一种光学成型砂轮修整器的制作方法

本实用新型涉及机械加工部件领域，特别涉及一种光学成型砂轮修整器。

背景技术：

在机械加工领域的精密磨削加工中在产品的精度和光洁度上要求较高，如朔胶型腔及医疗型腔部件的先端成型部位或者先端螺纹成型部位都是各种圆弧直线角度过渡的成型面，而圆弧和直线角度过度的成型面一般是成型砂轮磨削加工出来的，砂轮则必须用修整器一次修整出来，因此需要根据机床及产品特点研制光学型砂轮修整器型。

为此申请人在cn203357256u的专利申请中提出了一种光学成型砂轮修整器，该光学成型砂轮修整器包括主体组件、角度旋转组件及显微镜立轴组件三部分。该光学成型砂轮修整器安装到平面磨床或阶梯磨床上调试后就可使用，结构简单，砂轮修整方便；在进行砂轮圆弧和角度修整时，工人可以通过摄像机影像监测查看砂轮和金刚笔修整的过程及相关信息，实时进行监测，但是通过摄像机影像监测修正过程不够直观，容易出现修正偏差。

为此申请人在cn205651222u的专利申请中提出了一种光学成型砂轮修整器，该光学成型砂轮修整器包括主体组件、角度旋转组件及显微镜立轴组件三部分。该修整器在进行砂轮圆弧和角度修整时，工人可通过显微镜目镜直接看到金刚笔修整砂轮的过程及相关信息，实时进行监测，较比摄像机影像监测更加直观准确，在该显微镜系统中采用五棱镜做为转像装置，五棱镜为45度角转换，其镜面面积小，会影响加工者目视视野，在观察砂轮修整过程时无法满足大视角观测需求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有成型砂轮修整器显微镜系统会影响加工者目视视野，在观察砂轮修整过程时无法满足大视角观测需求的技术问题，提供一种光学成型砂轮修整器，显微镜系统中采用四棱偏心镜，能够使物镜成像后通过直角转换至水平目镜组上，并且各棱镜面的面积较大，可视范围也相应增大，能够提高加工者目视效果。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种光学成型砂轮修整器，涉及机体组件、旋转组件和显微镜组件，所述显微镜组件包括物镜组、棱镜组和目镜组，物镜组和棱镜组呈竖直设置且棱镜组位于物镜组上方，目镜组呈水平设置并与棱镜组连接，所述物镜组设置有轴座轴，轴座轴内从物方到像方依次安装有物镜透镜和两组呈镜像设置的物镜胶合镜；所述目镜组设置有目镜筒，目镜筒内从物方到像方依次设置有目镜透镜、刻模板平镜和两组呈镜像设置的目镜胶合镜；所述棱镜组设置有四棱偏心镜，四棱偏心镜通过遮光片安装在棱镜座上，所述遮光片朝向物镜组的一面设置有物镜孔，遮光片朝向目镜组的一面设置有目镜孔，所述物镜孔轴线与目镜孔轴线不位于同一平面。

进一步地，所述四棱偏心镜具有相互垂直的物镜透光面和目镜透光面以及两个相对物镜透光面和目镜透光面呈45度的物反射面和目反射面，所述物反射面和目反射面相互垂直，所述物镜透光面朝向物镜组，所述目镜透光面朝向目镜组。

进一步地，所述物镜组中的两组物镜胶合镜均由第一透镜和第二透镜胶合而成，所述第一透镜两面均为凸面，其中一个凸面为胶合面，所述第二透镜一面为凹面，另一面为平面，所述凹面为胶合面，两组物镜胶合镜中第一透镜的非胶合面相对设置。

进一步地，所述目镜组中的两组目镜胶合镜均由第三透镜和第四透镜胶合而成，所述第三透镜两面均为凸面，其中一个凸面为胶合面，所述第四透镜一面为凹面，另一面为凸面，所述凹面为胶合面，两组目镜胶合镜中第三透镜的非胶合面相对设置。

进一步地，所述目镜组中设置有转向窗口，转向窗口处安装有两个镜片，一个镜片是调整x向角度镜片，一个镜片是调整y向角度镜片。

进一步地，所述轴座轴上安装有轴座，轴座内安装有圆形光栅固定座，圆形光栅固定座上安装有圆形光栅尺，圆形光栅尺数据线与数显表连接。

进一步地，所述机体组件主要包括机座、xy机座和旋转机座，机座上有x向燕尾滑轨，xy机座上有x向燕尾滑轨和y向燕尾滑轨，旋转机座上有y向燕尾滑轨，xy机座安装在机座的x向燕尾滑轨上，旋转机座安装在xy机座的y向燕尾滑轨上。

进一步地，所述xy机座的x轴端通过手柄安装座安装有x轴手柄，y轴端通过手柄安装座安装有y轴手柄，所述机座与x轴手柄安装座之间安装有x轴光栅尺，所述xy机座与y轴手柄安装座之间安装有y轴光栅尺，x轴光栅尺和y轴光栅尺数据线分别与数显表连接。

进一步地，所述旋转组件主要包括旋转座，旋转座上方安装有旋转轴限位座和角度手柄，旋转座下方安装有角度滑块，角度滑块下方安装有z向滑块，z向滑块下方安装有金刚笔座，金刚笔座上安装有金刚笔，所述角度滑块和z向滑块之间安装有z轴光栅尺，z轴光栅尺数据线与数显表连接。

进一步地，所述数显表设置有一个显示器，显示器两侧分别设置有电源键、清零键和基准角度键，显示器的下方设置有x轴、y轴、z轴和旋转角度指示灯，x轴、y轴、z轴和旋转角度指示灯的下方对应设置有x轴、y轴、z轴和角度切换键。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：

（1）本实用新型光学成型砂轮修整器光学显微镜系统中的转像装置采用四棱偏心镜，物镜成像后通过直角转换至水平目镜组上，偏心距可根据镜片结构设计，棱镜的物镜透光面、目镜透光面及物目反射面面积较大，可视范围也相应增大，能够提高加工者的目视效果，从而提高砂轮修正精度，保证产品质量，遮光片用来固定棱镜并限定物镜与目镜的透光位置，能够准确定位光路。

（2）本实用新型光学成型砂轮修整器光学显微镜系统物镜组和目镜组中均采用胶合镜，胶合镜中的两个透镜采用不同材料和不同曲率的配合，能够更好的消除色差及变焦，物镜组中的两组胶合镜是物距成像，目镜组中的两组胶合镜能够增加放大倍数。

（3）本实用新型的光学成型砂轮修整器中的x轴光栅尺和y轴光栅尺设置于机体组件外部，使拆卸维修更加方便快捷。

（4）本实用新型的光学成型砂轮修整器设置有数显表，数显表是盘起自行研发的，数显表只具有一个显示器，通过一个显示器即可显示x轴、y轴、z轴以及旋转角度四项数值，可自动或手动进行切换，无需设置多个显示器，结构简单，同时能够降低生产成本。

附图说明

图1为本实用新型的结构图。

图2为本实用新型的机体组件结构图。

图3为本实用新型的旋转组件结构分解图。

图4为本实用新型的显微镜组件结构图。

图5为本实用新型的显微镜外壳结构图。

图6为本实用新型的物镜胶合镜结构图。

图7为本实用新型的棱镜组结构分解图。

图8为本实用新型的四棱偏心镜结构图。

图9为本实用新型的遮光片物镜孔与目镜孔偏心位置示意图。

图10为本实用新型的目镜胶合镜结构图。

图11为本实用新型的数显表结构图。

图中：1.机座，2.xy机座，3.旋转机座，4.x轴手柄，5.y轴手柄，6.角度手柄，7.数显表，701.显示器，702.电源键，703.清零键，704.基准角度键，705.指示灯，706.切换键，8.x轴光栅尺，9.y轴光栅尺，10.限位柱，11.限位柱调节手柄，12.定位轴锁紧螺丝，13.旋转座，14.旋转轴限位座，15.角度滑块，16.z向滑块，17.金刚笔座，18.金刚笔，19.轴座轴，20.轴座，21.圆形光栅固定座，22.物镜透镜，23.物镜胶合镜，231.第一透镜，232.第二透镜，24.棱镜座，25.棱镜外壳盖，26.四棱偏心镜，261.物镜透光面，262.目镜透光面，263.物反射面，264.目反射面，27.遮光片，271.物镜孔，272.目镜孔，28.转向窗口，29.目镜透镜，30.刻模板平镜，31.目镜胶合镜，311.第三透镜，312.第四透镜。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细说明，但本实用新型并不局限于具体实施例。

如图1所示的一种光学成型砂轮修整器，包括机体组件、旋转组件和显微镜组件三部分，显微镜组件通过机体组件与角度旋转组件相连。

如图2所示为机体组件结构图，机体组件主要包括机座1、xy机座2和旋转机座3，机座1固定在机床主轴上起到成型砂轮修整器的机体固定作用，机座1上有x向55度燕尾滑轨，xy机座2上有x向燕尾滑轨和y向燕尾滑轨，旋转机座3上有y向燕尾滑轨，xy机座2安装在机座1的x向燕尾滑轨内做x向滑移运动，旋转机座3安装在xy机座2的y向燕尾滑轨内做y向滑移运动，同时可跟随xy机座2做x向运动。

xy机座2的x轴端通过手柄安装座安装有x轴手柄4，y轴端通过手柄安装座安装有y轴手柄5，机座1与x轴手柄安装座之间安装有x轴光栅尺8，xy机座2与y轴手柄安装座之间安装有y轴光栅尺9，x轴光栅尺8和y轴光栅尺9设置于机体组件外部，使拆卸维修更加方便快捷，另外，机座1上安装有数显表7，x轴光栅尺8和y轴光栅尺9数据线分别与数显表7连接，当x轴手柄4转动时数显表7显示其x轴移动数值，同理当y轴手柄5转动时数显表7会自动切换到显示y轴移动数值。

如图3所示为旋转组件结构图，旋转组件主要包括旋转座13，旋转座13上方安装有旋转轴限位座14和角度手柄6，旋转轴限位座14上安装有限位块，当旋转组件需要转动一定角度时，旋转轴限位座14上的限位块与旋转机座3上的限位柱10共同起到限位作用，限位柱10是通过限位柱调节手柄11来进行调节的；旋转座13下方安装有角度滑块15，旋转座13上有燕尾滑道，角度滑块15在旋转座13的滑道内滑动，当砂轮需要修正角度时，旋转组件根据需要的角度旋转后，角度滑块15做直线滑动运动，即可修出砂轮角度；角度滑块15下方安装有z向滑块16，角度滑块15上有燕尾滑道，z向滑块16通过丝杠和螺母的驱动在角度滑块15的滑道内滑动，角度滑块15和z向滑块16之间安装有z轴光栅尺，z轴光栅尺数据线与数显表7连接，当z向滑块16移动时数显表7就会显示其z轴移动数值，z向滑块16下方安装有金刚笔座17，金刚笔座17上安装有金刚笔18，z向滑块16用于控制金刚笔尖距旋转组件轴的轴心距离，即砂轮修整r的尺寸大小；角度旋转组件安装在旋转机座3上跟随旋转机座3做x向或y向运动，同时角度旋转组件可相对旋转机座3做正负95度内转动，主要作用是对砂轮进行角度和r修整，当旋转座13处于零度时，角度滑块15上的修角燕尾滑道平行于y轴，角度滑块15下方的z轴滑道垂直于角度滑块15上的燕尾滑道来调整r的大小。

如图4所示为显微镜组件结构图，显微镜组件包括物镜组、棱镜组和目镜组，物镜组和棱镜组呈竖直设置且棱镜组位于物镜组上方，目镜组呈水平设置并与棱镜组连接。

如图5所示为物镜组结构图，物镜组设置有轴座轴19，轴座轴19安装到旋转机座3的轴定位孔上与旋转组件的旋转座13相连，旋转机座3上的定位轴锁紧螺丝12将轴座轴19锁紧起到轴定位作用，物镜窗口的直径为24mm，比原有物镜窗口扩展了4mm，轴座轴19内从物方到像方依次安装有物镜透镜22和两组呈镜像设置的物镜胶合镜23，物镜透镜22可以防护灰尘，如图6所示，两组物镜胶合镜23均由第一透镜231和第二透镜232胶合而成，第一透镜231两面均为凸面，其中一个凸面为胶合面，第二透镜232一面为凹面，另一面为平面，凹面为胶合面，两组物镜胶合镜23中第一透镜231的非胶合面相对设置，第一透镜231和第二透镜232由不同的材料组成，第一透镜231和第二透镜232的曲率半径不同，不同的材料和不同的曲率配合，以更好的消除色差，两组胶合镜作用是物距成像；轴座轴19上安装有轴座20，轴座20内安装有圆形光栅固定座21，圆形光栅固定座21上安装有圆形光栅尺，圆形光栅尺数据线与数显表7连接，当旋转组件转动时数显表7上显示旋转角度值，数显表7上还可以显示旋转组件在x轴和y轴上的多个圆弧及角度坐标点位置。

棱镜组设置有四棱偏心镜26，四棱偏心镜26通过遮光片27安装在棱镜座24上，棱镜座24安装在轴座20上，棱镜座24上方安装有棱镜外壳盖25，圆形光栅尺数据线和z轴光栅尺数据线分别穿过棱镜外壳盖25连接到数显表7。

如图7所示，四棱偏心镜26具有相互垂直的物镜透光面261和目镜透光面262以及两个相对物镜透光面261和目镜透光面262呈45度的物反射面263和目反射面264，物反射面263和目反射面264相互垂直，物镜透光面261朝向物镜组，目镜透光面262朝向目镜组；如图8所示，遮光片27采用l型金属片，棱镜安装时物反射面和目反射面分别与棱镜座24接触，遮光片27压在棱镜的物镜透光面261和目镜透光面262两个相互垂直的90度平面镜上，起到目镜和物镜的90度直角转换遮光作用，遮光片27和棱镜通过螺丝锁紧固定，遮光片27朝向物镜组的一面设置有直径为13.5mm的物镜孔271，遮光片27朝向目镜组的一面设置有直径为13.5mm的目镜孔272，用来限定物镜与目镜的透光位置，如图9所示，物镜孔271轴线与目镜孔272轴线不位于同一平面，偏心距为13mm，其偏心的作用是物镜成像后通过直角转换至水平目镜组上，偏心距可根据镜片结构设计，遮光片27转角处为弧形凸起结构，能够起到避让作用，从而保护棱镜物镜透光面261和目镜透光面262呈90度的夹角面不容易损坏，物镜的光线通过物镜透光面261经过物反射面45度折射到目反射面上，再通过目反射面折射经过目镜透光面262到转向窗口28的x向和y向调整镜片，从而光折射到目镜组中的刻模板上。

目镜组设置有目镜筒，目镜筒内从物方到像方依次设置有目镜透镜29、刻模板平镜30和两组呈镜像设置的目镜胶合镜31，目镜窗口的直径为27mm，比原有目镜窗口扩展了4mm，目镜胶合镜均由第三透镜311和第四透镜312胶合而成，第三透镜311两面均为凸面，其中一个凸面为胶合面，第四透镜312一面为凹面，另一面为凸面，凹面为胶合面，两组目镜胶合镜中第三透镜的非胶合面相对设置，作用是变焦放大，起到放大刻模板上的图像及清晰度的作用；目镜组中还设置有转向窗口28，转向窗口28处安装有两个镜片，一个镜片是调整x向角度镜片，一个镜片是调整y向角度镜片，作用是目镜观察金刚笔修整砂轮的过程中金刚笔尖是否围绕分化板上的十字中心线的圆圈线均匀运动，如果金刚笔尖不是沿着分化板的圆圈轨迹运动，就需要通过两个镜片进行x向和y向调整，直至目视金刚笔尖沿圆圈线均匀转动为止。

本实用新型中的数显表7是盘起自行研发的，数显表7设置有一个显示器701，显示器701两侧分别设置有电源键702、清零键703和基准角度键704，显示器的下方设置有x轴、y轴、z轴和旋转角度指示灯705，x轴、y轴、z轴和旋转角度指示灯的下方对应设置有x轴、y轴、z轴和角度切换键706，一般数显表是通过多个显示器分别显示多项数值，而本方案中采用的数显表7只具有一个显示器701，需要显示的x轴、y轴、z轴以及旋转角度四项数值通过自动或手动切换即可在显示器701上显示，无需设置多块显示器，结构简单，成本低，x、y、z这三个轴显示的是直线移动距离，单位是毫米，旋转轴显示的是旋转角度，单位是度和分。

以机床砂轮需要修整成40度为例，首先转动旋转座13根据数显表7的读数旋转到40度，然后将旋转座13上的止动螺丝拧紧防止旋转座13转动，然后往复摇动角度手柄6，根据砂轮的宽度摇动角度手柄6的大小距离，同时转动x轴手柄4进刀进行修整砂轮。

砂轮的半圆弧(r)修整方法：首先将角度限位块调整到正负90度处，再调整z轴滑道的进给手柄，使金刚笔尖对准显微镜目视孔内的分化板中心，清零后再根据图纸要求r大小调整z轴滑道的进给手柄来确定金刚笔距旋转组件轴的轴心距离，即r的大小，然后修整砂轮的厚度到圆弧的直径即2r值，转动旋转座13在正负90度内往复转动，同时转动x轴手柄4进刀进行砂轮修整，从而将砂轮圆弧修整出来，当修整器进行砂轮圆弧和角度修整时，通过显微镜可以看到砂轮和金刚笔修整的过程，数显表7上显示旋转座13的旋转角度及旋转座13在x轴和y轴上的多个圆弧及角度坐标点位置。

本实用新型光学成型砂轮修整器经安装到外圆磨床、平面磨床或阶梯磨床上后就可使用，结构简单，砂轮从复修整方便快捷定位准确，便于批量产品生产，提高生产效率，同时保证了产品的加工可行性及产品质量，采用光学r11-90°-173.3显微镜组件，棱镜的物镜透光面、目镜透光面及物目反射面面积较大，可视范围也相应增大，能够提高加工者的目视效果，从而提高砂轮修正精度，保证产品质量。

以上内容是结合优选技术方案对本实用新型所做的进一步详细说明，不能认定实用新型的具体实施仅限于这些说明。对本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的构思的前提下，还可以做出简单的推演及替换，都应当视为本实用新型的保护范围。