专利名称：用于车削镜片的方法
技术领域：
本发明背景本发明涉及用于车床车削镜片的改进的方法和设备，特别是用于从坯料或扣件上车削隐形镜片的改进的方法和设备。
加工镜片、特别是隐形镜片的传统方法涉及从聚合的镜片材料的圆柱形坯料(这样的圆柱形坯料通常称为“扣件(button)”)车削镜片。可以首先从杆堆或材料片中切割扣件，或使用可凝固液体单体化合物分别在杯子中浇注。
在一些情况下可以直接将扣件插入到车床夹头中，更常见的情况是首先将扣件接合到分离的金属销或“块体”上，块体的相反的一端被设计为可以可拆卸地插入到车床夹头中的结构。扣件通常用粘接剂或称为“树脂”特殊类型的蜡粘接到块体上(于是所述块体通常是指在现有技术中称为“树脂块体”)。当块体或扣件转动时，在与粘接端相对的扣件的暴露端中会车削出所需的凹入(或“基础”)曲线。随后，例如，通过去除将扣件粘接到金属块体上的树脂，从这个第一基础曲线金属块体中分离出这个半精加工扣件。
于是，这个半精加工扣件被粘接到第二金属块体上，以便当试图将第二金属块体和切削基础曲线面对面地维持正确对准时，再次使用树脂将扣件的车削基础曲线粘接到第二金属块体上。这个前曲线金属块体被安装到车床夹头上以用于在扣件上车削凸起(或“前”)曲线。随后，必须从前弯曲金属块体上分离出镜头。
这些操作还可以涉及到中间的车削操作，例如，在切削前曲线之前，切削一个所需精度的厚度或在扣件中切削一个边倒角。另外，通常这些操作会涉及到镜片磨边和在车削表面上的抛光操作。
整个车削操作过程中在扣件和块体之间的多次安装和拆卸操作将花费大量的时间并容易出错，特别是要必须维持在基础弯曲块体和前弯曲块体之间轴向对准。此外，去除树脂以便从金属块体上分离扣件或镜片的操作将要求不希望的溶剂或液体悬浮介质的使用以及增加了制造的周期时间。
本发明简述本发明提供了一种改进的从圆柱的坯料中车削镜片、特别是隐形镜片的方法。根据本发明的第一实施例，该方法，包括将圆柱形坯料接合到可机加工塑料材料的块体上；将块体安装在车床夹头中并且在圆柱形坯料上车削所需的第一镜片表面；将该坯料的已加工的第一镜片表面接合到第二块体上，而所述坯料仍然保持接合在所述的可机加工塑料材料的块体上；将第二块体安装在车床夹头中并且车削去掉所述的可机加工塑料材料的块体；在坯料上，与第一镜片表面相反，切削所需的第二镜片表面。
根据本发明不同的优选实施例，通过使用粘接剂将所述的第一和第二块体粘接到坯料上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固。
根据本发明不同的优选实施例，第二块体由头部分和体部分组成头部分包括用于粘接到坯料的凹陷基础曲线上的的凸起上表面，体部分包括伸长的圆柱体，以及头部分的下部可以可拆卸地固定到体部分的上部。从第二块体的体部分上分离出头部分，镜片仍然保持在头部分上，而体部分被回收用于以后操作，以及从第二块体的头部分上分离出镜片。随后通过将头部分和镜片浸入到加热的水池中，将镜片从第二块体上分离出来。
本发明还提供了一种制备镜片材料的圆柱形坯料以用于切削镜片的方法，包括通过使用粘接剂将镜片坯料粘接到一个塑料材料的块体上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固，所述块体对于紫外线辐射是透明的，通过穿过这个块体的紫外线辐射足以使所述粘接剂凝固。紧随着在镜片坯料上切削所需的第一镜片表面之后，通过使用粘接剂将坯料的已切削的第一镜片表面粘接到塑料材料的第二块体上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固，所述第二块体对于紫外线辐射是透明的，通过穿过这个块体的紫外线辐射足以使所述粘接剂凝固。
本发明使第二块体相对于具有切削的第一曲线的镜片坯料具有精确的轴向对齐。此外，本发明还避免了需要溶剂和花费更多时间的分离操作。
附图简述
图1是本发明优选实施例的隐形镜片坯料和第一块体的侧视图；图2是安装在车床夹头上的图1中的坯料和第一块体的侧视、剖面视图；图3是在图2的车削操作后的坯料和第一块体的侧视图；图4是根据本发明的优选实施例接合到第二块体上的图3中的坯料和第一块体的侧视图；图5是图4的第二块体的分解、平面视图；图6是安装在车床夹头上的图4中的组件的侧视图。
各优选实施例的详细描述现在参考附图，图1是表示了镜片材料的圆柱坯料1。这种由于车削隐形镜片的圆柱坯料通常被称为“扣件”(button)。可以首先从杆堆或材料片中切割扣件，或使用可凝固液体单体化合物分别在杯子中浇注。对于涉及对隐形镜片车削进行描述的实施例，坯料1通常具有大约10到18mm的直径。
将坯料1接合到第一块体2上。对于所描述的实施例，第一块体2由透明的可机加工的塑料材料构成。第一块体2被插入到车床的夹头中以便车削坯料1的第一镜头表面。可能的是第一块体可以形成为坯料的一个整体的部分，即第一块体和坯料能够由相同的材料模塑成为一个整体的单体件。可是，已经发现在这样的情况中，当安装在车床夹头中时，作用在第一块体上的压力会使坯料部分变形，于是会影响随后车削加工操作的精度。这样，优选第一块体2是与坯料1分离的部件，其适合的材料是聚甲基丙烯酸甲酯或共聚物。
在图1中可以看出，第一块体2可以只是具有圆柱盘的形状。如下所讨论的，基本上，通过车床切削去块体2，从坯料1上去除第一块体2。因此，应当选择块体2的尺寸以便具有足够足够大的表面面积用于安装到车床夹头中，但是应当避免过大的尺寸以避免需要低效率和过多的时间去切削该块体。适合的尺寸是一个具有大约6到10mm的直径和2到5mm的高度的圆柱块体，更加优选的是大约8mm的直径和大约2.5mm高度的圆柱块体。
根据优选的实施例，块体2通过使用粘接剂3暴露在紫外线(UV)辐射下凝固而将块体2粘接在坯料1上，粘接剂3暴露在紫外线(UV)辐射下凝固。因此，可以将一定的液体粘接剂的计量的量施加在坯料上，然后将块体2施加粘接剂和坯料，并保持压力以便直接照射UV辐射以凝固粘接剂。优选的是，块体2是透明的并且UV辐射是直接穿过该块体而不是直接通过该坯料，可能的是坯料对UV辐射的这样暴露能够不会改变构成坯料的共聚材料的特性。并且因为UV-可凝固粘接剂吸收UV辐射，这样的构造确保坯料被暴露到最少的UV辐射。应当这样选择粘接剂以便它有足够的强度抵抗在随后操作中的压力和剪切力。可以从Loctite公司在商品名称为Loctite363下得到适合的粘接剂。
如图2所示，块体2安装在车床夹头5中，并且通过切削刀具8在坯料1上切削第一所需的镜片表面6。对于所描述的实施例，镜片表面6是凹下的、基础曲线表面(尽管在本发明保护的范围之内这个首先的车削操作还涉及切削凸起的、前曲线镜片表面)。当坯料和块体被安装在车床夹头中时，对坯料1可以进行附加的切削。例如，坯料1的周边10可以被切削成为所需的最终镜片直径和能够进行第二周边切削以形成一个块体直径和块体凸肩12，以便坯料具有沿着图3中的线的形状。对于所描述的实施例，镜片表面6是凹陷的、基础曲线表面，优选的是，车床夹头包括一个死止夹头。更加具体的是，块体2的表面7紧靠在车床夹头的内部止动面上，于是允许精确控制基础曲线切削的深度，即对于随后的车削操作可以精确知道在基础曲线切削紧后面的坯料的厚度13(从表面7到曲线6的顶点进行测量，如图3所示)。通常厚度13的范围是4到8mm，优选通常为4到6mm厚。
紧随着这个车削操作之后，表面6能够被抛光，如果需要的话，以达到所需的最终的光学质量程度。在表面6的车削具有相对较高的质量的情况下，可以进行干抛光操作，例如，使用含有诸如氧化铝的抛光剂的抛光衬垫。在表面6的车削具有相对较低质量的情况下，可以进行更加严格的抛光操作，例如，使用诸如悬浮在硅油上的氧化铝作为抛光剂的湿抛光操作。优选使用干抛光操作。
如图4所示，现在将坯料1安装到第二块体15上。根据优选实施例，进一步如图5所示，块体15由头部分16和体部分19两个部件构成，头部分16包括从圆柱体18延伸的凸起上表面17，体部分19包括伸长的圆柱体20，这两个部件可以被可拆卸地固定在一起。例如，头部分的下部18可以是锥形的以便与体部分的上部21的对应锥形形成过盈配合。体部分19可以包括纵向槽23用于与车床夹头对齐便于下面所讨论的车削操作。头部分16的适合的材料是聚甲基丙烯酸甲酯或它的共聚物，体部分19的适合的材料是聚碳酸酯或它的共聚物，聚碳酸酯具有轻微的弹性以用于接纳和保持头部分的下部18。
与安装第一块体相似，优选的是，用UV可凝固粘接剂25将第二块体15粘接到镜片坯料上。对于这个操作，重要的是块体15适当地相对于坯料对齐。更加具体的是，当粘接剂25在以下二者之间凝固的时候，在带有仍然粘接在其上的第一块体2的坯料1和块体15二者之间应当彼此保持对齐。以下将描述操作坯料1优选被垂直支撑，以便坯料的表面6在朝上的位置。例如，第一块体2可以嵌套在一个支撑中并且通过一个真空装置保持抵靠在这个支撑上。块体15能够被保持在一个金属管中，以便表面17处于向下的位置，和该管具有比块体15的最大外径略大的内径。通过围绕块体15均匀施加压缩空气以产生空气支撑的效果，块体15能够在管中对中。将液体粘接剂的一定计量的量施加到坯料的表面6上，和通过它的支撑坯料被垂直抬起，以便粘接剂25接触块体15的表面17。此时保持数秒钟，以便粘接剂流入在表面6和17之间的均匀的膜上，在管中的空气支撑起作用以对中块体15。接着，引入UV辐射以凝固粘接剂。注意的是，这样的一个操作被用于使坯料和块体15彼此对中，并避免在两个部件之间的轴向倾斜。再优选的是，块体15是透明的并且UV辐射可以直接穿过块体而不是直接穿过坯料，以便避免坯料暴露在UV辐射下。应当这样选择粘接剂以便它有足够的强度抵抗在随后操作中的压力和剪切力。可以从Loctite公司在商品名称为Loctite3751下得到适合的粘接剂。
体部分19被插入到车床的夹头30中用于车削在坯料1中的第二镜片表面。在加工坯料1中的第二镜片表面(与表面6相对)之前，第一块体2被车床切削去除，如图6所示；另外希望用车床的车削头在这个切削期间减少坯料1的总体厚度达到预定的厚度。另外，在这点上，可以在镜片的周边进行倒角切削(在图6中未示出)，例如，在镜片的最终前、凸起表面将包括到中央光学区域的曲线周边的情况或当这个前镜片表面具有环形中央光学区域和压载的光学区域的情况下。夹头30可以设计成接受体部分的对齐槽23，以便可以切削去可转动的非对称的表面或从坯料的中心偏离的表面，能够结合车床切削头的位置控制坯料的可转动位置。需要注意的是，通过车削操作去除第二块体2消除了现有技术中涉及金属块的分离操作方法所需要的费时的分离操作的方法。
现在，坯料正准备用于车削最终所需的镜片表面，对于所描述的实施例，它是凸起的前镜片表面。图6中的虚线31示意地显示了这个车削。(在首先车削的镜片表面是凸起的前曲线的情况下，第二块体的头部分可以包括凹陷的上表面以用于粘接到突起的镜片表面上。)对于这个操作第二块体15可以保留在夹头30中，或者第二块体15可以被安装在另一个车床设置的夹头中以用于这个操作。需要注意的是，可以再次使用槽23对齐坯料相对于车床夹头的转动位置，特别是在涉及切削诸如环面的非对称旋转曲线的最终车削操作中。
紧随着这个车削操作之后，镜片的突起表面能够被抛光以达到所需的最终的光学质量程度，以及镜片的前圆周边缘的磨圆，如果需要的话。如前所述，在表面的车削具有相对或较高的质量的情况下，可以进行前述的干抛光操作，在表面的车削具有相对较低质量的情况下，可以进行更加严格的抛光操作，例如湿抛光操作。当第二块体保留插入在车床夹头中，或者可以替换的，第二块体能够被插入到磨边机和抛光机的心轴中时，可以进行这样的磨边或抛光。特别优选的是，使用干抛光操作以避免需要使用抛光剂或液体悬浮液用于清洗镜片在湿抛光中的残余物。
加工的最后阶段涉及到从块体15上分离出加工好的镜片。根据优选的实施例，首先从头部分16上分离出体部分19，该头部分16上带有粘接到该头部分上的镜片。这个操作可以通过抓紧体部分，例如在夹头中和穿过伸长的圆柱体20插入一个柱塞，来实现，该柱塞与头部分16接触以将头部分16从体部分19上分离开。体部分可以被回收以在后面的操作中再利用。接着，从头部分是分离出镜片。优选通过将镜片和头部分浸泡在加热的池中，例如在加热的盐溶液中，来实现这个操作，由此镜片被分离出并与水结合。与水结合后，柔软的水凝胶镜片材料通常会膨胀，已经发现，镜片的这种膨胀，也就是粘接剂与块体的粘接强度大于与镜片的粘接强度，足以将镜片从粘接剂和头部分钟释放出来，而不会损坏镜片。对于这个操作，块体和镜片在浸入池中时可以保持在栏筐中以便有利于从第二块体上释放出的镜片的恢复。第二块体可以被丢弃。需要注意的是这个分离块体的操作比现有的关于用树脂将镜片坯料粘接到块体上的方法省力，同时也避免了使用溶剂和液体悬浮剂以去除树脂。此外，需要注意的是，在使用干抛光操作对镜片表面进行抛光的情况下，在这个干抛光操作中产生的残余物将在分离和水结合的期间被从镜片上除去，借此进一步避免使用溶剂和液体介质以在镜片上去除这种残余物。
紧随着镜片的恢复，镜片接着要承受传统的车削后操作，例如检查和包装操作。
上述的优选实施例主要涉及一种车削一个具有初始圆柱形状的隐形镜片扣件的方法。可是，涉及到本发明的第二块体的方面也可以应用于半精加工隐形镜片坯料的加工方法，即初始的隐形镜片坯料具有一个在内模塑的镜片表面，和随后当这个半精加工的镜片坯料被安装到所述的第二块体上时，车削加工该扣件的相反表面和周边，以获得具有最终隐形镜片形状的物件。对本技术领域的普通技术人员，对本发明实施例的修改和变化是显而易见的。
权利要求
1．一种从镜片材料的圆柱形坯料上切削镜片的方法，包括将圆柱形坯料接合到可机加工塑料材料的块体上；将块体安装在车床夹头中并且在圆柱形坯料上车削所需的第一镜片表面；将该坯料的已加工的第一镜片表面接合到第二块体上，而所述坯料仍然保持接合在所述的可机加工塑料材料的块体上；将第二块体安装在车床夹头中并且车削去掉所述的可机加工塑料材料的块体；在坯料上，与第一镜片表面相反，切削所需的第二镜片表面。
2．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述的可机加工塑料材料的块体安装在车床夹头中时，车削所需的凹陷的、基础曲线，当第二块体安装在车床夹头上时，车削所需的凸起的、前曲线。
3．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用粘接剂将所述的可机加工塑料材料的块体粘接到坯料上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固。
4．根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的可机加工塑料材料的块体对于紫外线辐射是透明的并被粘接到坯料上，通过紫外线穿过这个块体辐射使所述粘接剂凝固。
5．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的可机加工塑料材料的块体具有圆柱形状，并且其直径小于圆柱形坯料的直径。
6．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过使用粘接剂将所述的坯料的已加工的第一镜片表面粘接到第二块体上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固。
7．根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述的第二块体对于紫外线辐射是透明的并被粘接到坯料上，通过紫外线穿过这个块体辐射使所述粘接剂凝固。
8．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当第二块体和坯料被安装在相同的车床夹头上时，进行所述的可机加工塑料材料的块体的去除和车削所需的第二镜片表面。
9．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在第二块体安装在一个车床上时，通过车削去除所述的可机加工塑料材料的块体，随后当第二块体安装在一个分开地车床上时，车削所需的第二镜片表面。
10．根据权利要求9所述的方法，其特征在于，去除所述的可机加工塑料材料的块体的车削还涉及将坯料的厚度减少到希望的控制厚度。
11．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，车削所需的第一镜片表面还涉及从圆柱形坯料是圆周地去除材料以获得具有所需直径的坯料。
12．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述的可机加工塑料材料的块体安装在具有一个死止夹头的车床夹头，借此允许对第一镜片表面的厚度切削的控制。
13．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，紧随着所需的第二镜片表面的切削，从第二块体上分离出镜片。
14．根据权利要求2所述的方法，其特征在于，第二块体由头部分和体部分组成头部分包括用于粘接到坯料的凹陷基础曲线上的的凸起上表面，体部分包括伸长的圆柱体，以及头部分的下部可以可拆卸地固定到体部分的上部。
15．根据权利要求14所述的方法，其特征在于，紧随着所需凸起前曲线的切削从第二块体的体部分上分离出头部分，镜片仍然保持在头部分上；以及从第二块体的头部分上分离出镜片。
16．根据权利要求15所述的方法，其特征在于，通过将头部分和镜片浸入到加热的水池中，将镜片从第二块体上分离出来。
17．根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述镜片是隐形镜片。
18．一种制备镜片材料的圆柱形坯料以用于切削镜片的方法，包括通过使用粘接剂将镜片坯料粘接到一个塑料材料的块体上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固，所述块体对于紫外线辐射是透明的，通过穿过这个块体的紫外线辐射足以使所述粘接剂凝固。
19．根据权利要求18所述的方法，其特征在于，紧随着在镜片坯料上切削所需的第一镜片表面之后，通过使用粘接剂将坯料的已切削的第一镜片表面粘接到塑料材料的第二块体上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固，所述第二块体对于紫外线辐射是透明的，通过穿过这个块体的紫外线辐射足以使所述粘接剂凝固。
20．根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述镜片是隐形镜片。
21．一种物件，包括一个用于接合到具有凹陷的基础曲线表面的隐形镜片坯料上的块体，该块体包括一个头部分和体部分头部分包括用于粘接到坯料的凹陷基础曲线上的的凸起上表面，体部分包括伸长的圆柱体，以及头部分的下部可以可拆卸地固定到体部分的上部。
22．根据权利要求21所述的方法，其特征在于，头部分的下部可以是锥形的以便与体部分的上部的对应锥形形成过盈配合。
23．一种方法，包括使用含有一种抛光剂的抛光衬垫抛光已车削的镜片表面，所述抛光剂不包含溶剂和液体悬浮剂，以及当在一个水池中与水结合时，从镜片上去除抛光剂的残余物，所述方法避免了非水溶剂和液体悬浮剂的使用。
全文摘要
一种切削镜片、特别是隐形镜片的方法，涉及将圆柱形坯料(1)接合到可机加工塑料材料的第一块体(2)上，在圆柱形坯料(1)上车削所需的第一镜片表面，将该坯料的已加工的第一镜片表面(6)接合到第二块体(15)上，车削去掉所述的可机加工塑料材料的块体(15)，在坯料上切削所需的第二镜片表面。通过使用粘接剂将所述的第一和第二块体粘接到坯料上，该粘接剂通过紫外线辐射而凝固。两件组成的块体(15)包括一个头部分和体部分。
文档编号B23Q3/08GK1316938SQ99810775
公开日2001年10月10日 申请日期1999年9月2日 优先权日1998年9月9日
发明者比福德·W·小康斯尔, 洛伦佐·J·萨尔瓦托里, 菲利浦·D·戈勒, 韦恩·R·曼宁 申请人:博士伦公司