免费光学零件加工技术

免费光学零件加工技术

目录

一、统研磨抛光与高速研磨抛光特点

二、准球心法和传统法比较

三、切削工序的要求

四、粗磨工序的要求

五、如何保持粗磨皿表曲率半径的精度

六、修磨皿的技巧

七、影响抛光的因素

八、抛光剂（研磨粉）的影响

九、研磨皮及选择

十、传统加工要求

十一、计算公式

十二、光圈识别与修整措施

十三、机床的选择

十四、机床的调整

十五、超声清洗原理

十六、品质异常分析步骤

十七、工艺规程的设计

序言

光学零件的加工，分为热加工、冷加工和特种加工，热加工目前多采用于光学零件的坯料备制；

冷加工是以散粒磨料或固着磨料进行锯切、粗磨、精磨、抛光和定心磨边。

特种加工仅改变抛光表面的性能，而不改变光学零件的形状和尺寸，它包括镀膜、刻度、照相和胶合等。冷加工各工序的主要任务是：

粗磨（切削）工序：是使零件具有基本准确的几何形状和尺寸。

精磨（粗磨）工序：是使零件加工到规定的尺寸和要求，作好抛光准备。

抛光（精磨）工序：是使零件表面光亮并达到要求的光学精度。

定心工序：是相对于光轴加工透镜的外圆。

胶合工序：是将不同的光学零件胶合在一起，使其达到光轴重合或按一定方向转折。

球面光学零件现行加工技术三大基本工序为：

1、范成法原理的铣磨（切削）

2、压力转移原理的高速粗磨

3、压力转移原理的高速抛光。

范成法原理的铣磨（切削），虽然加工效率较高，但其影响误差的因素较多，达到较高精度和较粗糙度较困难。压力转移原理的准球心高速粗磨和高速抛光，零件受力较均匀，加工效率也较高，但必须预先准确修整磨（模）具的面形，才能保证零件的面形精度。准确修整面形精度需要操作者的经验和技巧，而且需反复修整。

一、传统研磨与高速研磨特点

1.传统研磨

传统研磨也叫古典研磨，它是一种历史悠久的加工方法

其主要特点是：

（1）采用普通研磨机床或手工操作；

（2）要求人员技术水平较高；

（3）研磨材料多采用散砂（研磨砂）抛光沥青

（4）抛光剂是用氧化铈或氧化铁；

（5）压力用加荷重方法实现虽然这种方法效率低, 但加工精度较高所以，目前仍被采用。

2.高速研磨抛光

一般是指准球心法（或称弧线摆动法）。

其主要特点是：

（1）采用高速、高压和更有效的利用抛光模，大大提高了抛光效率

（2）压力头围绕球心做弧线摆动，工作压力始终指向球心，也是靠球模成型的。

3.范成法

准球心法对机床的精度要求较低,加工方法和传统法相近，易于实现，用的较广；范成法对机床精度及调整要求较高，目前很少采用。

二、准球心法和传统法较

1.准球心法

抛光模（或镜盘）绕镜盘（或抛光模）的曲率中心作弧线摆动，而压力方向始终对准球心，因此镜盘所承受的是恒压，给均匀抛光创造了条件。

2.传统法

是平面摆动，重压块垂直加压，其压力随摆角而变化，因而容易造成不均匀抛光。加压采用弹簧或气压方式，力比较恒定.平稳。而传统研磨抛光法用重压块加压，体积大，振动大。

三、球面研磨对镜盘的考虑

1.镜盘张角不宜过大，以便于光圈稳定，在多行的镜盘中，张角不宜大于140°；对于三块镜片一盘，若超过140°影响也不大。

2.弹性上盘能承受高速研磨中的高速高压，但镜盘必须装得正。

刚性上盘

1.胶球模轴向定位基准要符合，切削、粗磨厚度控制的基准面以及高速研磨中准球心所需要的基准面（假如镜盘装在主轴上）

2.承座（定位孔）轴线与球面法线重合、深度一致；

3.曲率半径与被粘结面曲率半径要合理

4.承座（定位孔）与胶球模轴向基准面间的相对尺寸一致，并有消气孔。

5.粘结胶程度足够；粘结面积足够；粘结温度合适。

三、对切削工序的要求

一是切削出的球面面形要规则，曲率半径要达到工艺规定的公差范围；

二是表面粗糙度要符合粗磨的要求；

三是要去除一定的余量，保证将毛坯杂质层去除干净。

如果镜片抛光后合格率降低，检查切削面的面形精度也许会找出问题的症结。

1.切削设备精度

工件轴全跳动： 3um

磨轮轴全跳动： 3um

工件轴母线精度: 1um

工件轴移动精度: 3um

工件、磨轮轴面等轴度：1um

对球面来讲，既不产生非球面度，同表面又不会产生超菊花纹和过深碎裂层。

四、粗磨工序的要求

获得合理的粗磨表面结构对精磨过是极其重要的,它直接影响着精磨效率及其加工质量。粗磨表面的性质可由宏观的和微观的表面不规则性来表示。

宏观不规则性是由磨削过程中磨具的偏差引起的,在精磨中通过选择合适的抛光模材料能大大减少这种宏观不规则性。

微观不规则性是由玻璃磨削的本质决定的。

1.表面结构对精磨过程的影响

玻璃磨削后留下凹凸层和裂纹层，抛光工序的效率就取决于这两层的性质。一般的错误概念是认为抛光时粗磨表面的凹凸层越小越好，这是忽略了粗磨表面的微观结构对抛光过程的作用。抛光模，特别是热固性塑料模，在抛光过程中易于钝化而失去抛光能力。而凹凸层有利于减少或消除这种钝化现象。

抛光过程基本上可分成两个阶段，第一阶段去除凹凸层，第二阶段去除裂纹层。

第一阶段开始时，抛光模和玻璃的凹凸层顶峰接触，压强很大，而凹谷为抛光液进入整个表面又提供了良好的条件，因此抛光十分迅速。随着抛光过程的继续，接触面积增大，压强减小，抛光液的附着能力降低，使抛光过程减慢。

当抛光面达到裂纹层时，玻璃表面同抛光模表面全部接触，抛光过程趋于稳定缓慢，而抛光模开始钝化，抛光继续，钝化加剧，抛光效率进一步下降。钝化程度随过程的持续时间而定，而持续时间直接决定于裂纹层的深度。

这个凹凸层厚度的最佳值主要由抛光模材料的性质，以及与这个材料配合使用的抛光剂而定，其他因素还有主轴转速、压力和抛光液的进入能力等。

采用不同的粗磨方法，或者在同一方法中随磨具的钝化程度、冷却的润滑状态不同，所得的裂纹层也不同。实践证明，用钝化了的金刚石磨具加工的工件，虽然凹凸层较小，但裂纹层却很深。