河南工业职业技术学院 Henan Polytechnic Institute 毕 业 设 计题目 系别 专业班级 姓名 学号 指导教师 日期 河南工业职业技术学院 设计任务书设计题目：光学零件定心磨边加工工艺设计要求： 综合运用所学知识，结合实际独立完成设计课题，拓宽知识面、掌握知识的深度、以定心磨边技术的传统和现在的术语及方法为引导，写出各种定心工艺的优点以及容易产生的疵病，同时对该种工艺的疵病进行分析，培养运用理论结合实际去处理问题的能力、实验能力、计算机运用水平、书面及口头表达能力。文字材料条理清楚、通顺,论述充分,符合技术用语要求,符号统一,编号齐全,书写工整。图纸完备、整洁、正确。按期圆满完成任务书中规定的项目;能熟练地综合运用所学理论和专业知识; 有结合实际的某项具体项目的设计或对某具体课题进行有独立见解的论证，并有较高技术含量。立论正确,计算、分析、实验正确、严谨,结论合理,科学作风严谨，毕业设计有一些独到之处。设计任务：1介绍定心磨边工艺传统和现代术语写出定心磨边的各种工艺类型及其原理图；2. 结合实际工作写出定心磨边的各种工艺类型及其原理图；3分析当前工艺类型的疵病产生原因；4写出详细毕业设计说明书（10000字以上），要求字迹工整，原理叙述正确，各种磨边工艺分析全面。设计进度要求：第一周：收集资料，在图书馆查看书籍，在实践中听取师傅的教导，在网上查找各类相关资料尽量使资料完整、精确、数量多，有利于论文的撰写。第二周：将收集到的资料仔细整理分类，及时与导师进行沟通。将设计的雏形确立起来，论文的文字叙述全部做好。第三周：进行相关图形的绘制工作和夹具的设计工作，把文字、绘图、排版、校对等项工作完成。 指导教师（签名）： 摘 要光学在中国大地上起步晚，但发展尤为迅速。尤其是近年来，随着光学科技的突飞猛进，光学产品从航空航天的使用到日常生活的使用，受到广泛欢迎。光学是一个精密的学科，光学产品的生产要求极为严格，加工过程对精度要求很高。为了满足光学仪器成像的要求，必须保证光学系统光轴的一致性。在仪器的装校中，通常是靠透镜的外圆定位，但外圆定位只能保证各透镜几何轴的共轴性，却不能保证光轴的一致性。如果要达到靠外圆定位来实现光轴的共轴性，那么，透镜在装配前必须进行定心磨边，以消除或减小透镜的中心偏差。为在实际生产中，透镜的定心磨边分两步进行：一是定心，通过光学或机械的方法寻找并确定透镜光轴与基准轴重合的位置，即透镜光学表面定心顶点处的法线与基准轴重合的位置，这里的基准轴就是机床的回转轴；二是磨边，透镜定心后夹紧，用砂轮或金刚石磨轮磨削透镜的外圆，以获得图纸要求直径的透镜。透镜的定心方法主要分光学定心和机械定心两类。了提高零件的制造效益和质量，工艺研究的创新成果极大地改变了零件的生产程序和工艺路线，充分利用被加工光学材料的特性，集中系列的高新技术，从而形成新的工艺。由于知识有限，设计中可能存在一定的错误，望指导老师能够谅解。关键词：光学定心、磨边。目 录设计任务书I摘 要III1 定心磨边概况11.1 传统的定义与术语11.1.1 概念11.1.2 中心偏差与边厚差的关系21.2 新的概况21.2.1 基本定义31.2.2 传统的中心偏差与新定义面倾角的关系31.3 透镜中心误差各种表述之间的关系41.3.1 偏心差C与边厚差T之间的关系41.3.2 面倾角X与球心偏A的关系41.3.3 面倾角X与偏心差的关系41.3.4 偏心差C与球心偏A的关系42 磨边与倒角加工62.1 磨边与倒角62.1.1 磨边方式62.2.2 倒角62.2 影响定心精度的因素8影响定心精度的因素：机床主轴的径向跳动， 接头， 定心角。82.2.1 机床主轴的径向跳动82.2.2 接头82.2.3 定心角对精度的影响92.3 影响定心的工艺因素92.3.1 磨轮的因素92.3.2 粘结胶的因素102.3.3 冷却液的因素112.4 磨边余量的计算与磨边疵病112.4.1 定心磨边余量112.4.2 透镜定心磨边余量112.5 定心方法及各种疵病分析132.5.1 各种定心磨边方法的精度表：132.5.2 定心磨边常见疵病及产生原因：132.5.3 磨边中的疵病及克服方法142.6 透镜边厚差的检验153 机械定心磨边173.1机械定心的原理及定心条件173.1.1 机械定心的原理173.1.2 机械定心的定心条件173.2 定心夹头的选择183.3 影响定心精度的因素193.4 夹头最小直径的选择194.1 透镜表面直接反射像定心法204.2 球心自准反射像定心法204.2.1 定心原理204.2.2 成像校正及定心仪位置的确定224.3 光学电视定心244.3.1 光学电视定心原理244.3.2 光学电视定心精度分析254.3.3 电视定心磨边机254.4 透射像定心法264.5 激光定心法274.5.1 激光定心仪274.5.2 激光定心原理及装置274.5.3 精度分析275 劳尔激光定心机器295.1 维修工作安全守则295.2 检查定心钟径向摆动295.3 检查定心钟轴向跳动305.4 安装刀具305.5 检查刀具的径向和轴向跳动305.6 激光定中心31致 谢32参考文献33I 河南工业职业技术学院 1 定心磨边概况1.1 传统的定义与术语 对于圆形的光学零件，精磨抛光完工之后一般都还要进行磨边，使其侧圆柱面尺寸满足装配要求；对于球面透镜，磨边还有一个重要作用：就是校正透镜在研磨抛光过程中很难完全避免的偏心，即校正两球心连线（光轴）与外圆对称轴（几何袖）的偏离。根据透镜的使用要求，光学设计时往往预先给定这种偏离的大小，并用符号表示。定心磨边就是使透镜满足这种技术要求。经过精磨抛光后的透镜，一般均为未定心透镜，存在中心误差。对于单透镜，经常表现为交叉性中心误差，即透镜光轴与透镜几何轴空间交叉（图1.1）；有时也表现为平行性中心误差，即透镜光轴与几何轴相互平行（图1.2）。当透镜光轴与几何轴完全重合时，则是理想的定心透镜（图1.3）。 图1.1 图1.2图1.31.1.1 概念中心偏差是透镜外圆的几何轴与光轴在透镜曲率中心处的偏离程度，用C表示。 定心是使透镜的光轴和几何轴重合或在一定的公差范围内。 磨边是将定心后的透镜进行对称地磨外圆。光学系统的中心偏差尽管很复杂，但透镜中心偏差定义的C仍适用于单块透镜。它符合磨边工序的加工目的，也可以看成是对磨边工序的主要技术要求。1.1.2 中心偏差与边厚差的关系在透镜研磨抛光过程中，通常采用控制透镜边厚差来校正镜盘中心偏差，达到减小透镜中心偏差的目的。特别是对大口径透镜不合适定性磨边，在抛光过程中必须通过控制边缘等厚差的方法，达到中心偏差的要求。 一块存在边厚差的透镜。可以看成是由一块无边厚差的透镜，再附加上一块楔形镜组成。tanaa,tanbb,ab,则 则 其中t透镜的边厚差； R球面曲率半径； D透镜外圆直径； C透镜中心偏差。透镜的中心偏差是其几何轴与光轴在曲率中心处的偏离程度。曲率中心和光轴均是抽象的点和线，直接测出光轴对几何轴的相对位置是困难的，但是透镜存在中心偏时，必须通过一些现象反映出来，定心的方法不同，反映的现象也不同。定心的实质就是通过一定的方法，将透镜的两球心置于磨边机回转轴线上，从而把以光轴为基准的磨边过程，变成一机床轴为对称轴的修磨透镜外圆的过程。1.2 新的概况传统规定的中心偏差C的定义，不能表示光轴与几何轴空间相互位置的一般情况，所以，首先在德国和法国舍弃不用，而我国也在新的国标GB724287中提出新的术语和定义。本标准适应于由球面与球面或球面与平面组成的且具有旋转对称边缘面的单透镜和胶合透镜。对于具有其他边缘形状的透镜（例如：矩形透镜）也基本适用。1.2.1 基本定义中心误差：光学表面定心顶点处的法线对基准轴的偏离量。中心误差是用光学表面定心顶点处的法线与基准轴的夹角来度量，此夹角称为面倾角，用希腊字母x表示。定心顶点：光学表面与基准轴的焦点。基准轴：用来标注、检验和校正中心误差的一条确定的直线，该直线应体现系统的光轴。定心：校正中心误差的过程。光轴:单透镜两光学表面球心的连线：胶合透镜在理想情况下光轴是光学表面球心的连线。若透镜诸光学表面定好中心，透镜的光轴即与基准轴重合，则该透镜已经定好中心。若被定心的光学表面定心顶点处的法线与所选定的基准线重合，则该光学表面已经定好中心。1.2.2 传统的中心偏差与新定义面倾角的关系 1. 用透射式定心仪检验 透射式定心仪检验出的是偏心差c,在数值上它用焦点像跳动圆半径来度量。 透镜式定心仪检验出的偏心差e，要保证图纸规定的面倾角x的要求。 单透镜两光学表面中有一个选作基准面时，则偏心差c与另一个光学表面的倾角的允许值，按下式计算： C=0.291(n-1)l,F.x.10-3 式中：c偏心差，mm； X面倾角，（）； 透镜材料的折射率； l,F透镜的像方程焦距，。用反射式定心仪检验当被检验光学表面球半径为有限值时，可根据x值换算出球心到基准轴的距离a，也可按检验出的a值换算出面倾角x值，即 a=x.R/3438=0.291x.R10-3 式中：x面倾角，（）； a被检光学表面球心到基准轴的距离，mm； R被检光学表面球半径，mm；1.3 透镜中心误差各种表述之间的关系中心误差面倾角x、偏心差c、球心偏a，这三个反映中心误差的量是客观存在的物理量，但观察起来并不直观，需要通过仪器来测量。透镜边缘的厚度差，会直观反映中心误差，但很难测量准确。1.