TW201003343A - Method for processing an aspheric lens mold - Google Patents

Description

201003343 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 . 本發明涉及一種加工方法，特別涉及一種非球面透鏡 . 模具加工方法。 【先前技術】 光學零件注射成型技術中之模具要達到很高之要 求，用一般之機械加工方法無法達到。目前國外大多數模 具製造商均採用超精密單點金剛石車床進行車削或磨削， 再用金剛石研磨膏進行手工拋光來加工模具表面（請參見 “非球面透鏡模具之製造”，張松，《記錄媒體技術》，2007 年第6期，62-64頁），但是此種方法效率低，不利於非球 面透鏡模具之批量生產。然而，其他之方法，如：電火花 加工、電鑄複製及光學修磨等，加工精度很低，因此非球 面透鏡模具之加工變得十分困難。 【發明内容】 有鐘於此，有必要提供一種加工精度好且加工效率高 %, 之非球面透鏡模具加工方法。 一種非球面透鏡模具加工方法，其包括以下步驟：提 供一加工裝置，其用於對待加工模具進行加工，將待加工 模具固定在加工裝置之主轴上，所述主轴帶動加工模具轉 動；驅動加工裝置之刀具進入工件坐標系之原點位置；加 工裝置之數控單元將刀具之極座標值轉化為工件座標值， 並確定刀具在待加工模具上之加工點；數控單元根據刀具 之工件座標值得出待加工模具之一模穴之幾何中心工件座 7 201003343 枯值通過將刀具之極座標值及模穴 值代入到非球面面型公式計算出待加工=:工件座標 並確定刀具之即時進刀量；根據待加工莫之面型， 刀具路徑補正，完成非球面透鏡模具之八之面型對 相較於先前技術，所述之非城j加工。 過非球面面型公式得出非球面模具模具加工方法通 具根據非球面面型對待加工模行肖然後驅動刀 高加工精度和生產效率。 丁 p時切削，可有效提 【實施方式】 以下將結合_對本發明作進 如圖1及圖2所-4. , y之咩細說明。 法包括以下步^ •所不’本發明之非球面透鏡模具加工方 S101，提供—加工裝置，其 之變換。在電機20内有一主轴22,該主轴、2帶動= 行加工，將待加工模具簾固定在加工具100進 所述主軸22帶動待加工模具·轉動。2=轴上， 模具加工裝置還包括：-數控裝置10、球面透鏡 驅動軸14、一 Z軸導執16、一電機20 :具12、一壓電 在Z軸導執16上有—固定壓電驅動軸“。=執24。 軸14相對於待加工模具1〇〇之一端固定有一 4電驅動 述刀具12為鑽石刀頭’具有較強之耐磨性:==所 軸導軌18之方向設置有一 X軸導執24，—電機2〇位^ 軸導軌24上，在X轴導執24内有〜驅動|置可驅動= 機二在移動，實現待加工模具100被加：電 % 201003343 行旋轉。 、定義刀具12與待加工模具之接觸點為刀具12之 中。點刀八12中心點在以工件坐標系原點為極點，以工 件坐標系之X軸正方向為叫之触標系巾之極座標值為 (P ’ Θ) ’所述工件坐標系採用標準右手笛卡兒直角坐標系， 符合右手法則，所述刀具12之極座標值(p，_化後之工 件座標值為（Xm，Ym);每個模穴1GG之幾何中心點在工 件坐標系中之座標值為（Χη，γη)。 S102,驅動加工裝置之刀具12進人卫件坐標系之原 點位置，此時，刀具12之極座標值為（〇，〇)。當轉動主 軸22及移動位於X軸導軌24上之電機加時，刀具12之 極座標值發生改變。 S103，在加工過程中，數控裝置10將刀具12之極座 標值轉化為工件座標值，㈣，其中，Xm 為刀具12在工件坐標系中之橫坐標值，Ym為刀具12在

/工件坐標系中之縱坐標值，p為刀具12在極坐標系中之極 仫Θ為刀具12在極坐標系中之極角。數控裝置根據 12之工件座私值確疋刀具12在待加工模具1⑻上之 加工點。 S104，當刀具12進入待加工模具1〇〇之模穴1〇1區 或時數控裝置10通過將刀具12之工件座標值與模穴皿 =工件座值範圍之對比，得出待加工模具⑽之模穴皿 成何中心座標值（Xn，Yn)。如圖3所示，當待加工模旦 _不斷旋轉時，刀具12先後經過模穴ι〇ι上兩個不同工 件座標值之加卫點Α和加4 Β，在這侧㈣刀具Η 9 201003343 之極座標值發生改變，數控裝置10不斷之將刀具12之極 座標值轉化為工件座標值，當刀具丨2經過加工點A時， , 轉化後之刀具12之工件座標值就是力π工點A之工件座標 值’同理，當刀具12經過加工點B時，轉化後之刀具12 之工件座標值就是加工點B之工件座標值，刀具12之轉 化後之每一個工件座標值與待加工模具1〇〇上之加工點一 一相對應；數控裝置10將刀具12之工件座標值與模穴ι〇1 之工件座標值範圍進行比對’就可判斷出刀具12進入了哪 一個模穴101之加工範圍，以及這個模穴101之幾何中心 座標值，數控裝置10就可以準確之根據模穴101幾何中心 座標值（Xn，Yn)、刀具12之極座標值（ρ，Θ)及一非球 面面型公式計算出刀具12之進刀量。 非球面面型公式： ζ—γ=£Ζ£!=_+α4 *r4+a *r6+a*r8+a〇*rw..........(l) ^+^i~(nk)*c2*R2 其中，Z是以垂直於光軸且經過透鏡光學中心之平面 l 為參考面，垂直方向上距離光軸為R處沿光軸方向之位移 值’ C是曲率半徑，r為鏡片高度，K為圓錐定數（Coin Constant ) ，Ai 為 i 次之非球面係數（i-th order Aspherical

Coefficient)。 所述非球面高度值Λ = _ χηγ + (ym _ γηγ ; ( 2 ) 通過將公式（2)代入公式（1)得出一全部由已知量 組成之非球面面型公式，數控裝置10根據刀具12極座標 值和待加工模具100之模穴101之幾何中心座標值，計算 出模穴1 101非球面面型，並驅動壓電驅動軸14作快速回 201003343 應，帶動刀具12根據非球面面型對模穴101進行切削，所 述之驅動壓電驅動軸14之最大移動頻率為400HZ，最大 移2距離為7()um。通過對模穴1。1非球面面型之計算，則 確定了刀具12之進刀量，且壓電驅動軸14具有較快之移 動頻率大之移動距離，可有效之減少刀具12之回應時 門提同切削精度。在本實施方式中，可以通過設定壓電 f動轴U之回應頻率，控制刀具12在對模穴1〇1某-點 力：定之時間後自動退刀，準備對下一點進行加工，通 過對某-點之多次進刀完成對其之加工。 诚通過路馒補正方法可進—步提高加工精度，所 :之二正：去疋由於刀具12之刀頭並非無限小，存在-接觸時仫^田刀碩之切點與待加工模具100之模穴101相 =導：周之點可能會與模穴101之間存在-定之 之一種方、& ^精度變差’而對刀具12走刀路徑進行優化 對刀頭四周之點進行„通過非球面面型公式即時 否會存在干涉現象，=异，確定刀具12之進刀量’判斷是 面面型上相對·刀碩四周存在—點之高度小於非球 上各點最大干朗存在干涉，於是就根據刀頭 度與非球面面型上土 =退刀，所述干涉量為刀頭四周之高 即時偵測可選擇〜對點之高度之差值。通過對干涉量之 存在干涉之位置^碩上各點都不存在干涉之切點對先前 效提高形狀精度。仃切削’通過對刀具12之路徑補正可有 並且可有效提高 工， 通過本方法可實 非球面模具之加工，译/非球面之加 積度和加工效率。 11 201003343 綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專 利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，本 發明之範圍並不以上述實施方式為限，舉凡熟悉本案技藝 之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵 蓋於以下申請專利範圍内。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明實施方式非球面透鏡模具加工方法流程 圖； : 圖2係本發明實施方式非球面透鏡模具加工方法之加 工裝置示意圖； 圖3係本發明實施方式非球面透鏡模具加工方法原理 示意圖。 【主要組件符號說明】 模具 100 模穴 101 數控裝置 10 刀具 12 壓電驅動軸 14 Z軸導軌 16 電機 20 主軸 22 X轴導執 24 12

Claims (1)

1. 201003343 . 十、申請專利範圍 1 · 一種非球面透鏡模具加工方法，其包括以下步驟：提供 • 一加工裝置，其用於對待加工模具進行加工，將待加工模 - 具固定在加工裝置之主軸上，所述主軸帶動加工模具轉 動；驅動加工裝置之刀具進入工件坐標系之原點位置；加 工裝置之數控單元將刀具之極座標值轉化為工件座標值， 並確定刀具在待加工模具上之加工點；數控單元根據刀具 之工件座標值得出待加工模具之一模穴之幾何中心工件座 標值，通過將刀具之極座標值及模穴之幾何中心工件座標 值代入到非球面面型公式計算出待加工模具模穴之面型， 並確定刀具之即時進刀量；根據待加工模具模穴之面型對 刀具路徑補正，完成非球面透鏡模具之加工。 2. 如專利申請範圍第1項所述之非球面透鏡模具加工方 法，其中：所述路徑補正步驟為加工過程中根據刀具上各 點與待加工模具之間之位置關係，判斷刀具與待加工模具 之間是否存在干涉，如果存在干涉就按刀具上各點最大干 ' 涉量進行退刀。 3. 如專利申請範圍第1項所述之非球面透鏡模具加工方 法，其中：所述工件坐標系採用標準右手笛卡兒直角坐標 系，符合右手法則；所述極坐標系，是以原點為極點，以 工件坐標系之X軸正方向為極軸。 4. 如專利申請範圍第1項所述之非球面透鏡模具加工方 法，其中：通過公式Zm = pcos0，7m = psin0將刀具之極座標值 轉化為工件座標值，其中，Xm、Ym分別為刀具在工件坐 13 201003343 標系中之橫、縱坐標值，p為刀具在極坐標系中之極徑，θ 為刀具在極坐標系中之極角。 -5·如專利申請範圍第1項所述之非球面透鏡模具加工方 - 法，其中：所述非球面面型公式中鏡片高度值 Λ = ，其中，Xm、Ym分別為刀具在工件坐 標系中之橫、縱坐標值，Xn、Yn為每個待加工模穴之幾 何中心在工件坐標系中之橫、縱坐標值。