平面双面研磨抛光

平面双面研磨抛光
学校名称：重庆职业技术学院
院系名称：电子工程系
学生学号：20042348
平面双面研磨抛光
学科、专业：光电技术应用
学生姓名：李士全
指导老师姓名：王君
重庆职业技术学院电子工程系
摘要
光学加工中，抛光就是研磨，是精磨以后的主要工序。

工件在精磨之后，虽然具有一定的光滑和规则的表面形状，但它还不完全透明而且表面形状也不是所要求的，需要经过抛光才能成为所要求的抛光表面。

研磨抛光是获得光学表面的最主要的工序。

平面双面研磨抛光顾名思义就是对大量平面零件上下两个表面同时加工进行高速抛光。

抛光中主要的是对磨盘的修正（修盘）、工艺参数、抛光液的浓度、PH值、机器的清洗等系列的掌握和理解。

抛光是零件加工中的最后工序，质量的要求很高，面对划痕、麻点、破边等系列的问题都有他的解决方法。

光学玻璃在抛光过程中及抛光下盘以后的腐蚀问题,长期以来一直影响着这些光学玻璃零件的加工质量和生产效率。

例如对化学稳定性差的光学玻璃抛光液中,添加适当的ｐＨ值调节剂，减少了一系列化学稳定性差的光学玻璃在抛光过程中的腐蚀问题,显著提高了抛光表面质量和合格率,并进一步提高了光学玻璃零件加工的效率和效益及其工艺技术水平。

在科技领先的现在，具有丰富的理论知识、实践经验、可操作技术才能进一步提高了光学冷加工的效率和效益及其工艺技术水平，在光学以后的发展进步中才有立足之地,。

关键词：修盘、PH值、疵病
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平面双面研磨抛光
目录
引言 (1)
一、抛光的基础 (2)
二、平面双面抛光 (3)
三、抛光常见问题及处理方法 (7)
四、总结 (11)
参考文献 (11)
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引言
如今我们不难发现，军用武器系统中几乎都装备有各种各样的光电传感器件，而在这些光电传感器件中，或多或少都采用了各种样式的光学零件。

从美国陆军所作的一项调查报告的材料中我们知道，1980~1990年美国军用激光和红外热成像产品所需要的各种光学零件就有114.77万块，其中球面光学零件为63.59万块，非球面光学零件为23.46万块，平面光学零件为18.1万块，多面体扫瞄镜为9.62万块。

拿M1坦克为例，其大约使用了90块透镜、30块棱镜以及各种反射镜、窗口和激光元件。

又如一具小小的AN/A VS-6飞行员夜视眼镜就采用了9块非球面光学零件和2块球面光学零件。

从70年代开始，以红外热成像和高能激光为代表的军用光学技术迅速发展。

军用光学系统不但要求成像质量好，而且要求体积小、重量轻、结构简单。

这对光学加工行业是一个严峻考验。

为了跟上时代发展的步伐，设计和制作出质地优良的光学成像系统，光学零件加工行业于70年代开展了大规模技术革命和创新活动，研究开发出许多新的光学零件加工方法，如非球面光学零件的加工法。

近10多年来，新的光学零件加工技术得到进一步地推广和普及。

目前,国外较为普遍采用的光学零件加工技术主要有: 计算机数控单点金刚石车削技术、光学玻璃透镜模压成型技术、光学塑料成型技术、计算机数控研磨和抛光技术、环氧树脂复制技术、电铸成型技术……以及传统的研磨抛光技等。

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一抛光的基础
（一）抛光机理
现在的抛光可归纳为三种理论：机械磨削理论、化学作用理论、表面流动理论。

三种理论在不同程度上都有一定的正确性。

1.机械磨削理论
抛光是研磨的继续，抛光与研磨的本质是相同的，都是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面进行微小切削作用的结果。

但由于抛光是用较细颗粒的抛光剂，所以微小切削作用可以在分子大小范围内进行。

由于抛光模与工件表面相当吻合，因此抛光时切向力特别大，从而使玻璃表面凸凹的微痕结构被切削掉，逐渐形成光滑的表面。

2.化学作用理论
抛光过程是在玻璃表面、抛光剂、抛光模和水的作用下，发生的错综复杂的化学过程。

主要是玻璃表面发生的水解过程。

3.表面流动理论
玻璃表面由于高压和相对运动，摩擦生热致使表面产生塑性流动，凸起的部分将凹陷填平，形成光滑的抛光表面。

这种理论的试验依据是：抛光表面用金刚石划成图案，然后抛掉，再用酸腐蚀，结果看到划痕再现。

另一试验发现，由抛去厚度计算的抛去重量比实测的大得多，于是认为抛去的玻璃填到表面凸凹层的谷部。

由此说明抛光过程是流动作用的覆盖，但这与工件抛光后有重量减轻的事实相矛盾，另外，软化点的玻璃，抛光速率低，这也可以说明这种理论的正确性，但它不适用ZK9和所有硼酸玻璃。

综上所述，抛光过程是极其复杂的，至今没有得出完善而统一的结论。

但是普遍承认的观点是：机械磨削作用是基本的，化学作用是重要的，至于表面流动理论也可能存在。

（二）光圈的识别与度量
1、什么是光圈？
被检查镜片表面面形与标准曲率半径的原器面形有偏差时，它们之间含形成对称的契形空气间隙，从而形成等厚干涉条纹，有日光照射下可见到彩色光环（此时空气隙，呈环形对称），这种彩色的光环称为光圈，我们通常观察光圈数（即面本数）以红色光带为准。

2、光圈的识别
1）周边加压法
低光圈当空气隙减小时，条纹从边缘向中心移动
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高光圈当空气隙减小时，条纹从中心向边缘移动
2）色序法
当光圈数N>1,白光照明。

低光圈从中心向到边缘移动的颜色序列为“蓝红黄”
高光圈从中心向到边缘移动的颜色序列为“黄红蓝”
3）一则加压法
当光圈数N>1，
低光圈条纹弯曲凹向背着加压点
高光圈条纹弯曲凹向朝着加压点
3、光圈的度量
1）当光圈数N>1时
以有效检验范围内直径方向最多条纹数的一半来度量
2）当光圈数N<1时
①单色光照明时，以通过直径方向上干涉条纹的弯曲量h相对于条纹
的间距的比值来度量，光圈数N为：
N=h/H
②用白光照明低光圈的翘边和塌边
（三）象散偏差的判断
在样板的相互垂方向上作周边加压或一侧加压，当N>1光圈呈椭圆形，当N<1时，两垂直方向上的条纹弯曲度不同，则有象散偏差。

1、局部偏差的判断
当一则加压时
中心低条纹中心部位弯曲凹向背着加压点
中心高条纹中心部位弯曲凹向朝着加压点
塌边条纹边缘部位塌向加压点
翘边条纹边缘部位翘高加压点
2、局部偏着的度量
1）中心局部偏差它包括低光圈的中心低和中心高
2）边缘局部偏差它包括低光圈的翘边和塌边
3）中心及边缘均有局部偏差它是几种偏差的集合
二平面双面抛光
平面双面抛光顾名思义就是对大量平面零件上下两个表面同时加工进行高速抛光。

使用加工机器：9B、16S、6B等双面抛光机。

以9B为例：技术参数：1.加工产品最大尺寸：φ150mm
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2.加工产品最小肉厚：0.2mm
3.油轮使用数量：5pcs
开机条件：1.测酸碱度ph值：5~6.6
2.测抛光粉浓度：1.025~1.035
3.检查并打扫机台清洁卫生
4.检查并打扫环境清洁卫生
5.检查擦拭布清洁卫生
6.同盘零件厚度小于或等于0.01
7.检查精磨来料的干净程度是否符合要求
8.满足上述条件方可开机加工零件，否则不能开机加工。

（一）抛光前的准备
1.选料
在精磨加工完工件中，难免由于各种原因导致粗磨完工件或精磨完工肉厚过大在没经过确认真正精磨完工而混入精磨完工件之中。

由于同盘之零件厚度差必须小于或等于0.01mm，零件肉厚个别过于偏大致使磨盘挂盘，因此，我们要把肉厚偏大的零件用专用的在一定尺寸限制的卡规挑选出来的过程称为选料（或卡料）。

精磨完工件来料用专用零件流转盒装放在制定位置中，点检来料数量干净程度是否符合要求把同肉厚的零件放在一起且不可放置太高以免误撞打坏零件。

卡料：首先，左手轻扶零件以免零件晃动；然后，右手用卡规从零件一侧穿过零件。

卡料时不要速度太快眼要准、手要稳且用力不要太大防止卡规卡破零件表面和柱面，影响零件抛光质量良品率。

选料是抛光工序的首要环节，选料选的准直接影响抛光的产量和质量。

2.洗机和修盘
双面抛光机长时间的使用导致机器中和抛光膜层上残留大量的抛光残渣，同时抛光膜变形零件面本数太多和亚斯不良。

因此，开机之前首先要洗机修盘。

修盘：首先，将三个金刚石修磨盘按标注方向朝上均匀的摆放在抛光盘下磨盘上（摆放前注意内外齿圈上是否有堆积的干抛光粉，若有必须先除掉这些抛光粉以后方可摆放金刚石修磨盘）。

然后关掉冷却液，开机让修磨盘空转几圈，观察三个修磨盘上下表面是否完全与抛光模贴合，若贴合良好停机放下上模板打开冷却液开关，开机进行修盘：
1）抛光盘若边缘高中间低：正转
2）抛光盘若边缘低中间高：反转
3）平模修毛：两正一反（修模正反圈数，以保证模盘表面平整为度）。

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注：修模时间以模具修到位为度，时间越短越好。

洗机：修盘结束后，取出修磨盘放上洗机专用毛刷。

关掉冷却液连接水管开机转3-5分钟取出毛刷用手摸洗上下磨盘无其它即可，清洗下磨盘是使之转到高速用水管冲洗机器。

3.过滤抛光液
抛光液经长期使用含很多的赃物一定要过滤从新配制，因为这关系到零件抛光的质量和效果。

抛光液的浓度在抛光过程中会发生变化，有时浓度反而高了，这是因为液体蒸发的缘故，也可能随着抛光时间的推延，玻璃粉也参与在抛光液中间促使抛光液的浓度变高。

为了控制抛光液的浓度，我们的工艺是每一周期（如4小时）添加配比好的新鲜抛光液，以控制抛光液的浓度相对稳定。

另外，每天上班前将储液桶内上面1/3的抛光液用胶管吸掉，再倒入新鲜的配比的抛光液。

（二）抛光
1.上盘
1）将5个行星轮清洗干警均匀的摆放在下磨盘上，不要打开抛光液，开机样行星轮在磨盘上空转几圈，确认行星轮运行正常。

关机，将
精磨来料用水漂洗一下防止残留金刚砂和其它物质影响抛光质量。

将不同的零件按所规定的数量在行星轮中装好零件（装零件时每只
手只能拿1-2个零件不要为了追加产量节省时间拿太多，会使零件
相互碰撞产生破裂等不必要的影响质量）。

开机，让行星轮和零件
在磨盘上空转几圈，以确认行星轮中零件被正确安装。

2）用干净的手（或毛刷）将上磨盘摸（或刷）一遍，确认上磨盘无零件或其它存在。

3）降下上磨盘至零件上表面，观察上下模合缝隙宽度是否均匀。

完成上述工作后，打开抛光液控制开关并调节到合适的大小，开机加工
零件。

2.抛光
根据加工零件的各项要求设置要加工的时间和压力，第一次打时间不一次打太多防止万一零件光圈和压斯不良。

由于抛光液在加工过程中转变，同尺寸的零件上一盘时间一般多加200左右具体以实际情况而定。

工艺参数:
1)抛光波浓度及pH值
抛光时常选用一定浓度的抛光液，浓度太高时，虽然增加去除率，提高效率，但容易造成塌边。

抛光液的酸碱度(pH值)也会影响表面精度。

pH 值对一定精度的微晶玻璃(Zerodur)面形及粗糙度有影响，对白宝石影响不太明显：浓度与的综合作用在抛光中亦不可忽略。

抛光中应根据不同材料
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8 表面化学特性来调节抛光波的pH 值。

2)转速
抛光时，上下主轴的转速范围为0━60rpm ，对抛光精度影响不大。

应根据机床的实际情况来选择之。

当转速高时，由于离心力的作用使得抛光液甩向液罩，有必要加一挡板，使抛光液流向工件，使抛光更充分。

3)抛光时间
在抛光液浓度、转速、 pH 值不变条件下，表面粗糙度值、平面度随着时间的延长降低，是锡盘通过磨料对工件表面修正的过程。

抛光初始，工件与锡盘接触面积小，压强大，去除率高。

随着时间延长，面形、粗糙度精度终将趋于某一稳定值，此时对各种因素己变得很敏感。

由此可见，适当增加抛光时间是必要的，有必要找到效率与精度的最佳结合点参数。

另外，洁净环境、恒温是必需的。

洁净环境，以防止灰尘落入划伤表面;恒温保证机器精度稳定。

例如LW0026工艺图如下：
3.上盘
1)
，将上磨盘开始微量上升，并感觉松动时用手掰开两边挡铁，轻轻转动上磨盘。

再将上模提升至距离下模5～10毫米高度，轻轻敲击上模，然后将绿塑料托盘插入到上模下面，。

提升上模至可观察高度。

将上模板上面吸附的零件轻轻取下。

2)用干净的手（或毛刷）将上盘摸（刷）一遍，确认上盘无零件存在。

4）取零件时零件流转盒底面一定要干净，防止将赃物带入机床内影响
下盘质量。

5）抛光完工的零件要在清水中洗干净，并泡在水中严防残留抛光粉留
在柱面上。

4.送检
零件抛光必须达到要求方可下盘。

要求如下：
1）每盘零件按总数的10%送检
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2）不良数占送检数的10%不能下盘
3）光圈数：±7本、4/盘；压斯：±2本、4/盘
4）完品厚度：3.40±0.03 4/盘
三抛光常见问题及处理方法
（一）常见疵病产生原因及克服方法
1.划痕:
产生原因
1)抛光粉粒度不均匀或混有大颗粒机械杂质
2)工房环境不洁净
3)抛光材料(抛光胶或聚胺脂及粘贴胶等)不洁
4)擦布不洁及操作者带入灰尘
5)精细磨遗留划痕未抛掉或清洗不彻底
6)检查光圈工件或样板不干净、方法不当
7)抛光材料(抛光胶或聚胺脂)偏硬、使用时间长表面起硬壳或边缘有干硬堆积物
8)抛光模与镜盘不吻合
9)辅助工序（下盘、清洗、周转等）造成
克服方法
1)选用粒度均匀和与玻璃材料对应抛光粉
2)做好“5S”工作
3)保管好所需用品
4)擦布清洗保管及操作者穿戴好工作服和帽子
5)应自检
6)正确使用样板
7)选用合适抛光材料(抛光胶或聚胺脂)，周期更换，对改或修刮抛光模
8)对改或修刮、重新制作抛光模
9)按各辅助工序操作规程加工
2.麻点：
产生原因
1) 精细磨、抛光时间不够
2) 精细磨面立不均匀或中间与边缘相差大
3)有粗划痕抛断后的残迹
4)方形或长方形细磨后塌角
5)零件在镜盘上由于加工造成走动
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6) 精细磨面形误差太大,尤其是偏高,易造成边缘抛光不充分
7) 抛光模加工时间过长或抛光液使用时间长而影响抛光效率
克服方法
1) 精细磨应除去上道粗砂眼, 抛光时间应足够
2) 精细磨光圈匹配得当,应从边缘向中间加工
3)发现后应作出标识单独摆放或重抛
4)用开槽平模细模、添加砂要均匀
5)选用适当的粘结胶，控制工序温度和镜盘忽冷忽热, 粘结胶厚度应符合标准
6)精细磨各道光圈匹配应严格按工艺操作指导卡操作
7)更换抛光皮及抛光液的各项指标(比重、PH值等)周期性管理
3.印迹
1)抛光模与镜盘吻合不好出现油斑痕迹
2)玻璃化学稳定性不好
3)水珠、抛光液、口水沫等未及时擦拭干净，印子多产生于化学稳定性较差的玻璃,添加剂的作用主要是在稳定抛光液PH值的同时也增加了镜片表面残留的一些憎水性物质,增强镜片的耐水性.除添加剂外还应尽量减少加工过程中热量的产出.
克服方法
1)选用合适的抛光胶,修刮或对改(聚胺脂)抛光模使之吻合
2)抛光中产生的印迹可以选用适当的添加剂;而完工后产生的印迹可以保护漆
3）避免对着工件讲话,如下盘擦不干,应擦净,对化学稳定性不好玻璃还应烘干
4.光圈变形
1)粘结胶粘结力不适
2)光圈未稳定既下盘
3)刚性盘加工时,刚盘使用时间较长未检测(沉孔脏或变形)
4)刚性盘加工时被加工工件外圆偏大,上盘方法不当等
克服方法
1)光圈变形主要发生在较薄的零件或不规则的零件,应采用适当的上盘方法
2)应按工件大小给予一定的光圈稳定时间
3)刚盘定期进行检测和修正
4）严格按工艺和上盘操作规程加工
5. 零件抛不亮有灰尘
1)抛光液浓度太小
2)机器转达速太慢
3)抛光液不够
克服方法
1)增抛光液浓度15.16.17
2)加快转速
3)增加抛光时间
6. 破边
1)加工前已有破边
2)转速太高
3)模具面形不平整
克服方法
1)上盘时加强自检杜绝不良品流入抛光。

2)对倒角小于0.3零件转速一定要选中。

3)重新修整模具面形
（二）粘抛光模的方法和注意事项
1、方法
1.刷胶时必须用带齿的专用刮板，胶要刮得厚薄均匀，班长对此过程必须进行监控和确认。

2.刷胶之前把胶摇动（3-4）分，必须上下方向摇不允许前后左右摇。

3.胶晾干的时间以手背触摸胶面刚好不粘手为准。

4.要远离潮湿环境（严禁在抛光房粘膜子）。

5.刷胶不均匀时用丙酮或汽油抹掉后重新刷胶。

不得在原胶层上补刷。

6.粘抛光皮时单向粘，边粘边锤，用锤锤抛光面全部，重锤内外边缘。

7.用按模板，找出气泡，用针刺穿放气，然后再锤。

8.修边用新刀片，与膜板成45度修掉多余的抛光皮。

9.上机压模3～4小时（中间夹塑料纸，防止水汽进入胶面）。

2、注意：
1）擦洗金属基板时（特别是上模板）不允许倒汽油或丙酮在上面泡洗，应该用专用的毛巾或擦布蘸上汽油或丙酮进行擦拭。

以免汽油或丙酮流进水孔里影响抛光皮的粘结牢固度。

擦完后应用汽枪吹干每一个水孔。

2）胶用完后必须即封盖。

以免胶的溶剂挥发使胶变稠变质，影响下次使用。

3）打盘后补模时破损口周围要扩创到不脱胶部位再补（所有脱皮的要全部撕下来）
（三）研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响
光学玻璃在抛光过程中及抛光下盘以后的腐蚀问题,长期以来一直影响着这些光学玻璃零件的加工质量和生产效率。

在这些化学稳定性差的光学玻璃抛光液中,添加适当的ｐＨ值调节剂，减少一系列化学稳定性差的光学玻璃在抛光过程中的腐蚀问题,显著提高了抛光表面质量和合格率,并进一步提高了光学玻璃零件加工的效率和效益及其工艺技术水平。

1）光学玻璃腐蚀是伴随着光学玻璃抛光及抛光下盘以后的全过程,它受抛光粉及抛光用水的酸碱度以及抛光液使用时间延续趋于呈碱性及周围环境中潮湿空气、酸性气体等因素影响而产生的一种化学腐蚀。

对光学玻璃在抛光过程中产生腐蚀问题采取积极的防护措施:即在抛光液中添加适当的ｐＨ值调节剂和表面稳定剂,为光学玻璃抛光创造一个良好的工艺条件;再在抛光下盘以后,采取若干防护措施,提高化学稳定性差的光学玻璃防腐蚀的可*性,基本上可解决与光学玻璃加工相伴而行的化学腐蚀问题,取得较好的效果。

2）光学玻璃腐蚀及其表象光学玻璃的耐水性及耐周围环境酸、碱等不同介质的侵蚀,主要取决于光学玻璃化学稳定性,这与不同光学玻璃组成结构及ＳｉＯ2的含量有关。

但在光学玻璃抛光过程中的腐蚀,更直接原因则是受抛光液的酸、碱性的影响;抛光下盘以后,则是受周围潮湿空气及带酸性气体等因素的影响。

3）光学玻璃在抛光过程中的防护措施来说,光学玻璃受腐蚀的程度,可以归结为:光学玻璃的组成结构,构成玻璃材料本身的化学稳定性及当时所处的环境,即接触的水、酸、碱等介质这两个主要因素。

在加工过程中改善其外部条件才是可行的。

在抛光过程中由于抛光液的酸碱性或抛光液使用时间的延续抛光液呈碱性等情况,都是可能的。

依照光学玻璃在抛光过程的化学作用的基本观点,认为抛光液的ｐＨ值呈现弱酸性和中性对玻璃的腐蚀甚小,有利于提高抛光速率和表面粗糙度;但随着抛光过程的延续,抛光液连续使用时间过长,其抛光液的ｐＨ值呈上升趋势,即呈现碱性。

这是因为玻璃中的碱金属或碱土金属离子不断溶入抛光液。

高速抛光的抛光液循环使用比较明显。

即使古典法抛光、用毛笔蘸点抛光液后的残液不断带进抛光液中,其抛光液的ｐＨ值也是上升趋势。

抛光液ｐＨ值的变化,特别是抛光液ｐＨ值的升高对玻璃抛光是十分不利的。

实际生产中通常选用的抛光液ｐＨ值在6～7之间,有利于玻璃的水解,有较高的抛光速率;但也因光学玻璃的材质而有所不同。

因此,选择合适的抛光液添加剂,使抛光液的ｐＨ值在较长时间里维持在适当的范围内,以保证光学玻璃抛光的正常进行是防止光学玻璃在抛光过程中受腐蚀的一个重要措施。

为了保证光学零件抛光表
面的质量,对那些耐酸性差的光学玻璃,把抛光液的ｐＨ值调节在7～8之间。

4）光学玻璃抛光下盘后的处理玻璃对水的亲和力大,表面吸湿性强,最容易吸收的便是水。

特别是刚刚抛光下盘后的光学玻璃表面留有不饱和化学键,具有很高的活性,极易吸收水份并与之发生反应。

四总结：
通过在外一个学期的工作实习，让我们把片面的书本知识转变成实际的技术性的知识自己知道是多麽寥寥无几，能够让我们在工厂里面利用自己所学和通过实践不断的积累知识，达到工作另一个的界面。

让我受益匪浅。

令我懂得了平面双面研磨抛光的整个流程及其加工方法中所蕴涵的技术丰富，经过这短暂紧张有序的煅练，我感觉自已工作技能上了一个崭新台阶，做每一项工作都有了明确的计划和步骤，行动有了方向，工作有了目标，心中真正有了底！基本做到了忙而不乱，紧而不散，条理清楚，事事分明，从根本上摆脱了过去只顾埋头苦干，不知总结经验的现象。

在当今技术站主要地位的二十一世纪，我们应该努力提高自身技术创新技术，才能在未来的世界站有自己的一席之地。

参考文献
(1) 蔡立、田守信编，《光学零件冷加工技术》，国防工业出版社，1981年2月。

(2) 北京工业学院，“光学玻璃抛光机理”摘自《光学零件高速抛光会议资料选编》第五机械工业部综合所，1973年9月。

(3) 邬烈恭、陈文龙、卢权康，“添加剂在高速抛光中的作用”
《光学工艺》，1976年第四期。

（4）蔡立等，“抛光液酸碱度对玻璃表面腐蚀的影响及pH值控制问题的研究”，全国光学冷加工学术交流会，1984年10。