磨边机发展及工作原理

陶会荣 靳瑾

1 磨边机发展概述

镜片磨边是验光配镜过程中必不可少的一步，它是把原装镜片磨成理想模型，即把毛边镜片磨成与眼镜框框架相同的几何形状（如图1），从而完成磨边的一种工艺技术。

图1 镜片磨边

磨边技术起初是手工磨边，它通过一些专业的模具磨出所需镜片的边缘形状，主要以手工操作为主。操作过程分模板制作、划钳、磨边三道工序，图2所示即为眼镜行业中出现最早的台式手工磨边机。

图2 手工磨边机

手工磨边设备结构简单、加工成本低，速度慢、难度高，有可能产生柱镜轴位偏差或者光心位置偏离等情况，要求操作者需具备较高的技能才能很好地完成镜片磨边。由于诸多缺点的存在，半自动磨边机随之替代手工磨边机（如图3）。它主要采用仿形法磨边，磨边砂轮的表面按镜框槽沟形状110°角制作好，倒角均称才能使磨边质量好，并采用组合砂轮进行粗磨、精磨、倒角、抛光等。半自动磨边机可以根据眼镜配装的要求调节压力、位置、镜片类型和镜片磨边尺寸等等，而且磨边的顺序还可以自动转换。

图3 半自动磨边机

半自动磨边机也存在一些缺陷，需要人工干预一部分，比如模板制作、预先设定各项参数等。随着眼镜行业的高速发展，全自动磨边机（如图4）问世。它能够全自动地对眼镜镜片进行加工处理，除参数需要手工预先设定外，基本过程几乎不需要人工干预。全自动磨边机自身携带一台小型电脑，它可以利用扫描仪扫描镜圈、衬片形状和尺寸，从而控制磨边机进行全自动操作。全自动磨边机又称免模板仿形磨边机，操作非常简单。由此看来，磨边技术正向着自动化、智能化方向发展。

图4 全自动磨边机

2 磨边机的工作原理

2.1 手工磨边机

图5 台式手工磨边机结构图

利用铁笔、划针、锉刀等工具，先制作模板机，或者利用撑片打孔针制作模板后，再利用金钢石玻璃刀、修边钳进行划钳工序后，进行最后的手工磨边环节，利用台式手工磨边机（磨砂机）手工操作对镜片进行磨边。如图5所示，为台式手工磨边机结构图，它能对镜片进行粗磨、精磨、倒角、修边。台式手工磨边机原理简单，其中，水盒为吸水泡沫塑料提供水源，吸水泡沫塑料可降低镜片与砂轮摩擦所产生的热量，利用电动机产生机械能，令带轮带动砂轮运转，眼镜加工师即可进行手工磨边操作。

2.2 半自动磨边机

半自动磨边机在进行磨边之前需要与手工磨边机一样先制作模板，还需要定中心。其原理是利用定中心板或者定中心仪，通过标准模板几何中心的对比、移动（水平和垂直的基准线），找到加工光学中心。如图6所示为半自动磨边机结构原理图，模板制作完成、定中心、设定各种参数后，即可进行自动磨边。半自动磨边机在接收到待磨边镜片预先设定的各种参数后，磨板机在手工辅助夹紧镜片后，启动砂轮，基于模板的形状，通过改变夹头与砂轮间的距离来削磨镜片的形状和大小。半自动磨边机自身原理与台式手工磨边机大致相同，只是在机械结构、控制和电路系统方面有所差别。对于大部分半自动磨边机来说，它是以实物作为模板进行自动仿形磨边，所以有模板踏板结构，功能在于提供模板装夹装置、对模板轮廓的信号采集与处理。

磨边机的砂轮是由电动机带动并且磨边机利用了传感器，让砂轮可以根据计算机数据的处理结果仿照模板进行磨边处理，从而磨出理想镜片。同时，半自动磨边机也有进出水装置，利用水泵、电磁阀等器械，在控制下即可自动提供来水为削弱磨边机进行磨边时与镜片摩擦产生的热量，防止镜片受损。

图6 半自动磨边机结构原理图

2.3 全自动磨边机

全自动磨边机不需要实物模板，而是利用扫描仪，实现对镜框、模板、衬片或者是一张纸的模型进行三维扫描制成虚拟模板，之后自动处理扫描得到的眼镜框架或模板等的大小和形状的数据即虚拟模板的数据，再利用相关设备采集信息后自动储存相关数据通过数据线传输给电脑，由电脑控制磨边机进行操作。如图7所示，全自动磨边机还有自动（电动）对中心，不需要手工操作，能够高精度直接寻找中心目标，因为采用双光路系统进行棱镜矫正，能自动消除棱镜和度数产生的影响，还能根据镜框的参数自动调整定中心的参数。按键式的控制台已转换为触摸屏控制台，使操作更加便捷。

图7 全自动磨边机结构原理图

全自动磨边机还采用三相变频主电机使磨边速度提高，实现了高精度、高速度扫描，全面升级加工运算，确保可以得到最优化的加工结果。它还根据镜片材料、形状、厚度，自动选择加工方式及速度。

此外，一些新款全自动磨边机还增加了磨边辅助系统，避免一些镜片的轴位问题。全自动磨边机还有仪器自动检测、自动诊断等功能，对于一些较小的故障可直接显示在屏幕上，方便修理。

对于全自动磨边机来说，不仅仅在于外观上的变化，它更实现了全面升级，其内部结构、机械性能、磨边速度和精度均有很大的提高。❑