磨邊機發展及工作原理

陶會榮 靳瑾

1 磨邊機發展概述

鏡片磨邊是驗光配鏡過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。

圖1 鏡片磨邊

磨邊技術起初是手工磨邊，它通過一些專業的模具磨出所需鏡片的邊緣形狀，主要以手工操作為主。操作過程分模板制作、劃鉗、磨邊三道工序，圖2所示即為眼鏡行業中出現最早的臺式手工磨邊機。

圖2 手工磨邊機

手工磨邊設備結構簡單、加工成本低，速度慢、難度高，有可能產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。由于諸多缺點的存在，半自動磨邊機隨之替代手工磨邊機（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，倒角均稱才能使磨邊質量好，并采用組合砂輪進行粗磨、精磨、倒角、拋光等。半自動磨邊機可以根據眼鏡配裝的要求調節壓力、位置、鏡片類型和鏡片磨邊尺寸等等，而且磨邊的順序還可以自動轉換。

圖3 半自動磨邊機

半自動磨邊機也存在一些缺陷，需要人工干預一部分，比如模板制作、預先設定各項參數等。隨著眼鏡行業的高速發展，全自動磨邊機（如圖4）問世。它能夠全自動地對眼鏡鏡片進行加工處理，除參數需要手工預先設定外，基本過程幾乎不需要人工干預。全自動磨邊機自身攜帶一臺小型電腦，它可以利用掃描儀掃描鏡圈、襯片形狀和尺寸，從而控制磨邊機進行全自動操作。全自動磨邊機又稱免模板仿形磨邊機，操作非常簡單。由此看來，磨邊技術正向著自動化、智能化方向發展。

圖4 全自動磨邊機

2 磨邊機的工作原理

2.1 手工磨邊機

圖5 臺式手工磨邊機結構圖

利用鐵筆、劃針、銼刀等工具，先制作模板機，或者利用撐片打孔針制作模板后，再利用金鋼石玻璃刀、修邊鉗進行劃鉗工序后，進行最后的手工磨邊環節，利用臺式手工磨邊機（磨砂機）手工操作對鏡片進行磨邊。如圖5所示，為臺式手工磨邊機結構圖，它能對鏡片進行粗磨、精磨、倒角、修邊。臺式手工磨邊機原理簡單，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生的熱量，利用電動機產生機械能，令帶輪帶動砂輪運轉，眼鏡加工師即可進行手工磨邊操作。

2.2 半自動磨邊機

半自動磨邊機在進行磨邊之前需要與手工磨邊機一樣先制作模板，還需要定中心。其原理是利用定中心板或者定中心儀，通過標準模板幾何中心的對比、移動（水平和垂直的基準線），找到加工光學中心。如圖6所示為半自動磨邊機結構原理圖，模板制作完成、定中心、設定各種參數后，即可進行自動磨邊。半自動磨邊機在接收到待磨邊鏡片預先設定的各種參數后，磨板機在手工輔助夾緊鏡片后，啟動砂輪，基于模板的形狀，通過改變夾頭與砂輪間的距離來削磨鏡片的形狀和大小。半自動磨邊機自身原理與臺式手工磨邊機大致相同，只是在機械結構、控制和電路系統方面有所差別。對于大部分半自動磨邊機來說，它是以實物作為模板進行自動仿形磨邊，所以有模板踏板結構，功能在于提供模板裝夾裝置、對模板輪廓的信號采集與處理。

磨邊機的砂輪是由電動機帶動并且磨邊機利用了傳感器，讓砂輪可以根據計算機數據的處理結果仿照模板進行磨邊處理，從而磨出理想鏡片。同時，半自動磨邊機也有進出水裝置，利用水泵、電磁閥等器械，在控制下即可自動提供來水為削弱磨邊機進行磨邊時與鏡片摩擦產生的熱量，防止鏡片受損。

圖6 半自動磨邊機結構原理圖

2.3 全自動磨邊機

全自動磨邊機不需要實物模板，而是利用掃描儀，實現對鏡框、模板、襯片或者是一張紙的模型進行三維掃描制成虛擬模板，之后自動處理掃描得到的眼鏡框架或模板等的大小和形狀的數據即虛擬模板的數據，再利用相關設備采集信息后自動儲存相關數據通過數據線傳輸給電腦，由電腦控制磨邊機進行操作。如圖7所示，全自動磨邊機還有自動（電動）對中心，不需要手工操作，能夠高精度直接尋找中心目標，因為采用雙光路系統進行棱鏡矯正，能自動消除棱鏡和度數產生的影響，還能根據鏡框的參數自動調整定中心的參數。按鍵式的控制臺已轉換為觸摸屏控制臺，使操作更加便捷。

圖7 全自動磨邊機結構原理圖

全自動磨邊機還采用三相變頻主電機使磨邊速度提高，實現了高精度、高速度掃描，全面升級加工運算，確保可以得到最優化的加工結果。它還根據鏡片材料、形狀、厚度，自動選擇加工方式及速度。

此外，一些新款全自動磨邊機還增加了磨邊輔助系統，避免一些鏡片的軸位問題。全自動磨邊機還有儀器自動檢測、自動診斷等功能，對于一些較小的故障可直接顯示在屏幕上，方便修理。

對于全自動磨邊機來說，不僅僅在于外觀上的變化，它更實現了全面升級，其內部結構、機械性能、磨邊速度和精度均有很大的提高。?