34
35
光學鏡片加工製程中定心通常是最後一個對鏡片硝材外觀進行修整的工 作站，因此每試產一片鏡片，所需負擔的成本即是前工程的總合。定心站的 機器設備通常也是加工流程中設備自動化程度最高的單位，但其試車過程動 作繁複，經常在換線時造成生產線的瓶頸，所以本研究希望可以提供一種調 整機台參數的參考值，以減少研發人員 Try-Error 的次數。
本研究從 A 光學元件公司的定心加工指示書中整理出 15 個參數，作為 倒傳遞類神經網路的變數，以求取芯取機的工具軸轉速、工件軸轉速及工件 軸的進給速度。
3.2 鏡片係數 3.2.1 鏡片材質
光學鏡片的材質需具備許多特性，請參考 2.3.1 光學玻璃。鏡片的化學性 質如耐水性、耐酸鹼性、耐風化性等，機械性質如硬度(耗損率)、衝擊、彎 曲率等，在定心製程中尤為重要。
3.2.2 磨耗度
X1：磨耗度
鏡片的磨耗度和鏡片硝材的材質直接相關。依本研究對相而論，該數值 介於 50 ~ 250 之間，數值越大代表材質越軟，磨耗度越大。
3.2.3 Z 值系數
X2：Z 值系數
Z 值即是定心難易度參考常數。光學鏡片在定心加工之前，可計算係數 Z 值來判斷加工的難易度，作為安排工作與夾具設計參考之用，定心係數 Z 值：
2 2
2 2
2 1 1
R D R D Z
+
=
36
上式中鏡片凸面曲率 R 值取正數，凹面曲率 R 值取負數，D1、D2 為 夾具與 R1、R2 接觸之直徑。
如加工指示書中的雙凸透鏡，R1 曲率 150 mm 與 R2 曲率 43.5 mm， 夾 具接觸徑 D1 及 D2 均為與 58.7 mm 之夾具固定時，定心係數 Z 值計算如下：
( )
0.2
4352 . 2 0
5 . 43 2
7 . 58 150
2 7 . 58
2 2
2 2
2 1 1
>
× =
× +
= +
= Z
R D R D Z
鏡片定心加工難易度判定原則：
一、Z ≧0.20 非常容易定心。
二、Z ≧0.15 容易定心。
三、0.15＞Z ≧0.05 一般難度定心。
四、Z＜0.05 非常難定心。
五、Z 值相同情況下，一凸一凹較難定心。
依本研究對相而論，該數值介於 0.02 ~ 0.5 之間。
3.3 外徑切削量
X ：外徑切削量 3
在切削製程中 ( 請參考 0 切削 )，一般會將外徑研磨至距離光學設計下 限值的 1 ~ 2 mm 作為定心加工時的裕度，當然，待研磨的外徑量愈多，定 心加工所需的時間也愈長，但是加工裕度太小，則容易有無法正確研磨至光 學設計偏心範圍內的情況。依本研究對相而論，該數值介於 0.8 ~ 2.0 mm 之 間。
37
3.4 砥石 3.4.1 砥石規格
X4：砥石有效面寬 X ：砥石 R1 倒角高度 5
X ：砥石 R1 倒角角度 6
X ：砥石 R2 倒角高度 7
X ：砥石 R2 倒角角度 8
圖 3.2 砥石頂部示意圖 資料來源：【39】
如
圖 3.2 砥石頂部示意圖為例，
X4：砥石有效面寬為 5.8 X ：砥石 R1 倒角高度為 13 5
X ：砥石 R1 倒角角度為 90 6
38
X ：砥石 R2 倒角高度 0.5 7
X ：砥石 R2 倒角角度 135 8
3.4.2 粒度
X ：砥石表面鑽石粒度 9
金剛石粒度越細，工作面粗糙度越小，但效率也越低。選擇粒度的原則 是在保證工件粗糙度要求的前提下，盡可能採用粒度粗的砥石,以提高切削效 率。在砥石粒度一定及其轉速固定的情況下，進刀速度不可以過快，否則會 對鏡片產生過大的壓力，產生較深的裂痕，甚至造成鏡片破裂或損壞砥石。
一般日本製砥石粒度 60 ~ 100# 為粗切削砥石，125 ~ 220# 為中切削砥石，
240 ~ 400# 為精切削砥石。依本研究對相而論，該數值介於 240 ~ 400# 之 間，屬於精切削砥石。
3.5 夾具
R1 與 R2 二個面的夾具之同心度須在 0.0015 mm 內。
圖 3.3 鐘形夾具圖 資料來源：【39】
39
3.5.1 夾具徑
X ：夾具直徑 10
夾具直徑=鏡片成品外徑－2 倍砥石倒角高度－0.15 寬餘量
夾具接觸徑愈接近外徑，振動愈小愈穩定。依本研究對相而論此數值介 於 3 ~ 70 mm 之間。
3.5.2 夾具材質
X11：夾具材質
依鏡片材質硬度不同，加工過程中為避免造成鏡片傷痕，分別利用黃銅、
快削鋼等作為鐘形夾具的材質。
3.6 鏡片曲率
X12：鏡片 R1 凹凸 X ：鏡片 R1 曲率 13
X14：鏡片 R2 凹凸 X ：鏡片 R2 曲率 15
鏡片曲率愈小愈難定心。依透鏡的二個面分別標示為 R1 及 R2，一般凸 面為 R1，凹面為 R2，如果二面皆為凸面或是凹面則定義曲率較大 ( 較不平 坦 ) 的面為 R1。依本研究對相而論此數值介於 5 ~ 200 mm 之間。
3.7 轉速
Y1：工具軸轉速 1 Y2：工具軸轉速 2 Y ：工件軸轉速 3
40 Y4：工件軸橫向位移速度
Y ：工件軸縱向位移速度 5
芯取機在加工時其工具軸(砥石軸)為固定軸，僅作砥石自轉的動作，工 件軸(鏡片軸)除自轉外還進行縱向及橫向的移動，以便進行磨邊的動作，其 二軸的轉速依待加工件的尺寸、曲率、材質等特性不同而有快慢差別。工具 軸的轉速依進行的加工動作而分為二段轉速，第一段轉速為鏡片向砥石靠近 進行外徑加工，即工件軸與工具軸進行橫向進給，進行鏡片外圓精磨，第二 段為工件軸與工具軸進行縱向進給，進行鏡片倒角及邊緣深度研磨。依本研 究對相而論工具軸轉數數值介於 500 ~ 2000 rpm 之間。工件軸轉數數值介於 5 ~ 20 rpm 之間。工件軸位移的速度介於 0.1 ~ 0.5 mm/s 之間。
3.8 測定項目
測定項目是判定芯取加工後的成品是否為良品的依據，以下僅作簡單介 紹，而不列入類神經網路的輸入及輸出參數中。
3.8.1 外徑
在定心製程完成後，鏡片的外觀即確定，後工程將不會再進行物理切削 動作，而透鏡的直徑即是此處所指的外徑。
外徑量測程序：
一、依待測鏡片之外徑規格值，自標準塊規選取與規格最接近者作位 量具歸零標準。
二、將標準塊規至於外徑檢具中，檢具讀值應與塊規相同，如有差異，
調整至無差異。
三、將待測鏡片置於檢具中，調整檢具使鏡片外徑與檢具式平面接觸，
自檢具量取接觸時之讀數。
四、放鬆檢具，旋轉鏡片 60 度，量取外徑第二讀值。
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五、放鬆檢具，再旋轉鏡片 60 度，量取外徑第三讀值。
3.8.2 深度
取與鏡片深度規格接近的標準片，放入合適鏡片外徑的深度計中，將量 表上的讀值歸零，再取出待測鏡片，將平台壓在鏡片倒角處，量表上的讀值 加上深度規格值即為鏡片深度，如圖 3.4 高度計。
圖 3.4 高度計示意圖 資料來源：【39】
3.8.3 偏心
偏心值的定義及量測方式請參考 0。依本研究對相而論，該數值介於 0"
~ 180" 之間，因為測試時是用肉眼觀察，所以每個級距為 30"。數值越大代 表可容許鏡片的偏心情形愈寬鬆。
3.8.4 有效徑
光學鏡片成型後，邊緣常有導角或是斜邊，此一範圍內光線無法有效進 行，所以有效徑為外徑扣除導角或斜邊的大小。一般作此測試時會使用 Zygo 雷射干涉儀來作確認。
3.8.5 裂邊
裂邊即是一般所稱的毛邊。鏡片在車削的過程中，常因進給速度、砥石 粒度或是切削油供給等條件配合不當，造成鏡片邊緣有輕微碎裂的情形發 生。此一狀況必須考量原始光學設計時的容許範圍，太嚴重時將會影響光學 特性。依發生的面不同區分為 R1 及 R2。
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