自动化球面抛光设备抛光平面的方法与流程

1.本发明涉及光学抛光技术领域，尤其涉及一种自动化球面抛光设备抛光平面的方法。


背景技术：

2.抛光是利用抛光工具和磨料颗粒或其他抛光介质对工件表面进行的修形加工。
3.现有的自动化球面抛光设备是针对光学零件的球面进行全自动化抛光。现有的光学零件的平面的抛光主要采用胶板低抛、聚氨酯低抛，或者利用平面专用抛光程序和对应的小磨头工具、甚至更换专用平面抛光设备对光学零件的平面进行抛光。现有的抛光设备和方法导致加工效率低下，而且现在普遍使用的平面专用程序或者平面专用设备的价格非常昂贵。


技术实现要素：

4.本发明提供一种自动化球面抛光设备抛光平面的方法，用以解决现有技术中抛光效率低且价格高的缺陷，实现采用自动化球面抛光设备实现光学零件的平面的自动化抛光，提高抛光效率，一机多用降低抛光成本。
5.本发明提供了一种自动化球面抛光设备抛光平面的方法，包括：
6.对光学零件的平面进行一级抛光，使所述平面的光圈为凹圈；
7.对所述平面进行二级抛光，使所述平面的光圈缩小至第一预设值；
8.对所述平面进行三级抛光，使所述平面的光圈缩小至第二预设值，并控制面型误差为第三预设值。
9.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，在对光学零件的平面进行一级抛光之前，还包括：
10.对抛光模具进行平修，所述抛光模具用于对所述光学零件的平面进行所述一级抛光、所述二级抛光和所述三级抛光。
11.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，所述一级抛光用于去除所述平面的精磨破坏层。
12.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，所述一级抛光包括：
13.对所述光学零件施加第一力值；
14.控制所述抛光模具的转速与所述光学零件的转速均为第一转速值，且方向相同；
15.控制所述光学零件的角度偏置为0；
16.控制所述光学零件的摆动行程为第一行程值，摆动方向为第一方向往复运动，行程计数n次/min，n为正整数，开始抛光使所述平面的光圈小于10fr。
17.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，所述二级抛光包括：
18.对所述光学零件施加第二力值，所述第二力值小于所述第一力值；
19.控制所述抛光模具的转速与所述光学零件的转速均为第二转速值，且方向不变，
所述第二转速值小于所述第一转速值；
20.控制所述光学零件的角度偏置为0；
21.控制所述光学零件的摆动行程为第二行程值，摆动方向为第一方向往复运动，行程计数n次/min，n为正整数，所述第二行程值大于所述第一行程值，开始抛光使所述平面的光圈小于1fr。
22.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，所述三级抛光包括：
23.对所述光学零件施加第三力值，所述第三力值小于所述第二力值；
24.控制所述抛光模具的转速与所述光学零件的转速均为所述第二转速值，且方向不变；
25.控制所述光学零件的角度偏置为0；
26.控制所述光学零件的摆动行程为第二行程值，摆动方向为第一方向往复运动，开始抛光使所述平面的光圈小于1fr大于-1fr，且面型误差小于1/4λ。
27.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，所述对抛光模具进行平修，包括：
28.控制自动化球面抛光设备的研磨面的半径大于等于99999mm；
29.和/或，控制所述自动化球面抛光设备的工件形状为双凹。
30.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，所述抛光模具为聚氨酯材质。
31.根据本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，所述光学零件的中心厚度与直径之比小于十分之一。
32.本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，通过采用自动化球面抛光设备对光学零件的平面依次进行一级抛光、二级抛光和三级抛光，达到逐步对光学零件平面的光圈进行缩小，最后达到符合要求的光圈值和面型误差值，提高平面的抛光效率，实现自动化球面抛光设备的一机多用降低成本，同时自动化球面抛光设备减少人工干预提高了平面抛光的精度。
附图说明
33.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
34.图1是本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法的流程示意图之一；
35.图2是本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法的流程示意图之二；
36.图3是本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法的流程示意图之三；
37.图4是本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法的流程示意图之四。
具体实施方式
38.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，
而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
39.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
41.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
42.本发明的自动化球面抛光设备抛光平面的方法是针对光学零件至少一部分为平面，特别是针对即具有弧面或球面也同时具有平面的透镜，例如平凸透镜、平凹透镜、平面窗口等。
43.下面结合图1至图4，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成限定。
44.如图1所示，本发明提供了一种自动化球面抛光设备抛光平面的方法，包括：
45.s1：对光学零件的平面进行一级抛光，使平面的光圈为凹圈；
46.s2：对平面进行二级抛光，使平面的光圈缩小至第一预设值；
47.s3：对平面进行三级抛光，使平面的光圈缩小至第二预设值，并控制面型误差为第三预设值。其中，第二预设值小于第一预设值。
48.也就是说，通过采用自动化球面抛光设备多次对光学零件进行抛光，进而多次对光学零件的光圈进行控制，最终得到符合产品要求的平面。具体而言，通过对自动化球面抛光设备的三次调整，进而分别对光学零件的平面进行三次抛光，逐步缩小光圈，直至光圈和面型达到要求。采用本技术的方法提高了光学零件的自动化抛光程度高，缩短了抛光时间，进而提升了抛光效率。
49.具体地，对自动化球面抛光设备进行第一次调整，完成对平面的一级抛光，即对平面进行粗抛；对自动化球面抛光设备进行第二次调整，完成对平面的二级抛光，即对平面进行精抛；对自动化球面抛光设备进行第三次调整，完成对平面的三级抛光，即对平面进行二次精抛，最终得到光圈和面型误差均符合要求的平面。其中，第一次调整、第二次调整和第三次调整均是对自动化球面抛光设备的参数进行调整，自动化球面抛光设备的参数可以是
负载、转速、角度、摆动行程、摆动次数以及抛光时间。其中，自动化球面抛光设备可以选择cnc抛光机opto tech 301，光学零件通过cnc抛光机真空吸附在上轴，抛光模具置于下轴，光学零件置于抛光模具的上方，抛光模具均匀受力在光学零件上，残余应力小。
50.在本发明的其它实施例中，抛光模具可以包括第一平盘抛光模具、第二平盘抛光模具和第三平盘抛光模具，第一平盘抛光模具用于一级抛光，第二平盘抛光模具用于二级抛光，第三平盘模具用于三级抛光，其中，第一平盘抛光模具、第二平盘抛光模具和第三平盘抛光模具的聚氨酯研磨垫不同。采用cnc球面抛光设备平修第一平盘抛光模具、第二平盘抛光模具和/或第三平盘抛光模具，具体包括：
51.选用平修刀具；
52.进行cnc球面抛光设备的操作程序的参数设置，包括设置第一平盘抛光模具、所述第二平盘抛光模具和/或所述第三平盘抛光模具的模具半径为无穷大；例如，设置第一平盘抛光模具、第二平盘抛光模具和/或第三平盘抛光模具的模具半径的偏差值为设定值。
53.采用平修刀具以设定修模量平修所述第一平盘抛光模具、第二平盘抛光模具和第三平盘抛光模具。
54.进一步地，在本发明的一个实施例中，在对光学零件的平面进行一级抛光之前，还包括：
55.s0：对抛光模具进行平修，抛光模具用于对光学零件的平面进行一级抛光、二级抛光和三级抛光。
56.换句话说，在一级抛光、二级抛光和三级抛光过程中均采用同一个抛光模具进行抛光。所使用的抛光模具需要进行平修处理，例如，可以采用自动化球面抛光设备对抛光模具进行平修，使得抛光模具的研磨面达到要求的水平度。
57.具体地，在本发明的一个具体实施例中，针对步骤s0：对抛光模具进行平修，具体包括：
58.控制自动化球面抛光设备的研磨面的半径大于等于99999mm，其中，自动化球面抛光设备的研磨面的半径优选9999999mm，自动化球面抛光设备和/或，控制自动化球面抛光设备的工件形状为双凹。从而使抛光模具的研磨面极大程度上接近于平面。
59.此外，在采用自动化球面抛光设备对抛光模具进行平修时，还包括以下的参数设置(单位为mm)：
60.抛光模具高度：65.33；抛光模具的直径：290；修模量/每次：0.08参考直径：135；测量值(预计修几个圈)：0；修正总和：0；标称半径偏离值：-6.7967；touch setting的半径：9999999。
61.其中，在本发明的实施例中，抛光模具为聚氨酯材质。
62.在本发明的一个可选实施例中，针对本发明的一级抛光而言，一级抛光用于去除平面的精磨破坏层，去除深度在0.02mm到0.03mm之间。也就是说，粗抛除去光学零件表层的0.02mm到0.03mm厚度的精磨破坏层。一级抛光是对光学零件快速下尺寸阶段，主要对光学零件的光洁度进行控制。
63.如图2所示，在本发明的其它实施例中，一级抛光包括：
64.s11：对光学零件施加第一力值；也就是说，通过自动化球面抛光设备施加第一力值大小的负载，例如第一力值设定为10％到12％。
65.s12：控制抛光模具的转速与光学零件的转速均为第一转速值，且方向相同；换言之，使抛光模具与光学零件以相同的转速，沿相同的旋转方向进行同步转动。例如，自动化球面抛光设备的工具轴和工件轴以第一转速值为400r/min进行逆时针转动。
66.s13：控制光学零件的角度偏置为0；即保持光学零件无任何角度的偏置，工具轴与工件轴共轴线。
67.s14：控制光学零件的摆动行程为第一行程值，摆动方向为第一方向往复运动，行程计数n次/min，n为正整数，n取10，开始抛光使平面的光圈小于10fr。换句话说，光学零件和抛光模具自转的同时光学零件相对于抛光模具进行一定频率的往复运动，运动行程为第一行程值，即10mm，频率为10次/min，基于上述步骤s11到s14使得光学零件的平面的光圈达到凹圈，具体光圈n《10fr。其中，控制一级抛光的时间为10min。
68.如图3所示，在本发明的另一个可选实施例中，二级抛光包括：
69.s21：对光学零件施加第二力值，第二力值小于第一力值；通过自动化球面抛光设备施加第二力值大小的负载，例如第二力值设定为4％到6％。
70.s22：控制抛光模具的转速与光学零件的转速均为第二转速值，且方向不变，第二转速值小于第一转速值；换言之，使抛光模具与光学零件以相同的转速，沿相同的旋转方向进行同步转动。例如，自动化球面抛光设备的工具轴和工件轴以第二转速值为300r/min进行逆时针转动。
71.s23：控制光学零件的角度偏置为0；即保持光学零件无任何角度的偏置，工具轴与工件轴共轴线。
72.s24：控制光学零件的摆动行程为第二行程值，摆动方向为第一方向往复运动，行程计数n次/min，n为正整数，n取10，第二行程值大于第一行程值，开始抛光使平面的光圈小于1fr。换句话说，光学零件相对于抛光模具进行一定频率的往复运动，运动行程为第二行程值，即20mm，频率为10次/min，基于上述步骤s21到s24使得光学零件的平面的光圈达到第一预设值，具体光圈n《1fr。其中，控制二级抛光的时间为5min。
73.如图4所示，在本发明的一些可选实施例中，三级抛光包括：
74.s31：对光学零件施加第三力值，第三力值小于第二力值；通过自动化球面抛光设备施加第三力值大小的负载，例如第三力值设定为3％到5％。
75.s32：控制抛光模具的转速与光学零件的转速均为第二转速值，且方向不变；换言之，使抛光模具与光学零件以相同的转速，沿相同的旋转方向进行同步转动。例如，自动化球面抛光设备的工具轴和工件轴以第二转速值为300r/min进行逆时针转动。
76.s33：控制光学零件的角度偏置为0；即保持光学零件无任何角度的偏置，工具轴与工件轴共轴线。
77.s34：控制光学零件的摆动行程为第二行程值，摆动方向为第一方向往复运动，开始抛光使平面的光圈小于1fr大于-1fr，且面型误差小于1/4λ。换句话说，光学零件相对于抛光模具进行往复运动，运动行程为第二行程值，基于上述步骤s31到s34使得光学零件的平面的光圈达到第二预设值和面型误差达到第三预设值，具体光圈n《
±
1fr，面型误差δn《1/4λ。也就是说，光圈范围在凹圈的1fr到凸圈的1fr之间，无限接近于n＝0fr。
78.在步骤s34中，控制抛光时间，每1.5min获取一次光学零件的平面的光圈值和面型误差值，直至达到n《
±
1fr，δn《1/4λ。其中三级抛光时长为5min。
79.此外，在本发明的可选实施例中，光学零件的中心厚度与直径之比小于十分之一。也就是说，自动化球面抛光设备抛光平面的方法可以实现对超薄的光学零件的平面进行面型稳定抛光，抛光后面型稳定。
80.本发明还提供了一种自动化球面抛光设备抛光光学零件的方法，包括上述实施例的自动化球面抛光设备抛光平面的方法。也就是说，自动化球面抛光设备抛光光学零件的方法可以实现对具有球面和平面的光学零件进行抛光。
81.本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，通过采用自动化球面抛光设备对光学零件的平面依次进行一级抛光、二级抛光和三级抛光，达到逐步对光学零件平面的光圈进行缩小，最后达到符合要求的光圈值和面型误差值，提高平面的抛光效率，实现自动化球面抛光设备的一机多用降低成本，同时自动化球面抛光设备减少人工干预提高了平面抛光的精度，误差精度可控。
82.进一步，在本发明提供的自动化球面抛光设备抛光光学零件的方法中，由于具备如上所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，因此同样具备如上所述的各种优势。
83.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，包括：对光学零件的平面进行一级抛光，使所述平面的光圈为凹圈；对所述平面进行二级抛光，使所述平面的光圈缩小至第一预设值；对所述平面进行三级抛光，使所述平面的光圈缩小至第二预设值，并控制面型误差为第三预设值。2.根据权利要求1所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，在对光学零件的平面进行一级抛光之前，还包括：对抛光模具进行平修，所述抛光模具用于对所述光学零件的平面进行所述一级抛光、所述二级抛光和所述三级抛光。3.根据权利要求1所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，所述一级抛光用于去除所述平面的精磨破坏层。4.根据权利要求2所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，所述一级抛光包括：对所述光学零件施加第一力值；控制所述抛光模具的转速与所述光学零件的转速均为第一转速值，且方向相同；控制所述光学零件的角度偏置为0；控制所述光学零件的摆动行程为第一行程值，摆动方向为第一方向往复运动，行程计数n次/min，n为正整数，开始抛光使所述平面的光圈小于10fr。5.根据权利要求4所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，所述二级抛光包括：对所述光学零件施加第二力值，所述第二力值小于所述第一力值；控制所述抛光模具的转速与所述光学零件的转速均为第二转速值，且方向不变，所述第二转速值小于所述第一转速值；控制所述光学零件的角度偏置为0；控制所述光学零件的摆动行程为第二行程值，摆动方向为第一方向往复运动，行程计数n次/min，n为正整数，所述第二行程值大于所述第一行程值，开始抛光使所述平面的光圈小于1fr。6.根据权利要求5所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，所述三级抛光包括：对所述光学零件施加第三力值，所述第三力值小于所述第二力值；控制所述抛光模具的转速与所述光学零件的转速均为所述第二转速值，且方向不变；控制所述光学零件的角度偏置为0；控制所述光学零件的摆动行程为第二行程值，摆动方向为第一方向往复运动，开始抛光使所述平面的光圈小于1fr大于-1fr，且面型误差小于1/4λ。7.根据权利要求2所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，所述对抛光模具进行平修，包括：控制自动化球面抛光设备的研磨面的半径大于等于99999mm；和/或，控制所述自动化球面抛光设备的工件形状为双凹。8.根据权利要求2或7所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，所述
抛光模具为聚氨酯材质。9.根据权利要求1所述的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其特征在于，所述光学零件的中心厚度与直径之比小于十分之一。

技术总结
本发明涉及抛光领域，提供一种自动化球面抛光设备抛光平面的方法，其中，自动化球面抛光设备抛光平面的方法，包括：对光学零件的平面进行一级抛光，使平面的光圈为凹圈；对平面进行二级抛光，使平面的光圈缩小至第一预设值；对平面进行三级抛光，使平面的光圈缩小至第二预设值，并控制面型误差为第三预设值。用以解决现有技术中抛光效率低且价格高的缺陷，本发明提供的自动化球面抛光设备抛光平面的方法，通过采用自动化球面抛光设备对光学零件的平面依次进行一级抛光、二级抛光和三级抛光，达到逐步对光学零件平面的光圈进行缩小，最后达到符合要求的光圈值和面型误差值，提高平面的抛光效率。平面的抛光效率。平面的抛光效率。


技术研发人员：周立博
受保护的技术使用者：北京创思工贸有限公司
技术研发日：2023.05.10
技术公布日：2023/8/14