光学冷加工基础知识教育资料

• 无色光学玻璃类型
根据色散系数ν d的大小，无色光学玻璃分二大类18种类别： 冕牌玻璃 ν d＞50 火石玻璃 ν d＜50
• 冕牌与火石玻璃性能特征比较
冕牌玻璃K（Pb＜3%） 折射率低（nd=1.50~1.55） 色散大 (νd=55~62) 性硬、质轻、透明度好 火石玻璃F（Pb＞3%） 折射率高（nd=1.58~1.95） 色散小 (νd=23~50) 性软、质重、带黄绿色
分类：单片研磨、多片研磨；低速研磨、高速研磨。
砂挂完品
加工第一面
加工第二面
研磨完品
7.芯取工程简介
光学零件芯取：
目的：校正偏心、外圆尺寸符合装配要求。 定义：校正偏心的过程即为定心。是把透镜二个球面的球心调 整到磨边机主轴线上，使得磨边时透镜是绕自身二个球 心连线旋转，则用砂轮磨削出的外圆柱面几何轴和光轴 一致。 芯取的实质是把透镜的几何轴固定到光轴上。
芯取加工对象：
零件的中心偏（C）、外圆直径（D）、深度、跳动、倒角
定心方法：
光学定心法、机械定心法
重点管理项目
主轴精度 切削液 砂轮选择/调整
光学零件材料简介
• 光学玻璃的构成：
光学玻璃是由硅（Si）、硼（B）、磷（P）、铅（Pb）、钾（K）、钠 （Na）、钡（Ba）、砷（As）、铝（Al）等多种氧化物在高温下形成复 杂盐熔体，经过过冷而得到各向同性的无定形物体。 硅酸盐玻璃：以二氧化硅（SiO2）为主要成分 硼酸盐玻璃：以三氧化二硼（B2O3）为主要成分 磷酸盐玻璃：以五氧化二磷（P2O5）为主要成分
上治具 钻石粒
镜片
各工程特点: CG→砂挂第1道（半精加工）→ 砂挂第2道（精加工）→研磨（抛光）。 重点管理项目
砂挂液PH 砂挂丸片 合皿
品质保证项目
检查方式方法
检查工具
手提式百分表 样板、测环 目视
皿基座
中心厚度 抽检（自检、巡检、提检） 光圈/△h 抽检（自检、巡检、提检） 外观（划痕、砂目等） 抽检（自检、巡检、提检）
(6.62) (3.94) R0.3
0.007 A B
?39.7±0.005
R1=+79.48
R2=+38.1
B
0 4.82-0.02
A
注： 1.8±0.05 1、 R1面镀多层膜镀膜规格如下： R<0.5 % at 400-600nm R<1.0 % at 700 nm R2面镀AL2O3,λ O=500±30nm R1面欠膜自外径起0.5以内可 R2面镀全膜（平面部膜附可） 2、偏心检测基准：A+B/透过式50秒;并A+B测R1面跳动0.007; 3、面精度要求R1/R2：分散、椭圆R1面为0.5本 ，R2面为1本； 中高、中落、塌边、翘边R1面为0.5本 ，R2面为1本； 塌边、翅边、中高、中落必须中心拉直测定 4、外观要求：佳能D级;详细见检查作业标准书; 5、裂边要求： R1、R2面：0.2 6、一般公差：±0.1，角度公差：±1° 7、椭圆、锥度必须在外径公差内 8、部品中禁止使用ROHS及CSE04011禁止物质
• • • • • 光圈数 ：N； 局部光圈数 ：△N； 中心偏差 ： C； 原器精度 ：△R； 表面疵病(外观)等级： B
光学零件概述
• 光学面形精度（N、 △N）标示：
N---光圈符号
N(-3)
+3 -3
表示被检球面和样板（原器）标准面R值存在偏差时，所允许 出现的最大干涉条纹环数（牛顿环本数）。 以546nm的单色光为基准。 例：当N=-3时，如上述标示则公差范围为：0～－６本！ 当N=3时, 则如上述标示公差范围为:+6～－６本！ 当N=+3时, 则如上述标示公差范围为:+6～0本！
△N---局部光圈（亚斯）
表示上述干涉条纹的不规则程度（牛顿环之局部变形 量）， 表征光学表面存在的凹坑、凸起、折断等缺陷。
N 和△N 为光学表面的面形精度指标，通过垂直于被检 面方向观察获得，也可用激光干涉仪检测。 设计时一般取： △N=(0.1～0.5)N
光学零件概述
• 光学表面疵病（B）标示：
1．韩国时代机（CG2.0） 2. 台湾勇溢（单片机器）/（成盘加工机器）
加 工 流 程：
硝材
加工第一面
加工第二面
荒摺完品
荒折工程简介
• 荒折加工原理（球面荒折原理）：
1.球面荒折俗称CG，即为球面创成之意。如图：
5.砂挂工程简介
• 砂挂工程定义：
镜片加工流程：荒折→砂挂→研磨 砂挂工程处于中间工序；相当于机械加工中的半精加工。 定义：对于来料之CG完品，切除其裂层，且达至规定之表面粗糙度 （外观）和面形误差（光圈N）、以及中心厚度（T）。
光学零件概述
• 光学零件按结构和工艺特点可分为： 透镜 棱镜 反射镜 分划元件 平板元件 光楔等
光学零件概述
• 透镜：
由两个折射曲面或一个曲面和一 个平面所围成的透射体。 作用：改变光线在光路中的运行方向， 使光线产生会聚或发散效果
光学零件概述
• 按作用功能可分为:正透镜与负透镜(见后) • 按表面几何形状可分为
B—表面疵病符号，只有光学表面用，表示光学表面存在的划 伤、擦痕、破点、麻点、破口等缺陷。 通常也称外观，国内外大部分使用美国军标，也有用德国标 准的。 外观的检查均是靠目视在特定环境及光源下进行判断。
光学零件材料简介
• 无色光学玻璃
行业内使用最多，光学常数是最主要的性能指标，也是分类及定牌号 的主要依据。
记号 日 期 1 2 3 4 5 6 7
08-6-19
订 误记
正
内
容
(?37.1)
R1 +79.48 ?38.5 见注1 见注1 -2±2 见注3
担 当确 认
胡海涛
材 质
n d υ d f Z系数 光学偏心 磨耗度
NBFD15
1.80610±50 33.3±0.3 -92.486 0.116 见注2 100
光学零件材料简介
• 环保玻璃
由于健康、环保的要求，欧美已禁止使用含Pb、As的玻璃，从而产 生出了许多环保玻璃，环保玻璃在光学常数上完全可达到上述含Pb、As 的玻璃，而且各类物理化学性能指标应符合标准。
• 无色光学玻璃的质量指标
七项指标：
→ nd、νd与标准的允许差值 → nd和νd在同一批玻璃中的一致性 → 光学均匀性 → 应力双折射 → 光吸收系数 → 条纹度 → 气泡度
硝材
荒摺
砂挂
研磨
芯取
镀膜
粘合
涂墨
镜片加工流程(备料)
• 备料：
在加工光学零件时，需要为光 学零件预备加工所用的材料， 粗平图 常称为毛坯料，硝材。
C0.3 C0.3
型料图
C0.4 C0.4
毛 坯 料
板料 条料 粗平料 型料
R1=∞
R2=∞
R1=+83
R2=+36
?40.9-0.03 -0.38
4.荒折工程简介
完品图
作成日期 2008年05月21日
凤凰光学(上海)有限公司
光学零件概述
• 光学零件技术条件（透镜为例）
透镜形状和结构参数：
• • • • 曲率半径R、曲率中心位置； 透镜中心厚度d、边缘厚度t； 外圆直径D、有效孔径DO； 倒角的位置、角度和宽度。
光学零件概述
五项透镜加工精度及表面质量技术条件：
• 透镜图面的表示一般以镜片的光轴为中心的全部面为
制图标准，如：球面之曲率半径值表示：若曲率中心 在图面之右侧，R值即记入（+），反之为（－）值，
R绝对值大之为S面，反之为D面，
右图的曲率半 径也可标示为： R1=+43.4526 R2= -43.4526 平面标:∞/PL
B0 .3 (4 5° )
双凸透镜
双凹透镜
平凸透镜
平凹透镜
弯月透镜
光学零件概述
90度 180度
棱镜：由两个或两个以上相交的折射或反射 平面所组成的透射体。
作用：分光或使光线转折作用 根据棱镜的结构和工艺特点，可分成多种类 型。 棱镜举例:直角棱镜、等腰棱镜、斜方棱镜、 五棱镜、直角屋脊棱镜、等腰屋脊棱镜等
光学零件概述
• 透镜图样
加 工 流 程：
荒摺完品
加工第一面
加工第二面
砂挂完品
砂挂工程简介
• 砂挂加工原理： 串棒
设备底座马达带动主轴（砂挂皿） 转动：1000～ 3000min-1；摆动马达带 动工件轴(治具内镜片)左右摆动(或前 后)、治具+镜片因摩擦力产生之自身转 动，加以压力使镜片被砂挂皿切削，从 而三者运动之复合即为球芯运动，加工 出镜片表面（或球形之一部份）。
硝材外径
面
别
R2 +38.1 1 ?36.1 见注1 见注1 -2±3 见注3
公称R值
光线有效径 镀膜有效径
镀 N
膜
ΔN 化学特性
?40.9-0.03 -0.38
耐酸性1 耐碱性1 耐水性 1
承 认
审
核 检
图 制
图
社内版次 客户版次 外观等级
第1版
机 种 部 番
YN1
YN1-9491
图面名称： 见注4
•
砂挂的目的：
保证零件达到抛光前所需要的尺寸精度、表面粗糙度及面形 精度.
•
•
磨削工具：
砂挂皿
砂挂机器：砂挂机
主要有：下摆机、SSP、上摆机 LF机、
砂挂工程简介
• 砂挂方法分：
散粒磨料砂挂（细磨） 金刚石丸片砂挂（高速砂挂）
• 高速砂挂类型：
成型法：准球心、用成形模具加工。 特点：零件表面的形状和精度是依靠磨具的形状与 精度来保证的；
• 从硝材投入到镜片完成主要工程： 备料(硝材) 前 荒折(CG) 工 砂挂 程 研磨 芯取 镀膜 后 工 粘合 程 涂墨 QA检查
3.镜片加工流程
内部加工流程：（前工程） 加工组别有:单片、多片 由于设备的加工范围和镜片的 特性，大流程有分： * CG →砂挂D→研磨D→多片S * CG →多片S→砂挂D→研磨D * CG →多片S→多片D * CG →砂挂S→研磨S →砂挂D→研磨D
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光学冷加工基础知识新人教育资料
光学基础知识讲解目录
1. 光学零件（镜片）概述 2. 光学镜片材料介绍 3. 镜片加工流程 4. 荒折工程简介 5. 砂挂工程简介 6. 研磨工程简介 7. 芯取工程简介 8. 镀膜工程简介 9. 粘合工程简介 10. 涂墨工程简介 11. 光学基础知识 12. QA检查
光学零件概述
• 光学偏心（C）
C——中心偏差： 光轴与镜片几何轴之偏差，也常用角度表 示ε; 光轴:两轴面中心的连线称为光轴; 偏心的存在会使系统产生慧差、象散的象差 透镜存在偏心时，透镜的边缘厚度也有差异 （边厚差△t）。 △t=D*C/[f′*（n-1）] 加工中通过定心磨边保证偏心。
• 光学玻璃的熔炼过程：
配料→硅酸盐形成（800℃-900℃）→玻璃形成（1000℃-1250℃） →澄清→均匀化（1400℃-1500℃）→冷却（200℃-300℃）→成型 →退火→型料 * 澄清目的：消除气泡 * 均匀化目的：去除条纹 * 退火目的：消除内应力和校正光性 （再次加热到400-600摄氏度)
光学零件材料简介
• 无色光学玻璃的工艺性
工艺性指的是玻璃可加工性的好坏、直接影响加工精度、效率及成 本。 1、工艺性取决于玻璃的理化特性，受玻璃的内部结构制约。 玻璃内部各类氧化物含量百分比不同，表现出的工艺性也不 同。 2、工艺性具体指标： * 化学稳定性： 玻璃抵抗水溶液、潮湿空气及其它侵蚀介质如酸、碱、盐等破坏 的能力。 * 机械性质： → 比重 → 脆性 → 抗拉、抗压强度 → 硬度（超软FCD1/超硬S-LAL14）
f
εBiblioteka Baidu
一般有光学定心及机械定心二种方式
光学零件概述
• 镀膜：
光学零件表面一般都要镀膜，镀膜要求依光学设计进行 薄膜分类：增透膜、反光膜、分光膜、滤光膜、保护膜等等 按结构分单层、多层 大多数零件都是镀增透膜，主要参数是：
中心波长λ0、反射率R、透过率T 若为多层膜须有透过率要求的曲率线图——分光曲线
• 荒折目的：
将毛坯料在荒折机上进行荒折粗加工，将零件切削出与公称 球面较为 接近的球面，为零件的砂挂做好准备。
• 荒折加工对象：
零件的球面曲率半径、中心厚度以及表面光洁度。
• 切削工具：
筒型金刚石砂轮
• 荒折机床：
荒折机，如：CG2.0，零件加工范围：φ 3mm～φ 80mm
荒折工程简介
• 上海工厂荒折机简介： 使用荒折机共2种：
6.研磨工程简介
研磨主要机器：下摆机、SSP、上摆机、LF机等
光学零件的抛光是获得光学表面最主要的工序。
目的：
1 去除精磨的破坏层，达到规定的表面疵病要求； 2 精修面形，达到要求的光圈和局部光圈，最后形成透明规则的表面。
研磨机理
四种理论：机械磨削理论、化学作用理论、热的表面流动理论、 研磨的本质是机械、化学和物理三种作用的错综复杂的过程