Creación de lentes en máquinas CNC baratas | Hackaday

2021-10-26 06:28:29 By : Mr. Tim Lin

Hay muchas máquinas CNC en sótanos y garajes, pero no hemos visto nada como esto. Está fabricando lentes usando una máquina CNC estándar y mucho esfuerzo.

El proceso de fabricación de una lente con una máquina CNC comienza colocando una placa de desecho y pegando una de acrílico fundido de 8 mm con cinta adhesiva doble. Luego, la lente se corta con una fresa de 8 mm, se retira del material original y se lija en húmedo para eliminar las marcas de la herramienta. El lijado húmedo comienza con un grano 400 y avanza hasta un grano 2000, después de lo cual la lente se pule con un compuesto de pulido diseñado para acabados de automóviles de alto brillo. Esto se hizo a mano, pero en este caso no hay vergüenza en usar una rueda de pulido real.

Se muestran varias otras lentes, incluida una lente convexa cilíndrica, pero estas son solo lentes planoconvexas o lentes que son planas en un lado. Los lentes biconvexos se pueden construir pegando dos lentes planoconvexos espalda con espalda, lo cual se hace con un pegamento acrílico, en este caso adhesivo Acrifix. El resultado es notable: con mucho, y queremos decir mucho, de lijado y pulido, puede hacer una lente acrílica en una máquina CNC barata. El truco es solo un pequeño paso en su camino de CNC.

Hay algunos videos más planeados en esta serie, incluido uno sobre el uso de Fusion 360 para definir la forma de la lente para tener la distancia focal correcta. No podemos esperar a ver eso.

Me pregunto cuánto tiempo se tarda en pulir. ¡Se ve bien!

la mayoría de los acrílicos transparentes se pulen muy rápido en mi experiencia. A menos que estén endurecidos intencionalmente para evitar que se rayen.

Hice varios estuches acrílicos hace unos 20 años y pasó mucho tiempo puliendo a mano los bordes y otros detalles.

Un soplete de hidrógeno agiliza el pulido de los bordes acrílicos.

Y tienes que hacer un trabajo rápido, o de lo contrario comenzará a burbujear.

Una pistola de aire caliente de reelaboración con temperatura controlada puede ser un poco más fácil de usar para derretir acrílico. Me pregunto cuál es la mejor configuración de temperatura para usar.

Olvídate del aire caliente, la buena temperatura está “entre 2700 y 2900 ° C”, y sí, es un truco rápido.

¿Por qué no utilizar un torno de diamante con cojinetes de aire precitech? Duh ..

¿Qué se necesitaría para fabricar lentes “recetados” para anteojos?

No experimentantes con tus ojos. En el peor de los casos, encuentre algunos probadores.

Si. Nunca se puede saber cuándo va a hacer estallar un globo ocular, o, de repente, se da cuenta de 10 días de que una mala refracción es responsable de sus ojos cruzados y esos cegadores dolores de cabeza. (y, niños, recuerden siempre que nunca deben mirar un láser con el ojo bueno)

Los lentes de los anteojos suelen usar vidrio, creo que porque tiene un mejor índice de refracción y menos aberraciones ópticas. No sería una buena forma de fabricar lentes de anteojos de producción, pero ¿podría servir para crear prototipos de prescripciones inusuales?

Los anteojos estándar tienen lentes de vidrio, porque son estándar, por lo que son más fáciles de fabricar en cantidad. Sin embargo, los no estándar están hechos de acrílico. Por ejemplo, mi esposa tiene un conjunto con dos puntos focales diferentes en cada lente. Estos también se pueden hacer con vidrio, pero son más caros y no todos los ... También los lentes más gruesos están hechos de acrílico, porque son más livianos. Imagínese llevar dos tapas de botella en la nariz ...

Como alguien que HACE lentes para gafas, la MAYORÍA de los anteojos se fabrican con lentes de policarbonato.

Algunas de las máquinas más nuevas utilizan brocas de diamante y producen lentes acabadas. Los laboratorios ópticos un poco más antiguos, pero aún comunes, usan fresado cnc BRUTO para quitar la mayor parte del material del blanco de la lente, luego las máquinas con herramientas de lijado y pulido de forma refinan y terminan las lentes.

En cuanto a cuánto tiempo pasar del bloque de plástico (resina fundida n. ° 39, policarbonato, mr-7, etc.) Si elimina las matemáticas necesarias, el tiempo de computadora, la configuración y el movimiento físico de los materiales ... tal vez media hora de tiempo real de funcionamiento de la máquina. Los lentes de vidrio (casi un material extinto en la industria de los lentes de EE. UU.) ese número).

El acrílico es vidrio, pero no un vidrio de silicato.

Mmmm, definiciones amplias, ¿de dónde surge eso? Tenía la impresión de que el acrílico es un polímero a base de carbono en su mayoría regular, mientras que el vidrio es una mezcla sólida amorfa de óxidos semi-metálicos, sales y silicatos.

Definitivamente deberías hacer tus propias gafas, los detractores no tienen ni idea. Vaya a endmyopia punto org y vea por qué. Luego, haz tus propias supergafas con tele, micro y reverso. Dudo seriamente que alguien alguna vez se cruzara al hacer sus propias gafas, excepto quizás Steve Martin (The Jerk).

Los constructores de telescopios aficionados pueden pulir a mano ópticas esféricas convexas y cóncavas muy precisas, pero, naturalmente, lleva bastante tiempo.

Esta parece una excelente manera de reducir el tiempo al "desbastar" la lente antes de lapear con la mano.

Apuesto a que podría haber logrado mejores resultados finales utilizando las características de autocorrección de las superficies esféricas, empleando las técnicas de pulido manual como método de acabado.

En cualquier caso, el MPCNC es una máquina genial.

Se pueden clasificar los lentes aproximadamente en tres categorías: 1) Lo suficientemente bueno para lámparas LED 2) Lo suficientemente bueno como lentes de primer plano / filtro en las cámaras 3) Lo suficientemente bueno como lente principal en la cámara

He descubierto que 1) es muy fácil de lograr en máquinas CNC de afición, y 2) es algo posible. 3) parece fuera de su alcance por ahora, aunque supongo que uno podría continuar con métodos de fabricación de lentes más tradicionales después de hacer la pieza en bruto con CNC.

Hmm, estoy seguro de que no sería demasiado difícil automatizar el (acabado de la superficie de pulido) / pulido en una máquina simple de baja potencia, incluso Meccano / Lego, que sostenía el espacio en blanco y colocaba varias herramientas de pulido, como un torno pero, con trayectorias de retroalimentación óptica a través de la lente que se pulen para la adquisición a la cámara y el sistema de control y la selección de pulidores, quizás también girando / moviéndose en varias relaciones / trayectorias.

Por ejemplo, montar la lente, pasar la fuente de "luz de la más alta calidad" a través (de los espectros adecuados / seleccionados) y girar la lente también con el perfil de velocidad, dirigir la luz de salida a la cámara o la pantalla / superficie adecuada para que la cámara digital pueda adquirir imágenes, seleccionar / procesar Al igual que el método Newton-Raphsom para aplicar incrementalmente / asintóticamente las mejores herramientas de pulido (rotativas o no) con un criterio de selección de dispersión mínimo o incluso apuntar un tipo particular de translucidez para efectos artísticos pero, yo divagar. Calibración bastante simple y también al menos semiautomática, por ejemplo, de los llamados "espacios en blanco perfectos", etc. para nuevos espacios en blanco donde la forma más gruesa en su lugar primero. También podría hacer algunos efectos dicroicos interesantes dependiendo de los materiales y las bandas de longitud de onda deseadas a lo largo del perfil con variación: la mente se aturde. Por supuesto, tampoco es necesario limitarse a las formas de lentes simétricas rotacionalmente: ese enfoque un poco más sofisticado requeriría enfoques de herramientas de pulido rotativas más mejorados y complejos, por lo que probablemente estaría en la clase magistral en otro momento para los puristas del pulido TOC ;-)

Esta. Tienes una máquina CNC. ¡Debería hacer herramientas en el lugar de aplicar grasa de codo!

> con trayectorias de retroalimentación óptica a través de la lente que se está puliendo

No es posible: hay pasta de lijar y polvo sobre la lente.

Práctica fácil, práctica y estándar como sea posible, parte del proceso del sistema de control es enjuagar la pasta y el polvo a intervalos apropiados, que se pueden configurar sabiendo cuánto material se elimina en cada pasada o asintóticamente a medida que el proceso se acerca gradualmente al resultado deseado. :-)

Cuando lava la pasta de pulir de la lente, se mancha de agua y eso estropea su sistema de medición óptica, por lo que debe detenerse durante un ciclo completo de lavado y secado, lo que lleva mucho tiempo, y no lo hace. obtener la retroalimentación en línea continua que describió.

Cuanto más compruebes, más lento irás. No veo ninguna mejora con respecto a las rectificadoras de lentes estándar que ya hacen esto.

Como ya escribí a Luke, me dirigí principalmente al aficionado o aficionado al bricolaje entusiasta; si lo desea, eso no se disuadió fácilmente de 'intentarlo', nunca sugerí que un avance significativo más allá de la tecnología existente sería automáticamente un imperativo en un contexto comercial. - aunque eso es fácil de hacer una vez que se posiciona con respecto al análisis del precio frente al esfuerzo que se adapta a sus intereses. Es decir, muchas personas valoran su esfuerzo sin negatividad en su evaluación, lo que se adapte y se ajuste a su patrón de personalidad en el que piensan en el precio frente a la limitación de tiempo. Su frase anterior "... mucho más allá de la utilidad ..." dice mucho, ya que no tiene métrica y parece que tiene más el patrón de falta de voluntad para progresar al poner obstáculos y no darse cuenta de cuántos pueden y lo hacen con bastante facilidad para sortear los obstáculos. y cuestiones vagas de valor comparativo para demostrar un punto (positivo) para que el impulso tenga éxito. Cuando lo piensa, no es difícil organizar un proceso de borrado relativamente sofisticado, depende de lo que esté tratando de lograr, es decir, demostrar que algo es posible o estar de acuerdo con el fracaso asumiendo que no lo es. Por lo tanto, considera que el mecanismo de limpieza se mantiene seco mientras se muele en progreso, lo que ahorraría tiempo como en paralelo, por ejemplo, cuando el sistema de control evalúa una verificación de molienda justificada, enjuaga la lente y luego toma su muestra óptica y los procesos que pueden progresar la molienda. más y / o altere la herramienta, vuelva a limpiar con material fresco y repita, suspenda y avise y / o explote con aire limpio y seco a la temperatura adecuada, seguido de un chorro de aire frío adecuado, etc. que criticar para anular caminos en algún tipo de juego. En lugar de intentar afirmar que las cosas no se pueden hacer o encontrar obstáculos fáciles, ¿por qué no imaginar cómo el aumento permite el progreso abriendo nuevas permutaciones y, como escribí bajo el impulso positivo del entusiasta DiYer / aficionado, mire la historia de muchas de esas personalidades? a los tipos les va muy bien comercialmente, mientras que los detractores no pueden mantener el enfoque y fallan. ¿En qué campo se está colocando, es una decisión consciente o simplemente reaccionando mecánicamente al verse empañado por el impulso de la crítica y la negatividad asumiendo ingenuamente que algo no se puede hacer? Salud

Jeebus, Mike. Si quieres hacer todo ese trabajo, déjate inconsciente. No creo que Luke estaba diciendo "no se puede hacer"; estaba diciendo que esto sería muy difícil. Y lo que usted describe SERÍA difícil. Quiero decir, si desea desarrollar un molinillo de lentes automatizado para competir con los profesionales, valdría la pena el esfuerzo. Pero entonces, probablemente perderías si comenzaras con una grabadora CNC barata. Si solo está tratando de pulir algunos lentes por sí mismo, el esfuerzo que se necesitaría para automatizar completamente el proceso probablemente no valdrá la pena. Pero de nuevo, si USTED quiere hacer esto, déjese inconsciente, espero con ansias el artículo.

> Máquina simple de baja potencia, incluso Meccano / Lego, que sostenía el espacio en blanco y colocaba varias herramientas de pulido

Así es como son en el extremo económico: máquinas simples de varillaje / seguidor de leva que dan forma a los espacios en blanco de vidrio moviendo un cabezal de pulido a lo largo de un camino. Son sistemas completamente mecánicos.

El problema es que tienen tolerancias mecánicas, reacción y flexión que cambian con el tiempo, con la temperatura, el desgaste, los contaminantes, etc., lo que da como resultado lentes de calidad variable, y están limitados a unos pocos tipos de lentes, que varía dentro del rango de ajuste para los vínculos.

Hacerlos CNC aumentaría la cantidad de opciones, pero aún está ejecutando el circuito abierto del sistema y confiando en la fidelidad mecánica del sistema. La implementación de un sistema de retroalimentación aumentaría la complejidad mucho más allá de la utilidad, porque los sistemas simples de medición óptica o de contacto no funcionan con los métodos de pulido. Puede hacer una montura de lente que intente medir la lente ópticamente desde la parte posterior, pero eso asume lentes de un solo lado.

Hmm, bueno, seguro y espero que aprecien mi publicada dirigida al entusiasta aficionado al bricolaje, de la audiencia general a menudo asociada con este foro, muchos de los cuales también he conocido a lo largo de los años. Todas las complejidades y problemas planteados son muy simples de abordar para aquellos individuos enfocados y en estos días sin mucha dificultad en absoluto. En cualquier caso, si uno quisiera seguir un camino comercial, el costo neto actual lo ayudaría a evaluar el retorno de la inversión en términos de tiempo dedicado a minucias frente a facturación y ganancias, en última instancia, cada uno por su cuenta :-)

Fabricado todo tipo de lentes (planoconvexos, planoconcavos, parabólicos, cilíndricos, Fresnel) en silicona transparente, la que se utiliza para paneles solares encapsulares y componentes LED. Aunque es muy cara, es una fórmula casi comestible (no exactamente, pero leer la hoja de datos de seguridad es un placer para los pulmones, la piel y cualquier cosa, no como los epóxicos) y un curado muy simple da resultados realmente impresionantes. Para tener una lente esférica, use solo medias esferas acrílicas, para el medio tubo cilíndrico. También es muy preciso, por lo que el molde debe estar perfectamente limpio y suave, pero también puedes moldearlo sobre una serie de líneas muy pequeñas, como las que se encuentran dentro de las pantallas LCD (no recuerdo el nombre). Y por supuesto, verterlo en un molde mate, lijado, un efecto traslúcido, dependiendo del tamaño de las imperfecciones. Es fácil quitar las burbujas (si lo desea, puede ser divertido) poniendo los moldes en la nevera durante algunas horas antes de hornearlos a 100 ° C durante 1 hora. Y cuando está curado, es silicona: INDESTRUCTIBLE… y además, suave, rebota en el piso sin dolor… Me encanta esa cosa, pero ¿por qué es tan cara? !! Y un dato curioso: no comas ni cocines ajo o ese tipo de cosas, el azufre detendrá la cura (está en la hoja de datos; o).

¿Puedes compartir la marca de silicona? Gracias.

He usado silicona transparente Dow Corning, pero muy cara, también transparente UV, por lo que un molde que contenga resina fotosensible expuesta a los rayos UV curará la resina. Hice un disco de acrílico jenkins en un cnc hace algún tiempo, no tardé mucho en pulir, pero no neceser ser de grado A.

Esta ^ .. Sylgard 84 es una especie de fórmula de referencia para silicona transparente. Se utiliza para la encapsulación de células solares, por lo que es resistente y se utiliza para litografía suave, por lo que captura detalles extremadamente finos (decenas de nm o mejor). Por ejemplo, he hecho rejillas de difracción tomando impresiones de rejillas de difracción.

Si tiene una superficie pulida que no quiere pegarse a la silicona, puede moldear una lente directamente en el molde. Y, en lugar de pulir la superficie del molde, el truco podría ser tomar algo que ya esté pulido y luego usar alguna forma inteligente de darle forma ... como al vacío formando una lámina de plástico para hacer una cáscara con un interior ya pulido . superficie .. luego vierta el Sylgard.

Realmente, la idea de mecanizar un lente con CNC y luego pulirlo es casi horrible, ya que puedes comprar lentes acrílicos fundidos muy baratos. Estoy casi seguro de que puedes hacer mejores lentes con mucho menos dolor al fundir silicona. Además, puedes hacer algunas lentillas locas para aplicaciones especiales.

"Además, puedes hacer algunos lentes locos para aplicaciones especiales".

Cualquier uso de un rayo, hice una lámpara de mesa que parece una flor, using un molde para hornear pasteles con círculos concéntricos en la parte inferior (como ese: https://picclick.fr/Ancien-MOULE-A-FLAN-brioche - gâteau-de-vintage-273656827605.html) y agregando una pequeña lente lijada en el medio para difundir la luz LED. También puede hacer lentes GRANDES (si se lo puede permitir). El parabólico es interesante a la hora de aclarar macrofotografías si quieres que un foco tenga sombras fuertes.

Utilizo el ACC QSIL 216, que es aproximadamente la mitad del precio del Dow Corning aquí en Europa (y sigue siendo muy caro), el 218 es un poco más duro, pero más caro, y me encanta la vida útil de 24 horas del 216 . Rejillas de difracción, ¡gracias! Hice moldes de lentes parabólicos al vacío, sin pulir, muy rápido.

¡Eh, gente que hace-sus-propios-lentes! Si ha escrito algo, envíenos un consejo. Nos encantaría cubrir algunos métodos interesantes. (tips@hackaday.com)

Se podrían usar fresas de diamante en forma de bola para cortar lentes en vidrio. con el accesorio adecuado se pueden moler en ambos lados sin ningún problema. Lo mismo ocurre con las lentes acrílicas, solo haga un accesorio para cortarlas en ambos lados ...

Maquinista aquí. Ya lo hacen.

Hay talleres de maquinaria especializada que utilizan brocas CNC y con recubrimiento de diamante para mecanizar vidrio directamente. Tienen sistemas de mesa de vacío y otros accesorios exóticos para hacerlo.

Lo que me parece una locura es que todos están tan sorprendidos de que puedas hacer esto, ¡pero nadie aquí ha sugerido usar el mismo CNC para pulir!

Si obtiene el tipo correcto de herramientas especiales, puede pulir totalmente usando la misma ruta CNC, o al menos pulir mucho hasta allí y terminar la parte difícil. Comercialmente, hacen esto en máquinas de pulido CNC dedicadas que no son molinos, más como máquinas dedicadas de pulir y lapear, pero imagino que para fines de aficionados, podría obtener un pasador de calibre de acero, mecanizar una manga en un torno o en el husillo del molino. (usándolo como un torno vertical), coloque el pasador hasta que la presión del aire lo empuje hacia atrás con un ajuste deslizante muy apretado, y pegue una almohadilla de pulido de goma cargada con compuesto de lapeado Linde A en el extremo y vuelva a ejecutar el camino.

He hecho soportes como este para sujetar bolígrafos en molinos CNC comerciales como solía ejecutar configuraciones de mesa de vacío y tuve que trazar con precisión tablas planas con geometría de ensamblaje en un bolígrafo de punta muy fina 4 subestaciones de transformadores utilizando esta técnica, excepto colocando un bolígrafo en el terminar en lugar de una goma lapeada. La idea es que la presión de aire se autocompensa por la condición fuera de plano del artículo sobre el que lo está rastreando. Si no eres un buen maquinista, supongo que un resorte o la gravedad y una cabeza con peso también funcionan.

Ideas interesantes. Sin embargo, en lugar de hacer esta herramienta especial, ¿podría usar un cabezal de pulido como este? https://www.amazon.com/MATCC-Flannelette-Polishing-Mushroom-Stainless/dp/B01E16SA9G/ ¿Sería suficiente para eliminar las marcas de herramientas o necesitaría lijarlas primero?

¿O tal vez algo como esto sería mejor con el compuesto de pulido apropiado? https://www.amazon.com/HYCC-Multifunctional-Polishing-Accessories-Attachment/dp/B01LZAK10O/

Me gustaría ver a alguien fabricar en casa lentes Fresnel grandes y baratos para un horno solar con hardware CNC de grado hobby.

Las lentes de Fresnel son un problema completamente diferente. Con lentes esféricas o incluso asféricas, tiene una superficie lisa para suavizar y pulir, sin bordes abruptos. Con un Fresnel, debería que lijar cada cresta por separado, sin redondear las esquinas. Esto no es algo que se pueda hacer sin herramientas especializadas. Si observa cómo se fabrican los “Fresnels” de los faros, generalmente usan prismas separados, pulidos por separado y luego ensamblados. Eso, por supuesto, PUEDE hacer con equipos de grado de bricolaje, pero aún no es un asunto simple. Si está buscando algo barato, podría ser más fácil cortar mosaicos de espejo (vidrio o acrílico) en cuadrados más pequeños y montarlos en un marco impreso en 3D con todos los ángulos calculados para dirigir cada reflejo a un punto. Por supuesto, si realmente le gustaría ver a alguien hacer algo, la mejor manera es hacerlo usted mismo.

En la industria, las lentes de plástico (¿acrílico?) También se fabrican en un torno con herramientas de diamante. Estos no requieren ningún lijado ni ningún otro procesamiento posterior.

Lijar lentes no solo requiere mucho tiempo (y es aburrido de hacer) sino que también pierde precisión. Para obtener más información, comience con una búsqueda simple, por ejemplo: https://www.youtube.com/results?search_query=diamond turn lens

De hecho, estaba pensando en un torno de óptico / joyero con una herramienta cuyo eje X (si te paras frente a él) y ángulo pueden controlarrse con precisión.

Dato curioso: las herramientas de diamante monocristalino (también sabe como MCD) brindan un acabado increíble en muchos materiales no ferrosos, y si cómo hacer una herramienta de torno de carburo soldado, debería ser posible hacer su propia broca MCD.

Solía ​​ejecutar herramientas MCD cerca del comienzo de mi carrera mecanizando piezas de carburo de tungsteno sin sinterizar en verde. Usamos herramientas MCD para cualquier cosa que tuviera una geometría compleja que necesitara resistir más el desgaste. Tengo algunas de las brocas viejas de hace unos 10 años por ahí y están unidas a un vástago de carburo usando un compuesto de soldadura especial de la misma manera que las herramientas de carburo más antiguas se cocieron a un vástago de acero dulce.

Hay proveedores en línea que venden obleas pulidas MCD orientadas a grano, aunque suena loco, debería ser factible comprar las suyas propias y soldarlas en una pieza en bruto de carburo cuadrada de MSC, a 1/4 del precio de las herramientas MCD, para trabajos de pasatiempo.

Solo recuerde que a MCD no le gustan los materiales ferrosos. Se descompone a nivel molecular debido a una extraña afinidad bajo el calor para ceder átomos de carbono al hierro e inmediatamente arruina el borde. Siempre que no tenga hierro, debe ser un acabado increíble, pero tener un eje con cojinete de aire o un eje normal extremadamente bien hecho sin ningún tipo de desgaste ayuda.

Visualización FreeCAD de haces ópticos físicos 3D realistas dentro de un modelo de sistema CAD

https://www.researchgate.net/publication/305455812_FreeCAD_visualization_of_realistic_3D_physical_optics_beams_within_a_CAD_system-model

https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?t=7748

Esto es increíble. ¡Gracias por publicar!

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