非球面鏡片加工的真空吸附定位工裝及鏡片加工方法與流程

本發明涉及光學鏡片加工設備領域，尤其涉及適用于非球面鏡片加工的真空吸附定位工裝及鏡片加工方法。
背景技術：
：主反射鏡主要用于經典的卡塞格林系統中。主反射鏡為非球面反射鏡。主反射鏡的技術指標主要包括非球面精度、離軸角和非球面的頂角角度。現有的真空吸附盤中，吸附孔開設在吸附盤的中間，通過抽取工件底面與吸附盤之間的空氣實現吸附。主反射鏡的鏡片中心需要開設通孔，因此現有的真空吸附盤不適合在主反射鏡加工過程中使用。現有的加工過程中，開孔完成后在進行銑磨離軸角和頂角角度時，將工件通過機械夾具定位后進行離軸角銑磨；然后，將工件再次定位，用微分表進行了精密測量確認后，然后進行頂角銑磨。這兩個工序傳統的加工方式都是通過手工操作來完成的。由于主反射面的一面是平面，另一面是非球面，因此手工操作的質量差。此外，工件需要重復裝夾定位，導致精度也下降。技術實現要素：為解決上述現有技術中的問題，本發明提供的技術方案如下：適用于非球面鏡片加工的真空吸附定位工裝，包括吸附工裝盤，所述吸附工裝盤的頂部開設裝配凹臺，在所述裝配凹臺的底部開設多個邊緣吸附孔，所述裝配凹臺的內部設置輔助支撐環，使所述邊緣吸附孔位于所述輔助支撐環的外壁與所述裝配凹臺的內壁之間內。工件放置在吸附工裝盤上，根據加工的離軸角角度，調整工件與裝配凹臺之間的角度。工件的底面、裝配凹臺的內側壁以及輔助支撐環的外側壁之間形成密閉空間。通過邊緣吸附孔抽真空，即可將工件的邊緣固定在吸附工裝盤上。在完成工件裝夾之后，通過工具依次對工件進行精密打孔、銑磨離軸角和頂角三個工序。由于工件打孔的位置位于工件的中心，即輔助支撐環的內部。開設通孔的工件依然能夠通過工件的邊緣與裝配凹臺、輔助支撐環形成密閉空間，使工件仍能夠穩定地固定在吸附工裝盤上。一次工裝即可完成三道工序，避免了重復裝夾定位，既提高了生產效率，實現了批量化生產同，時也保證了加工的良品率。在一種優選的實施方式中，所述輔助支撐環的高度低于所述裝配凹臺的深度。在一種優選的實施方式中，所述輔助支撐環的頂部邊緣套置密封圈，所述裝配凹臺的頂部邊緣套置密封圈。在一種優選的實施方式中，在所述裝配凹臺的底部還開設中心吸附孔，所述中心吸附孔位于所述輔助支撐環內。在一種優選的實施方式中，所述吸附工裝盤的外側壁下方設置固定底座，所述固定底座上開設裝配孔。本發明還提供一種非球面鏡片加工方法，使用上述的真空吸附定位工裝，在工件進行拋光后，還包括以下的步驟：S501，將拋光后的工件放置在吸附工裝盤上，啟動真空裝置，使工件的邊緣部被吸附在輔助支撐環與裝配凹臺之間。S502，采用超聲波方式對工件的中心打孔。現有的加工順序為銑磨、打孔、拋光。但是，先打孔再拋光將無法測量零件的非球面面形，從而導致拋光的精度低。本發明中，將工件的打孔工序設置在拋光工序之后完成，一方面保證拋光的加工精度，另一方面還能使打孔、離軸角和頂角三道工序能夠一并完成，減少重復夾裝。S503，采用超聲波方式對工件的離軸角進行銑磨。S504，采用超聲波方式對工件的頂角進行銑磨。在一種優選的實施方式中，在步驟S501之前還包括以下的步驟：S101，對工件進行球面銑磨；S201，對工件的球面進行非球面銑磨，使工件的非球面的表面面形至少達到Rt<1.5μm，表面粗糙度達到Ra<0.3μm；S301，對工件進行拋光，使工件的非球面的表面面形至少達到Rt<0.5μm,表面粗糙度達到Ra<0.1μm；S401，對工件進行定心磨邊。在一種優選的實施方式中，在步驟S201中，工件的轉速為15-20r/min，工具軸的轉速為6000r/min。在一種優選的實施方式中，在步驟S301中，工件的轉速為25-30r/min，工具軸的轉速為8000r/min。本發明的有益效果為：本發明的吸附工裝盤中，裝配凹臺的內部設置輔助支撐環，輔助支撐環的外壁與裝配凹臺的內壁之間的底部設置邊緣吸附孔。固定工件時，工件的底面、裝配凹臺的內側壁以及輔助支撐環的外側壁之間形成密閉空間。通過邊緣吸附孔抽真空，即可將工件的邊緣固定在吸附工裝盤上。在完成工件裝夾之后，通過工具依次對工件進行精密打孔、銑磨離軸角和頂角三個工序。避免了重復裝夾定位，既提高了生產效率，實現了批量化生產同，時也保證了加工的良品率。由于工件打孔的位置位于工件的中心，即輔助支撐環的內部，因此，開設通孔的工件仍能夠穩定地固定在吸附工裝盤上。本發明的非球面鏡片加工方法中，將工件的打孔工序設置在拋光工序之后完成，一方面保證拋光的加工精度，另一方面還能使打孔、離軸角和頂角三道工序能夠一并完成，減少重復夾裝。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1是吸附工裝盤一種實施方式的剖視圖；圖2是吸附工裝盤一種實施方式的俯視圖；圖3是吸附工裝盤另一種實施方式的剖視圖；圖4是吸附工裝盤又一種實施方式的剖視圖；圖5是真空吸附定位工裝一種實施方式的剖視圖。具體實施方式下面將結合本發明的附圖，將對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。結合圖1-2，本實施例提供的適用于非球面鏡片加工的真空吸附定位工裝，包括吸附工裝盤1。吸附工裝盤1的頂部開設裝配凹臺11，裝配凹臺11的內徑與磨邊后的工件圓周半徑匹配。裝配凹臺11的內部設置輔助支撐環12。輔助支撐環12的軸線與裝配凹臺11的軸線平行。在裝配凹臺11的底部開設多個邊緣吸附孔110。邊緣吸附孔110的底部通過氣管連接至真空發生裝置。邊緣吸附孔110沿著裝配凹臺11的邊緣均勻分布，處于裝配凹臺11內壁與輔助支撐環12的外壁之間。優選地，輔助支撐環12的軸線與裝配凹臺11的軸線重疊，以使工件的底面在固定時受力均勻。在固定工件時，根據加工的離軸角角度，調整工件與裝配凹臺之間的角度。工件的底面、裝配凹臺11的內側壁以及輔助支撐環12的外側壁之間形成密閉空間。啟動真空發送裝置，抽取密閉空間內的空氣，使工件的邊緣受到大氣壓力，將工件固定在裝配凹臺11內。在完成工件裝夾之后，采用銑磨工具依次對工件進行精密打孔、離軸角銑磨和頂角銑磨三個工序。當工件打孔完成后，開設通孔的工件依然能夠通過工件的邊緣與裝配凹臺、輔助支撐環形成密閉空間，使工件仍能夠穩定地固定在吸附工裝盤上，無需重新定位裝夾，就能夠繼續進行離軸角銑磨以及頂角銑磨的工序。為了保證工件與裝配凹臺11之間能夠緊密連接，在一種實施方式中，如圖3，輔助支撐環12的高度低于裝配凹臺11的深度，使工件能夠置于裝配凹臺11內，同時工件的弧形底面能夠與輔助支撐環頂面緊密接觸。裝配凹臺11的邊緣套置環形密封圈13，輔助支撐環12的邊緣套置環形密封圈14。工件置入裝配凹臺11內，使工件的邊緣與密封圈13緊密連接，工件的底面與環形密封圈14緊密連接，以提高工件與裝配凹臺11、輔助支撐環12的緊密性，以提高吸附的穩定性。如圖4，在裝配凹臺11的底部還開設中心吸附孔111，中心吸附孔111位于輔助支撐環12內。工件底面的中部與輔助支撐環的內壁之間形成密閉空間。中心吸附孔111通過氣管連接至真空發生裝置。在工件未打孔時，邊緣吸附孔110以及中心吸附孔111分別抽取真空，使工件的中間部位吸附在輔助支撐環內，邊緣部位吸附在輔助支撐環與裝配凹臺之間。在打孔過程中，要求的定位準確性較高，且不能出現劃痕或破邊，因此采用兩種吸附孔同時對工件的中心以及邊緣進行固定，保證加工的準確性。為了方便將真空吸附定位工裝固定在工作臺上，如圖5，在吸附工裝盤1外側壁的下部焊接固定底座2，固定底座2上開設裝配孔20。使用上述實施例中真空吸附定位工裝的非球面鏡片加工方法，在工件進行拋光后，還包括以下的加工步驟：S501，將拋光后的工件放置在裝配凹臺內，啟動真空裝置，使工件的邊緣部被吸附在輔助支撐環與裝配凹臺之間，工件的中部被吸附在輔助支撐環內。S502，采用超聲波方式對工件的中心打孔。啟動超聲波發生器，換能器將超聲頻電振蕩轉變為超聲機械振動，通過變幅桿使工具產生超聲波振動，控制變幅桿的位置對準工件的中心，使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨工件表面，將工件中心開設通孔。S503，采用超聲波方式對工件的離軸角進行銑磨。控制變幅桿的位置，通過變幅桿銑磨離軸角，使工件的非球面光軸與工件的幾何光軸保持18′50″的離軸角。S504，采用超聲波方式對工件的頂角進行銑磨。控制變幅桿的位置，使變幅桿在工件離軸角的最高點上磨出5.9×15°傾斜面。在一種優選的實施方式中，在步驟S501之前還包括以下的步驟：S101，對工件進行球面銑磨；S201，對工件的球面進行非球面銑磨，使工件的非球面的表面面形至少達到Rt<1.5μm，表面粗糙度達到Ra<0.3μm；工件的轉速為15-20r/min，工具軸的轉速為6000r/min。S301，對工件進行拋光，使工件的非球面的表面面形至少達到Rt<0.5μm,表面粗糙度達到Ra<0.1μm；工件的轉速為25-30r/min，工具軸的轉速為8000r/min。S401，對工件進行定心磨邊。對上述加工方法制成的鏡片進行檢測，主要測量打孔精度、打孔效率、離軸角加工精度、良品率等方面。將上述鏡片的測量數據與傳統的銑磨打孔、手工離軸角打磨出的鏡片進行對比，具體的測量結果如表1和表2。從表格可知，本發明中的加工方式極大地提高了鏡片加工的良品率，而且加工精度大大提高，加工效率也為傳統方式的數倍。表1傳統打孔與超聲波精密打孔的對比打孔方式打孔精度破邊打孔效率良品率銑磨±0.10.3-130分/件70％-80％超聲振動±0.03≤0.310分/件≥90％表2傳統離軸角加工與數控加工的對比加工方式控制指標加工精度加工效率良品率手工加工等厚差3′15-20件/天70％-80％超聲振動角度誤差30″>100件/天≥90％以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本
技術領域：
的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。當前第1頁1 2 3