光学冷加工定心磨边工艺设计(3)

河南工业职业技术学院 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。

tana≈a,tanb≈b,a≈b,

则

CR??tD 则?t?CDR

其中Δt——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 新的定义与术语

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GB7242—87中提出新的术语和定义。

2

河南工业职业技术学院

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 定义及术语

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。

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。

定心：校正中心误差的过程。

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。

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。 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，（’）； ｎ——透镜材料的折射率； l,F——透镜的像方程焦距，ｍｍ。 ２．用反射式定心仪检验

当被检验光学表面球半径Ｒ为有限值时，可根据x值换算出球心到基准轴的距离a，

3

河南工业职业技术学院 也可按检验出的a值换算出面倾角x值，即

a=x.R/3438=0.291x.R310

-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。

1.3.1偏心差c与边厚差Δt之间的关系

具有偏心差c的透镜相当于一个定心完好的透镜附加一个楔角为θ的楔镜，如图所示，若量仪测头与透镜表面接触轨迹圆的直径为D，则边厚差Δt=D2θ。设图中H/为透镜的像方主点，平行于基准轴入射的平行光束会聚于F/点——相当于透镜像方焦点，像方焦点F/对基准轴的偏离量即像方主点H/对基准轴的偏离量c。若透镜折射率为n，像方顶焦距为l/F，则主光线在楔角为θ的楔镜上产生的偏向角为δ=（n-1）θ。所以透镜的偏心差

c=δ2l/F=(n-1)2l/F2θ 因此得

Δt=D2c/(n-1) 2l/F

对于像方焦距为f/的薄透镜有

Δt=D2c/(n-1) 2f/

1.3.2 面倾角x与球心偏a的关系

当被定心的光学表面曲率半径为R，则该面的面倾角x与球心偏a的关系可知

a=0.2912x2R210-3

1.3.3 面倾角x与偏心差的关系

当折射率为n、像方顶焦距为l/F的透镜其中一光学表面作为基准面时（基准面的中心误差为零），则透镜的偏心差c与非基准面的面倾角x之间关系为

C=0.291(n-1)2l/F2x210-3

4

河南工业职业技术学院 1.3.4 偏心差c与球心偏a的关系

若透镜的两个光学表面的曲率半径分别为R1、R2，可知，a1=R12q1 ，a2=R22q2 ，δ1=c/ R1 , δ2=c/ R2 , q1=δ1+θ, q2=δ2+θ,因此有

C=（ a1R2- a2R1）/( R2 -R1)

式中R1、R2要考虑符号关系，正透镜为正，负透镜为负。为了根据球心偏能保证球心差不超出公差，对于a1 、a2的符号考虑应以算得的偏心差值最大为准，所以，当R1、R2异号时，a1 、a2取同号；当R1、R2同号时，a1 、a2取异号。

5

河南工业职业技术学院

2 光学定心的原理与方法

光学定心主要包括透镜表面直接反射像定心法、球心自准反射像定心法、透射像定心法、电视定心法和激光干涉技术定心法。

2.1透镜表面直接反射像定心法

这种定心方法的原理 如图所示。

图2.1 表面反射像定心

定心接头轴线与机床的回转轴重合，并且接头端面精确地垂直于轴线。将透镜胶接于接头端面时，如果胶层非常均匀，则透镜表面“1”球心必然落在接头的轴线上。如果再使透镜表面的“2”的球心也置于接头轴上，则透镜实现了定心。利用透镜表面直接反射灯像的方法进行定心，故称透镜表面直接反射像法。

在保证定心接头轴线与机床的回转轴重合，且接头端面严格垂直于轴线的情况下，将透镜粘结在接头上，定心时，将一光源放在透镜前上方yA处，转动接头，根据非粘结面的光源反射像的跳动来移动透镜，使其光轴与夹头轴线重合。当像撞到上面，则将透镜沿着夹头端面向下移动；像转到下面，则反之，直至像不移动或在允许范围内，即完成定心。一般情况下，透镜粘接面的定心主要靠接头端面的修整精度来保证。

这种定心时用肉眼直接观察像的跳动，与表示中心误差的各参与量之间没有直接的关系，但它的大小反映出透镜中心误差的大小。

6

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库光学冷加工定心磨边工艺设计(3)在线全文阅读。