一种智能化光学镜片冷加工固定盘技术领域
本发明涉及光学镜片冷加工模具技术领域，具体涉及一种智能化光学镜片冷加工
固定盘。
背景技术
在国际光电产业结构调整、产业转移趋势下，世界范围内的光学冷加工产能均大
规模向中国转移，我国已逐渐成为全世界光学冷加工的制造中心，光学制造能力已超过了
每年五亿件。光学镜片需要经过铣磨、精磨等几步冷加工工艺制成。光学镜片冷加工工艺需
要精度较高的工装，使得光学镜片能够达到所需的精度。光学镜片冷加工工艺有如下几步
：
第1道：铣磨，是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质 (约0.05-0.08)，起到成型作用;
第2道：精磨工序，是将铣磨出来的镜片，将其破坏层给消除掉，固定 R 值;
第3道：抛光工序，是将精磨镜片在一次抛光，这道工序主要是把外观做的更好;
第4道：清洗工序，是将抛光过后的镜片将起表面的抛光粉清洗干净，防止磨损镜片;
第5道：磨边，是将原有镜片外径将其磨削到指定外径;
第6道：镀膜 , 是将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层的有色膜或其他膜;
第7道：涂墨，是将有镜片需要防止反光在其外缘涂上一层黑墨;
第8道：胶合，是将有 2 个 R 值相反大小和外径材质一样的镜片用胶将其联合;
特殊工序:多片加工 ( 成盘加工 ) 和小球面加工线切割，根据不同的生产工艺，工序
也会稍有出入，如涂墨和胶合的先后次序。
铣磨、精磨和抛光等工序需要加工盘等工装，为避免加工盘在加工时对镜片产生
振动磨损，目前一直沿用采用弹性材质制成的弹性盘，但是，在加工光学镜片的过程中，由
于弹性盘的弹性晃动，光学镜片的定位差，容易被加工损坏，报废率高。所以传统的弹性盘
在加工过程中容易产生产品品质不稳定，镜片报废率过高问题，满足不了用户的技术要求。
申请号为201120121950.1的实用新型涉及光学加工模具，具体为一种光学冷加工
多片夹具。光学冷加工多片夹具，由夹具基板、夹具缘、夹具定位面、泡棉组成，其特征在于
夹具定位面与镜片定位面之间的间隙设置泡棉，泡棉厚度 0.75mm，泡棉距夹具定位面
0.02mm，夹具缘设置在夹具基板缘。本实用新型可简化生产工艺，不用返修印子，降低生产
成本。该专利就是采用弹性的固定盘，不利于镜片的打磨，产品质量不稳定。
发明内容
本发明所要解决的问题是提供一种智能化光学镜片冷加工固定盘，通过液态金属
状态的改变来固定光学镜片，对光学镜片的固定效果非常好，在打磨加工时能够保证镜片
不会发生一点点移动。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种智能化光学镜片冷加工固定盘，包括刚性材料制成的盘体，所述盘体的作业表面
设置有用于嵌装光学镜片的加工槽,所述加工槽的槽底设置有避空槽，所述避空槽的槽口
面积小于所述加工槽的槽底面积，所述加工槽的槽底为环形平台，所述环形平台内侧设置
一圈第一固定槽，所述第一固定槽内设置一圈第一气囊，所述加工槽的侧壁设置一圈第二
固定槽，所述第二固定槽内设置一圈第二气囊，所述第一气囊和第二气囊通过进气管与加
压气泵连接，所述进气管上设置电磁阀，所述第一固定槽和第二固定槽之间设置液态金属
注入回收机构、加热机构和制冷机构，所述加压气泵、电磁阀、液态金属注入回收机构、加热
机构和制冷机构与控制器无线连接。
进一步的，所述进气管对应所述第一气囊和第二气囊设置两条，两条所述进气管
各设置一个所述电磁阀。
进一步的，所述第一气囊和第二气囊的表面设置橡胶层。
进一步的，所述液态金属注入回收机构包括所述环形平台外侧设置半圆弧形的液
体槽，所述液体槽一端的底部设置注液口，所述液体槽另一端的上沿设置出气口，所述出气
口与设置在所述环形平台上的出气槽连通，所述出气槽的另一端与设置在所述盘体内的出
气管连通，所述出气管与外界连通的一端高于所述出气管与所述出气槽连接的一端，所述
注液口通过注液管道与液态金属存储机构连通，所述液态金属存储机构设置在所述盘体下
方。
进一步的，所述液态金属存储机构包括存储罐，所述存储罐内设置液态金属，所述
存储罐通过离心泵与所述注液管道连通，所述存储罐内设置加热电阻丝。
进一步的，所述加热机构包括所述环形平台内在所述液体槽左下方设置的加热
管，所述加热管两端通过第一循环管道与加热腔体连接，所述加热腔体内设置液态的导热
介质，所述第一循环管道与加热腔体的一个连接端设置加热水泵，所述加热腔体内设置加
热器，所述加热腔体设置在所述盘体下方。
进一步的，所述制冷机构包括所述环形平台内在所述液体槽右下方设置的制冷
管，所述制冷管两端通过第二循环管道与制冷腔体连接，所述制冷腔体内设置液态的制冷
介质，所述第二循环管道与制冷腔体的一个连接端设置制冷水泵，所述制冷腔体内设置制
冷器，所述制冷腔体设置在所述盘体下方。
进一步的，所述加热器和制冷器采用半导体制冷片，所述半导体制冷片的热端设
置在所述加热腔体内，所述半导体制冷片的冷端设置在所述制冷腔体内。
进一步的，所述控制器采用可编程逻辑控制器。
进一步的，所述加工槽的深度小于待加工光学镜片的厚度。
进一步的，所述液态金属采用镓铟锡合金，材料制备简单，价格低廉，且挥发性较
差对人体无毒，保持液态的温度可以通过不同配比来改变，较为适合在此使用。
本发明提供了一种智能化光学镜片冷加工固定盘，固定盘为刚性材料制成，因而
加工时镜片不会因盘体的晃动而被加工坏，废品率低。同时避空槽由于避开了光学镜片的
工作部分，光学镜片的工作部分不会被磨损，因此镜片的损坏率很低。因为设置有避空槽。
加工槽的底部为环形平台，光学镜片放置在加工槽内后先对第二气囊注入气体，使其膨胀
对光学镜片的边缘上方向内挤压，进行固定，在对第一气囊注入气体，与第二气囊相配合对
光学镜片下方边缘区域进行密封，此时液态金属注入回收机构向两个气囊之间密封的区域
注入液态金属，注入的同时加热机构对环形平台进行加热，使得液态金属可以流动布满整
个密封区域，再关闭加热机构并开启制冷机构，从而将液态金属凝固，便将光学镜片固定在
加工槽内，该固定方式通过液态金属状态的改变来固定，对光学镜片的固定效果非常好，在
打磨加工时能够保证镜片不会发生一点点移动，保证加工的精度。在镜片加工完成后，加热
机构启动将液态金属从固态变为液态，液态金属注入回收机构将液态金属收回，光学镜片
取消固定，镜片边可以被取下，完成对光学镜片的加工。第一气囊和第二气囊的充放气依靠
进气管、电磁阀和加压气泵实现，打开相应进气管的电磁阀，并打开加压气泵便可以对对应
的气囊进行充气，充气之后关闭电磁阀便可将气体保留在气囊内，实现其膨胀。加压气泵、
电磁阀、液态金属注入回收机构、加热机构和制冷机构与控制器无线连接，控制器对各个设
备进行控制，实现镜片加工的自动化作业，且控制器与各个设备无线连接，避免了复杂的线
路对镜片加工设备的运行造成影响。无线连接可以依靠无线收发模块或蓝牙来实现，结构
小巧。
本发明通过液态金属状态的改变来固定光学镜片，对光学镜片的固定效果非常
好，在打磨加工时能够保证镜片不会发生一点点移动，保证加工的精度，利于对高精度要求
的光学镜片的加工。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步描述：
图1是本发明智能化光学镜片冷加工固定盘的结构示意图；
图2是本发明橡胶层的结构示意图；
图3是本发明液体槽的结构示意图；
图4是本发明加热机构和制冷机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1至图4对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：
实施例一
如图1至图4所示：本实施例提供了一种智能化光学镜片冷加工固定盘，包括刚性材料
制成的盘体23，所述盘体23的作业表面设置有用于嵌装光学镜片的加工槽12,所述加工槽
12的槽底设置有避空槽11，所述避空槽11的槽口面积小于所述加工槽12的槽底面积，所述
加工槽12的槽底为环形平台13，所述环形平台13内侧设置一圈第一固定槽10，所述第一固
定槽10内设置一圈第一气囊9，所述加工槽12的侧壁设置一圈第二固定槽2，所述第二固定
槽2内设置一圈第二气囊3，所述第一气囊9和第二气囊3通过进气管4与加压气泵19连接，所
述进气管4上设置电磁阀18，所述第一固定槽10和第二固定槽2之间设置液态金属注入回收
机构、加热机构和制冷机构，所述加压气泵、电磁阀、液态金属注入回收机构、加热机构和制
冷机构与控制器无线连接。
固定盘为刚性材料制成，因而加工时镜片不会因盘体的晃动而被加工坏，废品率
低。同时避空槽由于避开了光学镜片的工作部分，光学镜片的工作部分不会被磨损，因此镜
片的损坏率很低。因为设置有避空槽。加工槽的底部为环形平台，光学镜片放置在加工槽内
后先对第二气囊注入气体，使其膨胀对光学镜片的边缘上方向内挤压，进行固定，在对第一
气囊注入气体，与第二气囊相配合对光学镜片下方边缘区域进行密封，此时液态金属注入
回收机构向两个气囊之间密封的区域注入液态金属，注入的同时加热机构对环形平台进行
加热，使得液态金属可以流动布满整个密封区域，再关闭加热机构并开启制冷机构，从而将
液态金属凝固，便将光学镜片固定在加工槽内，该固定方式通过液态金属状态的改变来固
定，对光学镜片的固定效果非常好，在打磨加工时能够保证镜片不会发生一点点移动，保证
加工的精度。在镜片加工完成后，加热机构启动将液态金属从固态变为液态，液态金属注入
回收机构将液态金属收回，光学镜片取消固定，镜片边可以被取下，完成对光学镜片的加
工。第一气囊和第二气囊的充放气依靠进气管、电磁阀和加压气泵实现，打开相应进气管的
电磁阀，并打开加压气泵便可以对对应的气囊进行充气，充气之后关闭电磁阀便可将气体
保留在气囊内，实现其膨胀。加压气泵、电磁阀、液态金属注入回收机构、加热机构和制冷机
构与控制器无线连接，控制器对各个设备进行控制，实现镜片加工的自动化作业，且控制器
与各个设备无线连接，避免了复杂的线路对镜片加工设备的运行造成影响。无线连接可以
依靠无线收发模块或蓝牙来实现，结构小巧。
所述进气管4对应所述第一气囊9和第二气囊3设置两条，两条所述进气管4各设置
一个所述电磁阀18。两个电磁阀分开控制，可以控制第一气囊和第二气囊的充气顺序，保证
镜片的平稳性。
所述第一气囊9和第二气囊3的表面设置橡胶层22。设置的橡胶层可以加大气囊与
镜片间的摩擦力，保证气囊对镜片的固定效果，同时两个气囊间的密封更加严密，液态金属
只能在该区域内活动，便于液态金属的回收，也不会使得液态金属对镜片中心使用部位造
成影响。
所述液态金属注入回收机构包括所述环形平台13外侧设置半圆弧形的液体槽7，
所述液体槽7一端的底部设置注液口15，所述液体槽7另一端的上沿设置出气口6，所述出气
口6与设置在所述环形平台13上的出气槽5连通，所述出气槽5的另一端与设置在所述盘体
23内的出气管1连通，所述出气管1与外界连通的一端高于所述出气管1与所述出气槽5连接
的一端，所述注液口15通过注液管道17与液态金属存储机构连通，所述液态金属存储机构
设置在所述盘体23下方。注液口与注液管道连通，接收来自液态金属存储机构的液态金属，
在注入的过程中，液态金属在液体槽内的液位逐渐上升，直至液态金属通过出气口进入出
气槽再进入出气管，最后液态金属的上表面与镜片的边缘接触，待液态金属冷凝后便可将
环形平台和镜片连为一体，实现固定。
所述液态金属存储机构包括存储罐21，所述存储罐21内设置液态金属，所述存储
罐21通过离心泵20与所述注液管道17连通，所述存储罐21内设置加热电阻丝35。存储罐内
存储有液态金属，并通过加热电阻丝持续加热使其保持液态，存储罐的外壳使用绝缘材料，
防止漏电。当需要注入液态金属时通过离心泵将液态金属打入注液管道最后进入液体槽
内。
所述加热机构包括所述环形平台13内在所述液体槽7左下方设置的加热管14，所
述加热管14两端通过第一循环管道24与加热腔体27连接，所述加热腔体27内设置液态的导
热介质，所述第一循环管道24与加热腔体27的一个连接端设置加热水泵28，所述加热腔体
27内设置加热器32，所述加热腔体27设置在所述盘体23下方。加热机构是保证液态金属在
进入液体槽时可以保持液态能够流通以及最终收回液态金属时保证其状态为液态利于回
收，因此在液体槽的下方环形平台的内部设置加热管，加热管的形状为与液体槽相同半圆
弧形，负责对上方的液体槽加热，加热管通过第一循环管道与加热腔体连接，加热腔体内的
加热器对导热介质进行加热，并通过加热水泵驱动其流通，进而在加热管内实现对液体槽
的加热。
所述制冷机构包括所述环形平台13内在所述液体槽7右下方设置的制冷管16，所
述制冷管16两端通过第二循环管道34与制冷腔体30连接，所述制冷腔体30内设置液态的制
冷介质，所述第二循环管34道与制冷腔体30的一个连接端设置制冷水泵31，所述制冷腔体
30内设置制冷器33，所述制冷腔体30设置在所述盘体23下方。制冷机构是保证液态金属在
进入液体槽时可以迅速凝固使得镜片与固定盘连为一体，因此在液体槽的下方环形平台的
内部设置制冷管，制冷管的形状为与液体槽相同半圆弧形，负责对上方的液体槽制冷，制冷
管通过第二循环管道与制冷腔体连接，制冷腔体内的制冷器对制冷介质进行降温，并通过
制冷水泵驱动其流通，进而在制冷管内实现对液体槽的降温。
实施例二
如图4所示：其与实施例一的区别在于：
所述加热器32和制冷器33采用半导体制冷片29，所述半导体制冷片29的热端设置在所
述加热腔体27内，所述半导体制冷片29的冷端设置在所述制冷腔体30内。半导体制冷片没
有复杂的机械机构，体积较小，一端产热一端吸热，该发明需要降温以及升温，可以对半导
体制冷片的热端和冷端同时利用，利用效率很高。
实施例三
如图1所示：其与实施例一的区别在于：
所述控制器采用可编程逻辑控制器，是一种采用一类可编程的存储器，用于其内部存
储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或
模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程，便于对本发明盘体上的各个设备进行
自动化控制。
所述加工槽12的深度小于待加工光学镜片的厚度。可以方便讲镜片的待加工区域
露出盘体的作业表面，使得镜片更容易被加工。
所述液态金属采用镓铟锡合金，材料制备简单，价格低廉，且挥发性较差对人体无
毒，保持液态的温度可以通过不同配比来改变，较为适合在此使用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通
技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案
的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。