磨邊機(jī)發(fā)展及工作原理

陶會(huì)榮 靳瑾

1 磨邊機(jī)發(fā)展概述

鏡片磨邊是驗(yàn)光配鏡過(guò)程中必不可少的一步，它是把原裝鏡片磨成理想模型，即把毛邊鏡片磨成與眼鏡框框架相同的幾何形狀（如圖1），從而完成磨邊的一種工藝技術(shù)。

圖1 鏡片磨邊

磨邊技術(shù)起初是手工磨邊，它通過(guò)一些專(zhuān)業(yè)的模具磨出所需鏡片的邊緣形狀，主要以手工操作為主。操作過(guò)程分模板制作、劃鉗、磨邊三道工序，圖2所示即為眼鏡行業(yè)中出現(xiàn)最早的臺(tái)式手工磨邊機(jī)。

圖2 手工磨邊機(jī)

手工磨邊設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工成本低，速度慢、難度高，有可能產(chǎn)生柱鏡軸位偏差或者光心位置偏離等情況，要求操作者需具備較高的技能才能很好地完成鏡片磨邊。由于諸多缺點(diǎn)的存在，半自動(dòng)磨邊機(jī)隨之替代手工磨邊機(jī)（如圖3）。它主要采用仿形法磨邊，磨邊砂輪的表面按鏡框槽溝形狀110°角制作好，倒角均稱(chēng)才能使磨邊質(zhì)量好，并采用組合砂輪進(jìn)行粗磨、精磨、倒角、拋光等。半自動(dòng)磨邊機(jī)可以根據(jù)眼鏡配裝的要求調(diào)節(jié)壓力、位置、鏡片類(lèi)型和鏡片磨邊尺寸等等，而且磨邊的順序還可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換。

圖3 半自動(dòng)磨邊機(jī)

半自動(dòng)磨邊機(jī)也存在一些缺陷，需要人工干預(yù)一部分，比如模板制作、預(yù)先設(shè)定各項(xiàng)參數(shù)等。隨著眼鏡行業(yè)的高速發(fā)展，全自動(dòng)磨邊機(jī)（如圖4）問(wèn)世。它能夠全自動(dòng)地對(duì)眼鏡鏡片進(jìn)行加工處理，除參數(shù)需要手工預(yù)先設(shè)定外，基本過(guò)程幾乎不需要人工干預(yù)。全自動(dòng)磨邊機(jī)自身攜帶一臺(tái)小型電腦，它可以利用掃描儀掃描鏡圈、襯片形狀和尺寸，從而控制磨邊機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)操作。全自動(dòng)磨邊機(jī)又稱(chēng)免模板仿形磨邊機(jī)，操作非常簡(jiǎn)單。由此看來(lái)，磨邊技術(shù)正向著自動(dòng)化、智能化方向發(fā)展。

圖4 全自動(dòng)磨邊機(jī)

2 磨邊機(jī)的工作原理

2.1 手工磨邊機(jī)

圖5 臺(tái)式手工磨邊機(jī)結(jié)構(gòu)圖

利用鐵筆、劃針、銼刀等工具，先制作模板機(jī)，或者利用撐片打孔針制作模板后，再利用金鋼石玻璃刀、修邊鉗進(jìn)行劃鉗工序后，進(jìn)行最后的手工磨邊環(huán)節(jié)，利用臺(tái)式手工磨邊機(jī)（磨砂機(jī)）手工操作對(duì)鏡片進(jìn)行磨邊。如圖5所示，為臺(tái)式手工磨邊機(jī)結(jié)構(gòu)圖，它能對(duì)鏡片進(jìn)行粗磨、精磨、倒角、修邊。臺(tái)式手工磨邊機(jī)原理簡(jiǎn)單，其中，水盒為吸水泡沫塑料提供水源，吸水泡沫塑料可降低鏡片與砂輪摩擦所產(chǎn)生的熱量，利用電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生機(jī)械能，令帶輪帶動(dòng)砂輪運(yùn)轉(zhuǎn)，眼鏡加工師即可進(jìn)行手工磨邊操作。

2.2 半自動(dòng)磨邊機(jī)

半自動(dòng)磨邊機(jī)在進(jìn)行磨邊之前需要與手工磨邊機(jī)一樣先制作模板，還需要定中心。其原理是利用定中心板或者定中心儀，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)模板幾何中心的對(duì)比、移動(dòng)（水平和垂直的基準(zhǔn)線），找到加工光學(xué)中心。如圖6所示為半自動(dòng)磨邊機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖，模板制作完成、定中心、設(shè)定各種參數(shù)后，即可進(jìn)行自動(dòng)磨邊。半自動(dòng)磨邊機(jī)在接收到待磨邊鏡片預(yù)先設(shè)定的各種參數(shù)后，磨板機(jī)在手工輔助夾緊鏡片后，啟動(dòng)砂輪，基于模板的形狀，通過(guò)改變夾頭與砂輪間的距離來(lái)削磨鏡片的形狀和大小。半自動(dòng)磨邊機(jī)自身原理與臺(tái)式手工磨邊機(jī)大致相同，只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)、控制和電路系統(tǒng)方面有所差別。對(duì)于大部分半自動(dòng)磨邊機(jī)來(lái)說(shuō)，它是以實(shí)物作為模板進(jìn)行自動(dòng)仿形磨邊，所以有模板踏板結(jié)構(gòu)，功能在于提供模板裝夾裝置、對(duì)模板輪廓的信號(hào)采集與處理。

磨邊機(jī)的砂輪是由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)并且磨邊機(jī)利用了傳感器，讓砂輪可以根據(jù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的處理結(jié)果仿照模板進(jìn)行磨邊處理，從而磨出理想鏡片。同時(shí)，半自動(dòng)磨邊機(jī)也有進(jìn)出水裝置，利用水泵、電磁閥等器械，在控制下即可自動(dòng)提供來(lái)水為削弱磨邊機(jī)進(jìn)行磨邊時(shí)與鏡片摩擦產(chǎn)生的熱量，防止鏡片受損。

圖6 半自動(dòng)磨邊機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

2.3 全自動(dòng)磨邊機(jī)

全自動(dòng)磨邊機(jī)不需要實(shí)物模板，而是利用掃描儀，實(shí)現(xiàn)對(duì)鏡框、模板、襯片或者是一張紙的模型進(jìn)行三維掃描制成虛擬模板，之后自動(dòng)處理掃描得到的眼鏡框架或模板等的大小和形狀的數(shù)據(jù)即虛擬模板的數(shù)據(jù)，再利用相關(guān)設(shè)備采集信息后自動(dòng)儲(chǔ)存相關(guān)數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)線傳輸給電腦，由電腦控制磨邊機(jī)進(jìn)行操作。如圖7所示，全自動(dòng)磨邊機(jī)還有自動(dòng)（電動(dòng)）對(duì)中心，不需要手工操作，能夠高精度直接尋找中心目標(biāo)，因?yàn)椴捎秒p光路系統(tǒng)進(jìn)行棱鏡矯正，能自動(dòng)消除棱鏡和度數(shù)產(chǎn)生的影響，還能根據(jù)鏡框的參數(shù)自動(dòng)調(diào)整定中心的參數(shù)。按鍵式的控制臺(tái)已轉(zhuǎn)換為觸摸屏控制臺(tái)，使操作更加便捷。

圖7 全自動(dòng)磨邊機(jī)結(jié)構(gòu)原理圖

全自動(dòng)磨邊機(jī)還采用三相變頻主電機(jī)使磨邊速度提高，實(shí)現(xiàn)了高精度、高速度掃描，全面升級(jí)加工運(yùn)算，確?？梢缘玫阶顑?yōu)化的加工結(jié)果。它還根據(jù)鏡片材料、形狀、厚度，自動(dòng)選擇加工方式及速度。

此外，一些新款全自動(dòng)磨邊機(jī)還增加了磨邊輔助系統(tǒng)，避免一些鏡片的軸位問(wèn)題。全自動(dòng)磨邊機(jī)還有儀器自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)診斷等功能，對(duì)于一些較小的故障可直接顯示在屏幕上，方便修理。

對(duì)于全自動(dòng)磨邊機(jī)來(lái)說(shuō)，不僅僅在于外觀上的變化，它更實(shí)現(xiàn)了全面升級(jí)，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能、磨邊速度和精度均有很大的提高。?