磨邊磨邊一、透鏡中心誤差的定義一、透鏡中心誤差的定義n一定義及術語一定義及術語n中心誤差的定義：光學外表定心頂點處的法中心誤差的定義：光學外表定心頂點處的法線對基準軸的偏離量。線對基準軸的偏離量。 光學表面曲率中心定心頂點光學表面基準軸1 1、面傾角、面傾角n光學外表定心頂點處的法線與基準軸的光學外表定心頂點處的法線與基準軸的夾角

2、即面傾角單位：分夾角即面傾角單位：分x2、中心偏或偏心差、中心偏或偏心差cn透鏡幾何軸與光軸在透鏡中心處的偏離量，對于薄透鏡幾何軸與光軸在透鏡中心處的偏離量，對于薄透鏡即透鏡幾何中心對光心的偏離量單位：透鏡即透鏡幾何中心對光心的偏離量單位：mm。3、球心偏、球心偏 an透鏡光學外表的曲率中心對基準軸的偏離量。4、邊厚差、邊厚差n透鏡邊緣厚度的差值單位：透鏡邊緣厚度的差值單位：mm。t二、透鏡中心差各種表述之間的關系二、透鏡中心差各種表述之間的關系n1、偏心差與邊厚差的關系、偏心差與邊厚差的關系FlncDt) 1(2、面傾角與球心偏的關系、面傾角與球心偏的關系 設被定心的光學外表曲率半徑為設被定

3、心的光學外表曲率半徑為R R，那么該面的面傾角，那么該面的面傾角與與球心偏球心偏a a的關系的關系310291. 0Ra3、偏心差與面傾角的關系、偏心差與面傾角的關系310) 1(291. 0Flncn4、偏心差與球心偏的關系、偏心差與球心偏的關系121221RRRaRac111qRa222qRa 11Rc22Rc11q22q三、定心磨邊步驟三、定心磨邊步驟n一、定心：經過一定的方法尋覓并確定一、定心：經過一定的方法尋覓并確定透鏡光軸與基準軸重合的位置，即使透透鏡光軸與基準軸重合的位置，即使透鏡諸光學外表定心頂點處的法線與基準鏡諸光學外表定心頂點處的法線與基準軸重合的位置。軸重合的位置。 n二

4、、磨邊：相對于確定了的透鏡光軸，二、磨邊：相對于確定了的透鏡光軸，磨削透鏡的外圓，以獲得光軸與基準軸磨削透鏡的外圓，以獲得光軸與基準軸重合的外圓直徑，到達所要求數值的透重合的外圓直徑，到達所要求數值的透鏡。鏡。 第二節第二節 光學定心的原理及方法光學定心的原理及方法 n定心的本質是將透鏡的兩球心置于機床定心的本質是將透鏡的兩球心置于機床的回轉軸線上，從而把以光軸為中心的的回轉軸線上，從而把以光軸為中心的磨邊過程，變為以機床軸線為回轉中心磨邊過程，變為以機床軸線為回轉中心修磨透鏡外圓的過程。修磨透鏡外圓的過程。一、外表反射像定心法一、外表反射像定心法n1 1、肉眼察看法、肉眼察看法特點：運用設備

5、、方法簡單，但定心精度不高，普通為特點：運用設備、方法簡單，但定心精度不高，普通為0.05mm左右，它適用于單件、小批量消費。左右，它適用于單件、小批量消費。2 2、自準顯微鏡察看法球心反射像法、自準顯微鏡察看法球心反射像法特點：定心精度高，可達特點：定心精度高，可達0.005mm，但視場小，找像困難。，但視場小，找像困難。球面反射像定心儀球面反射像定心儀成像矯正點與定心儀位置確實定成像矯正點與定心儀位置確實定 當物鏡的物方當物鏡的物方焦距置于校正點上焦距置于校正點上時，使其與透鏡非時，使其與透鏡非粘結面間的間隔粘結面間的間隔x x不不得小于得小于10mm10mm，以便，以便于操作；當必需察于

6、操作；當必需察看兩個外表的球心看兩個外表的球心象時，假設兩校正象時，假設兩校正點相距甚遠，那么點相距甚遠，那么可分別選用兩個焦可分別選用兩個焦距不同的可調物鏡。距不同的可調物鏡。 n3、影響定心精度的要素、影響定心精度的要素 n機床主軸的徑向跳動機床主軸的徑向跳動 應使機床主軸的徑應使機床主軸的徑向跳動量小于定心精度。向跳動量小于定心精度。 n定心夾頭定心夾頭 n夾頭的幾何軸與機床主軸的重合精度應夾頭的幾何軸與機床主軸的重合精度應高于定心精度高于定心精度 n夾頭端面應與幾何軸線嚴厲垂直夾頭端面應與幾何軸線嚴厲垂直n察看方法察看方法 二、透射像定心法二、透射像定心法n透射定心就是將透鏡粘在接頭上

7、轉動時，經過工透射定心就是將透鏡粘在接頭上轉動時，經過工件透射過來的十字分劃象的跳動來定心。實踐上件透射過來的十字分劃象的跳動來定心。實踐上是測定透鏡象方焦點對基準軸的偏離量，反映出是測定透鏡象方焦點對基準軸的偏離量，反映出透鏡幾何軸與光軸在透鏡光心處的偏離。透鏡幾何軸與光軸在透鏡光心處的偏離。n c=bn/2 c=bn/2n物鏡放大率；物鏡放大率；bb分劃板實踐格值；分劃板實踐格值；nn跳跳動格數。動格數。n定位精度低，普通為定位精度低，普通為0.01-0.10.01-0.1；相對比較復雜，；相對比較復雜，且當透鏡象方焦點對基準軸的偏離量為零時，此且當透鏡象方焦點對基準軸的偏離量為零時，此法

8、無法發現，普通不用。法無法發現，普通不用。透射像定心儀透射像定心儀三、光學電視定心法三、光學電視定心法n定心原理定心原理n精度分析精度分析NC41四、激光定心法四、激光定心法n組成：激光器，二維的位置傳感器，電子處置組成：激光器，二維的位置傳感器，電子處置和顯示部分。和顯示部分。n丈量原理：從激光發出的光經可調焦的光學系丈量原理：從激光發出的光經可調焦的光學系統，經過定心透鏡，在透鏡后用帶可調千分尺統，經過定心透鏡，在透鏡后用帶可調千分尺的光電晶體轉換器接納光點像，然后將光點像的光電晶體轉換器接納光點像，然后將光點像顯示在顯示器上。透鏡是夾在兩個空心夾具顯示在顯示器上。透鏡是夾在兩個空心夾具接

9、頭之間的，激光可以經過，而且是經過接頭之間的，激光可以經過，而且是經過透鏡的中心。經過轉動透鏡可以從光點在感光透鏡的中心。經過轉動透鏡可以從光點在感光片上的挪動確定偏心差是多少。片上的挪動確定偏心差是多少。第三節第三節 機械法定心磨邊工藝機械法定心磨邊工藝 n一、定心原理一、定心原理n 將被定心透鏡放在一對同軸精度高、端將被定心透鏡放在一對同軸精度高、端面準確垂直于軸線的夾頭之間，利用彈面準確垂直于軸線的夾頭之間，利用彈簧壓力來實現定心的。使透鏡整個外表簧壓力來實現定心的。使透鏡整個外表與接頭端面接觸，這時透鏡的兩個外表與接頭端面接觸，這時透鏡的兩個外表的球心位于接頭的軸線上，使透鏡被夾的球心

10、位于接頭的軸線上，使透鏡被夾緊的同時到達定心的目的。緊的同時到達定心的目的。 定心角定心角n定心角是指在接頭軸線平面內，透鏡定心角是指在接頭軸線平面內，透鏡-接頭接接頭接觸點的切線與過該點且垂直于回轉軸的直線間觸點的切線與過該點且垂直于回轉軸的直線間的夾角的夾角 。分為總定心角、單側定心角。分為總定心角、單側定心角。4DR2Dtan2i2iiiiii2RDtan21雙凸、雙凹取雙凸、雙凹取“+號，其他取號，其他取“-號號 111sinNP 222sinNP 111 NQ222 NQ111111coscosNQF222222coscosNQF11111cossinNN22222cossinNN1

11、1tan22tan定心力：定心力： 摩擦力：摩擦力：定心條件：定心條件：摩擦力的摩擦力的豎直分力：豎直分力：二、機械定心的條件二、機械定心的條件42211RDRDD1、D2為夾具的直徑；為夾具的直徑；R1、R2為透鏡兩外表的曲率半徑。為透鏡兩外表的曲率半徑。假設雙凸、雙凹透鏡，取假設雙凸、雙凹透鏡，取“+號；號；一凸一凹透鏡，取一凸一凹透鏡，取“號；號；假設有一面為平面，那么其中一項為零。假設有一面為平面，那么其中一項為零。KRDRD42211普通玻璃與鋼夾頭之間的摩擦系數為普通玻璃與鋼夾頭之間的摩擦系數為0.150.15那么那么K0.15 K0.15 定心角定心角=17=173030，定心可

12、行；，定心可行；假設假設0.1K0.150.1K0.15，那么相當于，那么相當于=12- 17=12- 173030，那，那么定心境況差；么定心境況差；K0.1K0.1，相當于，相當于12 12 ，那么定心不能夠。，那么定心不能夠。 三、對定心夾頭的要求三、對定心夾頭的要求n1.夾頭軸與機床主軸的同軸度，普通要求夾頭軸與機床主軸的同軸度，普通要求0.003-0.005mm；n2.定心接頭端面準確垂直幾何軸，端面粗糙度到定心接頭端面準確垂直幾何軸，端面粗糙度到達達0.05微米以上。微米以上。n3. 夾具外徑比透鏡完工直徑小夾具外徑比透鏡完工直徑小0.2-0.03mm。n4.夾頭壁厚普通為夾頭壁厚

13、普通為1mm，并且壁端為錐面。，并且壁端為錐面。n5.普通夾頭位黃銅普通夾頭位黃銅H50、H62或鋼資料。或鋼資料。四、影響機械定心精度的要素四、影響機械定心精度的要素n1.夾持透鏡的兩個主軸的同軸度；夾持透鏡的兩個主軸的同軸度；n2.透鏡的類型；透鏡的類型；n3.定心接頭與機床主軸的同軸度、定心接頭與機床主軸的同軸度、端面粗糙度；端面粗糙度；n4.透鏡與夾具的摩擦系數；透鏡與夾具的摩擦系數；n5.透鏡的曲率半徑和夾頭的直徑。透鏡的曲率半徑和夾頭的直徑。42211RDRDn機械法定心的特點機械法定心的特點n操作簡便，加工效率高，適用于中等操作簡便，加工效率高，適用于中等尺寸、中等精度透鏡的大批

14、量消費。尺寸、中等精度透鏡的大批量消費。n夾頭最小直徑的選擇夾頭最小直徑的選擇n查表查表第四節第四節 定心磨邊工藝定心磨邊工藝n一、磨邊和倒角一、磨邊和倒角n1、磨邊、磨邊圖圖11-12常見的透鏡磨邊方式常見的透鏡磨邊方式(a)平行磨削平行磨削 (b)傾斜磨削傾斜磨削 (c)端面磨削端面磨削 (d) 垂直磨削垂直磨削2、倒角、倒角成型金剛石磨輪的磨邊與倒角成型金剛石磨輪的磨邊與倒角 砂輪倒角砂輪倒角倒角模倒角倒角模倒角3、倒角寬度、倒角寬度零件直徑零件直徑倒角寬度倒角寬度/mm倒角位置倒角位置非膠合面非膠合面膠合面膠合面用滾邊固定用滾邊固定360.1+0.10.1+0.10.1+0.1 6 6

15、10100.1+0.10.1+0.10.3+0.2 10101818 181830300.3+0.20.3+0.20.4+0.20.5+0.3 3050 50800.4+0.30.2+0.20.7+0.80.8+0.4 801200.5+0.40.3+0.3 1201500.6+0.5零件直徑零件直徑與外表半與外表半徑的比值徑的比值倒角的斜角倒角的斜角凸面凸面凹面凹面平面平面 0.70.7450450450 0.70.71.51.5300600 1.51.52 2不倒角不倒角900二、影響定心精度的要素二、影響定心精度的要素n1、機床主軸的徑向跳動、機床主軸的徑向跳動n2、定心磨邊接頭、定心磨

16、邊接頭n資料及構造：光學法定心接頭用黃銅資料及構造：光學法定心接頭用黃銅HPb59-1或或H62；機械定心接頭可用黃銅；機械定心接頭可用黃銅或或45鋼。普通接頭外徑比透鏡完工直徑鋼。普通接頭外徑比透鏡完工直徑小小0.1-0.4mm。光學定心接頭應帶有通氣。光學定心接頭應帶有通氣小孔。小孔。n技術要求：同軸度與垂直度；接觸面盡技術要求：同軸度與垂直度；接觸面盡能夠小；端面用能夠小；端面用W7金剛砂或尼布加氧化金剛砂或尼布加氧化鉻拋亮。鉻拋亮。n3、定心角、定心角三、影響定心的工藝要素三、影響定心的工藝要素n1、磨輪、磨輪磨邊方法磨邊方法光學法定心磨邊光學法定心磨邊機械法定心磨邊機械法定心磨邊工件

17、轉速工件轉速/r/min200500310進刀量進刀量/mm0.020.100.512、粘結膠、粘結膠n對粘接膠的要求對粘接膠的要求n足夠的強度足夠的強度n軟化點較低軟化點較低n清洗容易清洗容易n化學中性化學中性n常用粘結膠主要成分常用粘結膠主要成分n松香蜂蠟膠松香蜂蠟膠n膠層薄、熔點低、脆性大，適用于中等膠層薄、熔點低、脆性大，適用于中等直徑透鏡。直徑透鏡。n松香漆片膠松香漆片膠n粘接力大，脆性小，適用于各種直徑的粘接力大，脆性小，適用于各種直徑的透鏡。透鏡。磨邊粘結膠配方磨邊粘結膠配方n松香松香50%、蟲膠、蟲膠50%，適用，適用于大透鏡及特殊零件。于大透鏡及特殊零件。n松香松香86-95

18、%、礦物油、礦物油14-5%，適用于中小透鏡。適用于中小透鏡。n松香松香90-95%、蜂蠟、蜂蠟10-5%，適用于中等直徑透鏡。適用于中等直徑透鏡。3、冷卻液、冷卻液n磨邊冷卻液可分為油性和水性兩種，具有粘磨邊冷卻液可分為油性和水性兩種，具有粘度低度低,冷卻性強，光滑性好等特點，同時不損冷卻性強，光滑性好等特點，同時不損害皮膚，對機床設備無銹蝕，對環境無污染。害皮膚，對機床設備無銹蝕，對環境無污染。普通采用普通采用401#冷卻液、冷卻液、GX水基冷卻液等。另水基冷卻液等。另外，透鏡的磨邊普通都是在拋光之后進展，外，透鏡的磨邊普通都是在拋光之后進展，因此，磨邊時必需思索拋光外表的防腐蝕處因此，磨

19、邊時必需思索拋光外表的防腐蝕處置，普通是在磨邊冷卻液中參與置，普通是在磨邊冷卻液中參與1%的拋光液的拋光液穩定劑。穩定劑。 四、磨邊余量確實定四、磨邊余量確實定透鏡直徑透鏡直徑mm2441010202035 356060100100以上以上磨邊余量磨邊余量mm0.60.81.21.62.02.53.0透鏡口徑透鏡口徑310102020353555558080110 110邊厚差邊厚差0.30.40.50.60.70.81五、各種定心方法定心精度的比較五、各種定心方法定心精度的比較定心方法定心方法精度精度/mm備注備注外表反射像定心外表反射像定心0.030.10精度中等精度中等適宜小批量消費，適宜小批量消費，對工人要求高，對工人要求高，效率較低。效率較低。自準直球心定心自準直球心