專利名稱：控制中空透鏡中心厚度尺寸的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光學制造技術(shù)，涉及控制中空透鏡中心厚度尺寸的方法。
背景技術(shù)：
若是常規(guī)透鏡完整透鏡，加工過程很方便測量其中心厚度尺寸，而 中空透鏡中心是一圓孔，無法直接測量其中心厚度尺寸。光學透鏡的中 心厚度尺寸嚴重影響光學系統(tǒng)的像差，加工時需嚴格控制。因結(jié)構(gòu)形式 或重量限制，越來越多的光學系統(tǒng)中采用中空透鏡，中空透鏡的中心厚 度尺寸控制問題迫切需要得到解決。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決中空透鏡中心厚度尺寸的控制問題。 本發(fā)明的技術(shù)方案是，(1)加工一個與中空透鏡兩面曲率半徑相同、
內(nèi)孔直徑一致的中心配盤透鏡，中心配盤透鏡的中心厚度尺寸比中空透
鏡坯體中心厚度尺寸大0. lmm;
(2) 加工一個與后加工面中空透鏡曲率半徑相反、外徑一致的上盤 輔助透鏡；
(3) 上盤先加工面，，先將上盤輔助透鏡放在電熱板上，再將中空 透鏡和中心配盤透鏡放置在上盤輔助透鏡上，緩慢加熱至膠條蠟剛能融 化的溫度7(TC 8(TC，取下中空透鏡及中心配盤透鏡，在上盤輔助透鏡、 中空透鏡、中心配盤透鏡的粘結(jié)面上涂一層薄而均勻的膠條蠟，再緩慢 將中空透鏡、中心配盤透鏡放在上盤輔助透鏡上，自然冷卻至室溫；
(4) 加工一個與上盤輔助透鏡外徑一致的彈性工裝夾具；
(5 )將中空透鏡與上盤輔助透鏡及中心配盤透鏡組合放入工裝夾具 內(nèi)，旋緊；
(6)精磨先加工面，在加工面上均勻畫上記號，自中心配盤透鏡 磨至中空透鏡與中心配盤透鏡交界處時，測量中空透鏡、上盤輔助透鏡、 中心配盤透鏡及夾具組合的中心厚度尺寸dl,繼續(xù)精磨至面形達到要求， 測量中空透鏡、上盤輔助透鏡、中心配盤透鏡及夾具組合的中心厚度尺 寸d2，則精磨量為d2-dl;(7) 拋光先加工面，拋光完工后測量中空透鏡、上盤輔助透鏡、 中心配盤透鏡及夾具組合的中心厚度尺寸d3，則拋光量為d3-d2，則先 加工面的加工量為d3-dl;
(8) 上盤后加工面，先將上盤輔助透鏡放在電熱板上，再將中空透 鏡和中心配盤透鏡放置在上盤輔助透鏡上，上盤時剪一厚度尺寸為 0.02mm的圓環(huán)墊在上盤輔助透鏡上，圓環(huán)墊內(nèi)徑與中空透鏡內(nèi)孔直徑一 致，圓環(huán)墊外徑與中空透鏡外圓直徑一致，在中空透鏡及中心配盤透鏡 表面擺滿厚度一致的火漆條，打開電熱板，當零件表面火漆條軟化、膠 模剛能使其熔化時，關(guān)閉電熱板，將膠模對正放置在放有火漆條中空透 鏡上；自然冷卻至室溫；
(9) 精磨后加工面，在加工面上均勻畫上記號，自中心配盤透鏡 磨至中空透鏡與中心配盤透鏡交界處時，測量中空透鏡與膠膜及中心配 盤透鏡組合的中心厚度尺寸d4，繼續(xù)精磨至面形達到要求，測量中空透 鏡與膠膜及中心配盤透鏡組合的中心厚度尺寸d5，則精磨量為d5-d4;
(10) 拋光后加工面，拋光完工后測量中空透鏡與膠膜及中心配 盤透鏡組合的中心厚度尺寸d6，則拋光量為d6-d5，則后加工面的加工 量為d6-d4;
(11) 總?cè)コ嗔繛?d3-dl) + (d6-d4)，通過控制總?cè)コ嗔浚?實現(xiàn)中空透鏡中心厚度尺寸的控制。
本發(fā)明的優(yōu)點，本發(fā)明充分利用現(xiàn)有大量程測厚儀的功能，在不能 直接測量零件中心厚度尺寸的情況下，設(shè)計上盤輔助透鏡及中心配盤透 鏡。在設(shè)計上盤輔助透鏡及中心配盤透鏡的基礎(chǔ)上，采用蠟?zāi)z與彈性上 盤相結(jié)合的上盤方式。上盤過程中通過加大中心配盤透鏡的尺寸及添加 厚薄均勻的環(huán)形襯墊，得到高光圈鏡盤，從而使精磨過程中先從鏡盤中 心磨，而不改變中空透鏡的中心厚度尺寸，在剛磨至中空透鏡與中心配 盤透鏡交界處(即中空透鏡中心孔邊緣)時，證明中心配盤透鏡曲率己 和中空透鏡曲率吻合，此時記錄鏡盤的總高度，控制兩面的精磨、拋光 余量，實現(xiàn)中空透鏡中心厚度尺寸的精確控制。


圖1為本發(fā)明先加工面上盤后鏡盤示意圖； 圖2為本發(fā)明后加工面上盤后鏡盤示意圖。
具體實施例方式
本發(fā)明首先設(shè)計中心配盤透鏡1及上盤輔助透鏡2，采取先加工面蠟 膠上盤、后加工面彈性上盤的方式，兩種上盤方式相結(jié)合的合理上盤方 法，利用間接測量的手段，通過加工過程中余量的控制解決中心厚度尺 寸問題。
工藝步驟如下
(1) 加工一個與中空透鏡3兩面曲率半徑相同、內(nèi)孔直徑一致的中
心配盤透鏡1，中心配盤透鏡1的中心厚度尺寸比中空透鏡3坯體中心厚 度尺寸大0. Iran;
(2) 加工一個與后加工面中空透鏡3曲率半徑相反、外徑一致的上 盤輔助透鏡2;
(3) 上盤先加工面，上盤先加工面采用蠟?zāi)z法，將上盤輔助透鏡2 放在電熱板上，為保證溫度相等，先將中空透鏡3和中心配盤透鏡1放 置在上盤輔助透鏡2上，緩慢加熱至膠條蠟剛能融化的溫度7(TC 8(TC。 取下中空透鏡及中心配盤透鏡1，在上盤輔助透鏡2、中空透鏡3、中心 配盤透鏡1的粘結(jié)面上涂一層涂一層薄而均勻的膠條蠟(蠟層厚度通常 為0.02mm)，再緩慢將中空透鏡3、中心配盤透鏡1放在上盤輔助透鏡2 上(注意中空透鏡的外圓與上盤輔助透鏡的外圓對正，用直角尺監(jiān)控)。 因中心配盤透鏡的中心厚度設(shè)計使比中空透鏡坯體尺寸大0. lmm，蠟層薄 而均勻，上盤后先加工面為高光圈；
(4) 自然冷卻至室溫。
(5) 將中空透鏡與上盤輔助透鏡及中心配盤透鏡組合放入工裝夾具 4內(nèi)，旋緊，則整個鏡盤(中空透鏡3、上盤輔助透鏡2、中心配盤透鏡 l及夾具4的組合)為高光圈；
(6) 精磨先加工面在先加工面上均勻畫上記號，因鏡盤(中空透 鏡3、上盤輔助透鏡2、中心配盤透鏡1及夾具4的組合)為高光圈，記 號從中間消失，當自中心配盤透鏡1磨至中空透鏡3與中心配盤透鏡1 交界處時，測量鏡盤的中心厚度尺寸dl,繼續(xù)精磨至面形達到要求，測 量鏡盤的中心厚度尺寸d2,則精磨量為d2-dl;
(7) 拋光先加工面，拋光完工后測量鏡盤的中心厚度尺寸d3，則拋 光量為d3-d2，則先加工面的加工量為d3-dl;(8) 上盤后加工面，為保護先加工面的表面質(zhì)量，后加工面采用彈 性上盤法，將上盤輔助透鏡2放在電熱板上，中空透鏡3和中心配盤透 鏡1放置在上盤輔助透鏡2上，上盤時為了保證鏡盤(中空透鏡3與膠 膜4及中心配盤透鏡1的組合)為高光圈，可以剪一厚度尺寸為0. 02mm 的圓環(huán)墊在上盤輔助透鏡2上，圓環(huán)墊內(nèi)徑與中空透鏡3內(nèi)孔直徑一致， 圓環(huán)墊外徑與中空透鏡外圓直徑一致，則中心配盤透鏡1高出中空透鏡3 ， 在中空透鏡3和中心配盤透鏡1表面擺滿厚度一致的火漆條，打開電熱 板，監(jiān)視溫度。當火漆條軟化、膠模剛能使其熔化時，關(guān)閉電熱板，將 膠模對正放置在放有火漆條的中空透鏡3和中心配盤透鏡1上；
(9) 自然冷卻至室溫。
(10) 精磨后加工面，在后加工面上均勻畫上記號，自中心配盤 透鏡磨至中空透鏡與中心配盤透鏡交界處時，測量鏡盤的中心厚度尺寸 d4，繼續(xù)精磨至面形達到要求，測量鏡盤的中心厚度尺寸d5，則精磨量 為d5-d4;
(11) 拋光后加工面，拋光完工后測量鏡盤的中心厚度尺寸d6，則 拋光量為d6-d5，則后加工面的加工量為d6-d4;
(12) 總?cè)コ嗔繛?d3-dl) + (d6-d4)，通過控制總?cè)コ嗔浚?實現(xiàn)中空透鏡中心厚度尺寸的控制。
實施例一
利用本方法加工中空透鏡 *中心孔尺寸4>83;
*中空透鏡坯體尺寸16;
*中空透鏡外圓直徑4)167;
參中心厚度尺寸15.5士0.1;
*曲率半徑R+123. 88， R-169. 43;
*因需要測量整個鏡盤的高度，測厚儀的量程要大，但零位可調(diào)， 量程不足時加一標準量塊調(diào)節(jié)零位，記錄相對測量結(jié)果即可。使用德國 LOH公司生產(chǎn)的與SPM120配套的測厚儀。 加工的工藝過程如下 (1)加工曲率半徑為R+123.88, R-169.43;中心厚度尺寸為16. 1; 外圓直徑為4>83的中心配盤透鏡1;(2) 加工R+169.43、外圓直徑cH67的上盤輔助透鏡2;
(3) R+123.88面上盤此面上盤采用蠟?zāi)z法，將上盤輔助透鏡2放 在電熱板上，先將中空透鏡3和中心配盤透鏡1放置在上盤輔助透鏡2 上，緩慢加熱至膠條蠟剛能融化的溫度70。C 8(rC。取下中空透鏡3及 中心配盤透鏡l,在上盤輔助透鏡2、中空透鏡3、中心配盤透鏡l的粘 結(jié)面上涂一層涂一層薄而均勻的膠條蠟(蠟層厚度通常為0.02mm)，再緩 慢將中空透鏡3、中心配盤透鏡1放在上盤輔助透鏡2上(注意透鏡1的 外圓與上盤輔助透鏡2的外圓對正，用直角尺監(jiān)控)。因設(shè)計中心配盤透 鏡1的中心厚度比中空透鏡3坯體的中心厚度尺寸大0. lmm，蠟層薄而均 勻，上盤后保證了 R+123.88面為高光圈；
(4) 自然冷卻至室溫。
(5) 將中空透鏡3與上盤輔助透鏡2及中心配盤透鏡1組合放入工 裝夾具4內(nèi)，旋緊，則整個鏡盤(中空透鏡3、上盤輔助透鏡2、中心配 盤透鏡1及夾具4的組合)為高光圈；
(6) 精磨R+123.88面在R+123.88面上均勻畫上記號，當剛磨至 中空透鏡3與中心配盤透鏡1交界處時，測量鏡盤中心厚度尺寸70. 39， 繼續(xù)精磨至面形達到要求，測量鏡盤中心厚度尺寸70. 2，則R+123.88面 的精磨量為O. 19;
(7) 拋光R+123. 88面拋光完工后測量鏡盤中心厚度尺寸70. 15， R+123. 88面拋光量為0. 05， R+123. 88面的加工量為0. 24;
(8) R-169. 43面上盤為保護R+123. 88面的表面質(zhì)量，R-169. 43 面采用彈性上盤法，將上盤輔助透鏡2放在電熱板上，中空透鏡3和中 心配盤透鏡1放置在上盤輔助透鏡2上，上盤時為了保證R-169. 43面為 高光圈，可以剪一厚度尺寸為0.02mm的圓環(huán)墊在上盤輔助透鏡2上(圓 環(huán)內(nèi)徑4>83，外徑4>167)，則中心配盤透鏡1高出中空透鏡3，在中空透 鏡3及中心配盤透鏡1表面擺滿厚度一致的火漆條，打開電熱板，監(jiān)視 溫度。當中空透鏡3及中心配盤透鏡1表面的火漆條軟化、膠模4剛能 使其熔化時，關(guān)閉電熱板，將膠模4對正放置在放有火漆條的中空透鏡3 及中心配盤透鏡1上；
(9) 自然冷卻至室溫。
(10) 精磨R-169. 43面在R-169. 43面上均勻畫上記號，當剛磨至中空透鏡3與中心配盤透鏡1交界處時，測量鏡盤(中空透鏡3與膠 膜4及中心配盤透鏡1的組合)中心厚度尺寸67. 50，繼續(xù)精磨至面形達 到要求，測量鏡盤中心厚度尺寸67. 28，則R-169. 43面的精磨量為0. 22;
(11) 拋光R-169. 43面拋光完工后測量鏡盤中心厚度尺寸67. 25， R-169. 43面的拋光量為0. 03， R-169. 43面的加工量為0. 25;
(12) 總?cè)コ嗔繛?.24+0. 25=0. 49，通過控制總?cè)コ嗔?. 49， 中空透鏡3的實際厚度尺寸為15. 51，實現(xiàn)中空透鏡3中心厚度尺寸15. 5 ±0. 1的控制。
實施例二
利用本方法加工中空透鏡
*中心孔尺寸4)83;
參中空透鏡坯體尺寸12.5; *中空透鏡外圓直徑cH72;
中心厚度尺寸12±0. 1;
*曲率半徑R-119. 67, R+179. 47;
*因需要測量整個鏡盤的高度，測厚儀的量程要大，但零位可調(diào)， 量程不足時加一標準量塊調(diào)節(jié)零位，記錄相對測量結(jié)果即可。使用德國 L0H公司生產(chǎn)的與SPM120配套的測厚儀。 加工的工藝過程如下
(1) 加工曲率半徑為R+179.47, R-119.67;中心厚度尺寸為12.6; 外圓直徑為4>83的中心配盤透鏡1;
(2) 加工R+119.67、外圓直徑4)172的上盤輔助透鏡2;
(3) R+179. 47面上盤，R+179. 47面上盤采用蠟?zāi)z法，將上盤輔助 透鏡1放在電熱板上，為保證溫度相等，先將中空透鏡3和中心配盤透 鏡1放置在上盤輔助透鏡2上，緩慢加熱至膠條蠟剛能融化的溫度7(TC 80°C。取下中空透鏡3及中心配盤透鏡1，在上盤輔助透鏡2、中空透鏡 3、中心配盤透鏡1的粘結(jié)面上涂一層薄而均勻的膠條蠟(蠟層厚度通常 為0.02ram)，再緩慢將中空透鏡3、中心配盤透鏡1放在上盤輔助透鏡2 上(注意透鏡2的外圓與上盤輔助透鏡2的外圓對正，用直角尺監(jiān)控)。 因設(shè)計中心配盤透鏡1的中心厚度比中空透鏡3坯體的中心厚度尺寸大 0. lmm，蠟層薄而均勻，上盤后R+179.47面為高光圈；(4) 自然冷卻至室溫。
(5) 將中空透鏡3與上盤輔助透鏡2及中心配盤透鏡1組合放入工 裝夾具4內(nèi)，旋緊，則整個鏡盤(中空透鏡3、上盤輔助透鏡2、中心配 盤透鏡1及夾具4的組合)為高光圈
(6) 精磨R+179.47面在R+179.47面上均勻畫上記號，當剛磨至 中空透鏡3與中心配盤透鏡1交界處時，測量鏡盤的中心厚度尺寸60. 75， 繼續(xù)精磨至面形達到要求，測量鏡盤中心厚度尺寸60.55，則精磨量為 0. 20;
(7) 拋光R+179.47面，拋光完工后測量鏡盤的中心厚度尺寸為 60.51， R+179. 47面的拋光量為0.03，則R+179. 47面的加工量為0. 23;
(8) R-119.67面上盤為保護R+179.47面的表面質(zhì)量，R-119.67 面采用彈性上盤法，將上盤輔助透鏡2放在電熱板上，中空透鏡3和中 心配盤透鏡1放置在上盤輔助透鏡2上，上盤時為了保證鏡盤(透鏡2 與膠膜4及中心配盤透鏡1的組合)為高光圈，可以剪一厚度尺寸為 0.02mm的圓環(huán)墊在上盤輔助透鏡2上(圓環(huán)內(nèi)徑4>83，外徑cH72),則 中心配盤透鏡1高出中空透鏡3，在中心配盤透鏡1和中空透鏡3表面擺 滿厚度一致的火漆條，打開電熱板，監(jiān)視溫度。當中心配盤透鏡1和中 空透鏡3表面火漆條軟化、膠模5剛能使其熔化時，關(guān)閉電熱板，將膠 模5對正放置在放有火漆條的中心配盤透鏡1和中空透鏡3上；
(9) 自然冷卻至室溫。
(10) 精磨R-119.67面，在R-119.67面上均勻畫上記號，當剛磨 至中空透鏡3與中心配盤透鏡1交界處時，測量鏡盤的中心厚度尺寸為 59.3，繼續(xù)精磨至面形達到要求，測量鏡盤的中心厚度尺寸為59. 12，則 R-119.67面的精磨量為0. 18;
(11) 拋光R-119.67面拋光完工后測量鏡盤的中心厚度尺寸 59.07，拋光量為0.05，則R-119. 67面的加工量為0. 23;
(12) 總?cè)コ嗔繛?.23+0. 23=0. 46，通過控制總?cè)コ嗔?. 44， 中空透鏡3的實際厚度尺寸為12.06，實現(xiàn)中空透鏡3中心厚度尺寸12 ±0. 1的控制。
二次加工的中空透鏡的中心厚度尺寸均滿足要求。
權(quán)利要求
1.控制中空透鏡中心厚度尺寸的方法，其控制方法是(1)加工一個與中空透鏡兩面曲率半徑相同、內(nèi)孔直徑一致的中心配盤透鏡，中心配盤透鏡的中心厚度尺寸比中空透鏡坯體中心厚度尺寸大0.1mm；(2)加工一個與后加工面中空透鏡曲率半徑相反、外徑一致的上盤輔助透鏡；(3)上盤先加工面，先將上盤輔助透鏡放在電熱板上，再將中空透鏡和中心配盤透鏡放置在上盤輔助透鏡上，緩慢加熱至膠條蠟剛能融化的溫度70℃～80℃，取下中空透鏡及中心配盤透鏡，在上盤輔助透鏡、中空透鏡、中心配盤透鏡的粘結(jié)面上涂一層薄而均勻的膠條蠟，再緩慢將中空透鏡、中心配盤透鏡放在上盤輔助透鏡上，自然冷卻至室溫；(4)加工一個與上盤輔助透鏡外徑一致的彈性工裝夾具；(5)將中空透鏡與上盤輔助透鏡及中心配盤透鏡組合放入工裝夾具內(nèi)，旋緊；(6)精磨先加工面，在加工面上均勻畫上記號，自中心配盤透鏡磨至中空透鏡與中心配盤透鏡交界處時，測量中空透鏡、上盤輔助透鏡、中心配盤透鏡及夾具組合的中心厚度尺寸d1，繼續(xù)精磨至面形達到要求，測量中空透鏡、上盤輔助透鏡、中心配盤透鏡及夾具組合的中心厚度尺寸d2，則精磨量為d2-d1；(7)拋光先加工面，拋光完工后測量中空透鏡、上盤輔助透鏡、中心配盤透鏡及夾具組合的中心厚度尺寸d3，則拋光量為d3-d2，則先加工面的加工量為d3-d1；(8)上盤后加工面，先將上盤輔助透鏡放在電熱板上，再將中空透鏡和中心配盤透鏡放置在上盤輔助透鏡上，上盤時剪一厚度尺寸為0.02mm的圓環(huán)墊在上盤輔助透鏡上，圓環(huán)墊內(nèi)徑與中空透鏡內(nèi)孔直徑一致，圓環(huán)墊外徑與中空透鏡外圓直徑一致，在中空透鏡及中心配盤透鏡表面擺滿厚度一致的火漆條，打開電熱板，當零件表面火漆條軟化、膠模剛能使其熔化時，關(guān)閉電熱板，將膠模對正放置在放有火漆條中空透鏡上；自然冷卻至室溫；(9)精磨后加工面，在加工面上均勻畫上記號，自中心配盤透鏡磨至中空透鏡與中心配盤透鏡交界處時，測量中空透鏡與膠膜及中心配盤透鏡組合的中心厚度尺寸d4，繼續(xù)精磨至面形達到要求，測量中空透鏡與膠膜及中心配盤透鏡組合的中心厚度尺寸d5，則精磨量為d5-d4；(10)拋光后加工面，拋光完工后測量中空透鏡與膠膜及中心配盤透鏡組合的中心厚度尺寸d6，則拋光量為d6-d5，則后加工面的加工量為d6-d4；(11)總?cè)コ嗔繛?d3-d1)+(d6-d4)，通過控制總?cè)コ嗔浚瑢崿F(xiàn)中空透鏡中心厚度尺寸的控制。
全文摘要
本發(fā)明屬于光學制造技術(shù)，涉及控制中空透鏡中心厚度尺寸的方法。本發(fā)明充分利用現(xiàn)有大量程測厚儀的功能，在不能直接測量零件中心厚度尺寸的情況下，設(shè)計上盤輔助透鏡及中心配盤透鏡。在設(shè)計上盤輔助透鏡及中心配盤透鏡的基礎(chǔ)上，采用蠟?zāi)z與彈性上盤相結(jié)合的上盤方式。上盤過程中通過加大中心配盤透鏡的尺寸及添加厚薄均勻的環(huán)形襯墊，得到高光圈鏡盤，從而使精磨過程中先從中心配盤透鏡磨，而不改變中空透鏡的中心厚度尺寸，在剛磨至中空透鏡與中心配盤透鏡交界處時，證明中心配盤透鏡的曲率已和中空透鏡曲率吻合，此時記錄鏡盤的總高度，控制兩面的精磨、拋光余量，實現(xiàn)中空透鏡中心厚度尺寸的精確控制。
文檔編號B24B13/00GK101298127SQ200810110920
公開日2008年11月5日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者孫紅曉 申請人:中國航空工業(yè)第一集團公司第六一三研究所