光学冷加工-光学玻璃
苏瑛-光学零件制造工艺学
光学零件特种加工工艺：特种加工工艺是按照不同技术要求 对冷加工或热加工之后的光学零件进行特殊加工。主要有光 学零件表面镀膜工艺、刻镀工艺、照相工艺、胶合工艺。 （1）光学零件镀膜工艺：它是在抛光或磨边好的零件表面上 镀一层薄膜，如镀增加透光或反光的膜层或其他用途的膜层。 该技术现在已形成一个薄膜光学技术，应用十分广泛。 （2）刻镀、照相工艺是在光学零件表面上制作各种分划标记 的工艺技术。 （3）胶合是将透镜、平面镜或棱镜按要求用光学胶胶合起来 的工艺。通常是将凸凹透镜胶合在一起来改善系统象差；棱 镜相胶来改变光路等。
图样绘制的要求应按照国家机械制图标准和光学制图标准及图样管理制度的 有关规定执行，一般应符合下列原则：
有关尺寸数据的标注均应符合国家制图标准。工艺图纸一般都要求标注允许 的公差范围，而不标注公差代号。需检验的尺寸、数据必须给出公差。
图样中所标注尺寸或数据有三种表示方法。 公称值：不带公差的名义值。加工中此值不做验收的依据，如透镜图中等焦距和
（2）按应力双折射大小分成三类
（3）按条纹大小分成四类
（4）按气泡大小和多少分成八类六级。
特殊玻璃
光学仪器中常用的特殊玻璃有耐辐射光学玻璃、石英光学玻璃、 微晶玻璃、窗用平板玻璃、硬质玻璃等。 一、耐辐射光学玻璃：在γ射线或高剂量的X射线的作用下，具有一 定的抗辐射性能的光学玻璃。耐辐射光学玻璃牌号的命名，按“无 色光学玻璃”牌号，根据其耐辐射性能的大小来分。 二、光学石英玻璃： 三、微晶玻璃：从原来的玻璃态经过热处理改变成的一种多晶体材 料。它的强度比普通玻璃大8倍；硬度比熔融石英还高，接近淬火 钢；密度低；具有高的热稳定性。 四、吸热玻璃：吸热滤光玻璃在可见光区域内有高的透过率而在红 外区域则大量吸收，对于光源的热辐射具有吸收性能。这种玻璃长 用于照明系统，吸收量随玻璃厚度的增加而增加，常用厚度为3mm。
光学玻璃材料
因此对于包含多片薄透镜的光学系统，提高透过率 的主要途径在于减少透镜表面的反射损耗，如涂敷 表面增透膜层等。而对于大尺寸的光学零件如天文 望远镜的物镜等，由于其厚度较大，光学系统的透 过率主要决定于玻璃本身的光吸收系数。通过提高 玻璃原料的纯度以及在从配料到熔炼的整个过程中 防止任何着色性杂质混入，一般可以使玻璃的光吸 收系数小于0.01(即厚度为1厘米的玻璃对光透过率 大于99%)。
按色散分类
按色散又分为两类：色散较小的为冕类(K)，色散较 大的为火石类(F）。 ①冕类光学玻璃 分为氟冕(FK)、轻冕(QK)、磷冕 (PK)、重磷冕 (ZPK)、冕(K)、重冕(ZK)、钡冕 (BaK)、镧冕(LaK)、钛冕(TiK)和特冕(TK)等。 ②火石类光学玻璃 分为轻火石(QF)、火石(F)、重 火石(ZF)、钡火石(BaF)、重钡火石 (ZBaF)、镧火 石(LaF)、重镧火石(ZLaF)、钛火石(TiF)、冕火石 (KF)和特种火石(TF)等。它们在折射率nd与色散系 数v的关系图像（见图）中分布在不同的领域。
制作原料
以优质石英砂为主料。 适当加入辅料。由于稀 土具有高的折射率，低 的色散和良好的化学稳 定性，可生产光学玻璃， 用于制造高级照相机、 摄像机、望远镜等高级 光学仪器的镜头。
例如一种含氧化镧La2O360%，氧化硼B2O340%的 具有优良光学性质的镧玻璃，是制造高级照相机的 镜头和潜望镜的镜头的不可缺少的光学材料。另外， 利用一些稀土元素的防辐射特性，可生产防辐射玻 璃。
质量要求
光学玻璃和其它玻璃的不同之点在于它作为光学系 统的一个组成部分，必须满足光学成象的要求。因 此，光学玻璃质量的判定也包括某些特殊的和较严 格的指标。对光学玻璃有以下要求。
光学加工工艺简述
一：光学冷加工工序
2）铣磨： 去除镜片表面凹凸不平 的气泡和杂质，起到成 型作用
一：光学冷加工工序
3）精磨： 将铣磨出来的镜片 的破坏层给消除掉, 固定R值
一：光学冷加工工序
4）抛光： 将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把 外观做的更好，光洁度在这一步确定下来
一：光学冷加工工序
5）清洗：将抛光过后的镜片表面的抛光粉清 洗干净
1）光学样板： 第一次生产某种球面镜，需要生产它的光学样板及 对板，光学样板一定要保证非常高的精确度
光学样板允许误差 R A级误差 B级误差
0.5~5mm
5~10mm 10~35mm 35~350mm 1000~40000
0.5um
1um 2um 0.02% 0.003%
1um
3um 5um 0.03% 0.005%
8：涂墨或喷黑漆, 为防止镜片边缘反光在其外 圆或未抛光区域涂上一层黑墨，一般使用光 学专用无尘净化黑漆涂笔，但对于一些面积 较大区域则需要专用喷涂工具
一：光学冷加工工序
9：将2个R值相反的镜片用胶将其联合，此步 骤可在步骤8之前或之后作，多数情况下是 正负透镜胶合。一般采用光敏胶胶合。
二.光学冷加工的一些常识
光学加 此步骤一般由材料供应商完成，对于普通镜 片或圆形窗口，光学加工厂收到的一般是圆 柱料，圆柱直径比完工件直径大1~2mm， 光学工厂再对此圆柱进行切割，切成一个个 毛坯片，中心厚度也要比完工件大一些，具 体大多少视光洁度要求而定，此步骤造成的 材料浪费主要由刀口宽度决定
二.光学冷加工的一些常识
2）工装及成盘 第一次生产某种球面镜，除了光学样板，还 需要生产一整套工装，即在铣磨，精磨，抛 光每一步都需要的砣子，精度也越来越高， 在抛光过程用的工装精度最高，工件镶在这 样的工装上，不同R及外径的工件决定最终 成盘数量
光学零件冷加工中防腐蚀方法探讨
光学零件冷加工中防腐蚀方法探讨鉴于光学零件冷加工的过程中，由于受各种环境因素的影响，光学玻璃抛光表面的腐蚀极大的困扰着光学冷加工行业的生产，尤其是近几年来，光学玻璃零件中使用ZK、ZF、LaK、ZBaF这些化学稳定性差的系列产品越来越多，零件表面被腐蚀的现象更加严重，因此探讨光学零件冷加工中的防腐蚀方法、提高光学玻璃抛光表面的抗腐蚀能力就显得极其重要。
本文根据多年来在实际加工过程中摸索出的一些防腐经验并结合有关资料，对光学零件冷加工中防腐蚀方法作简要分析。
标签：光学零件冷加工；防腐蚀；方法简单地说光学零件冷加工也就是对已经熔炼好的光学材料进行切割、铣磨、精磨、抛光、清洗等，在这些过程中，由于受到各工序所用辅料和环境温、湿度的影响，光学玻璃抛光表面的腐蚀现象极其普遍，被腐蚀的比例低则10%以上，高则达到100%，极大地影响光学玻璃的生产和利用。
研究表明，采用临时涂层保护法对易腐蚀的ZF、ZK、ZBaF等玻璃具有比较好的效果。
一、防腐蚀方法的难点因为每种玻璃熔炼时都必须要保证它的光学性能及物理化学性能，因此很难做到用改变玻璃的化学组成来提高玻璃的化学稳定性。
1.以R2O—PbO—SiO2成份为基础的ZF系列稳定性差。
我们知道，硅酸盐玻璃的耐潮性首先决定于二氧化硅的含量，硅氧四面体（SiO4）相互连接程度愈大则稳定性愈好。
若玻璃中碱土金属氧化物（RO）的含量增大，玻璃中硅氧结构网络断裂愈多会使玻璃的稳定性下降。
同样，若玻璃中碱金属氧化物（如R2O）的含量增大则稳定性也会下降。
各种氧化物对玻璃的影响一般可归结为：①SiO2含量增大，玻璃的稳定性强；②R2O含量增加，玻璃的稳定性下降；③RO含量增加，玻璃的稳定性下降。
因此，对以R2O—PbO—SiO2成份为基础的ZF系玻璃来说，其PbO含量可达65～70%，稳定性很差。
2.对以BaO—ZnO—B2O3—SiO2成份为基础的ZK系列稳定性差。
ZK系列对玻璃来说，其Ba含量可45～50%，稳定性很差。
光学冷加工行业的定义
光学冷加工行业的定义光学冷加工行业主要生产光学元器件，为光学仪器、光电子图像信息处理产品等的下游行业提供镜片、镜头等光学元件，在整个产业链构成中处于生产半成品的中间环节。
图1－1－1：光学冷加工行业的产业链构成光学冷加工的主要工艺有压型、切削、铣磨、精磨、抛光、磨边、接合、镀膜等。
行业下游的最终产品包括数码相机、拍照手机、扫描仪、投影仪、背投电视、DVD机、条形码阅读机等光学仪器和光电数码产品。
光学冷加工主要为其下游产品加工光学镜片，从材质上区分，有玻璃和塑胶两大类。
玻璃镜片分为平面镜和透镜两大类，其中平面镜包括平板玻璃和棱镜，透镜则包括了球面镜和非球面鏡。
目前国内企业的非球面镜加工尚处于起步阶段，仍以玻璃球面镜为主流产品。
根据下游产品的不同种类，光学球面镜片依照口径规格不同分成以下几大类：表1－1－1：光学球面镜片主要分类行业特点：资金、技术和劳动密集型行业资金密集型：光学冷加工行业的固定资产投入主要用于生产加工设备的购置，增加设备是产能提升的前提之一，设备等固定资产投入通常占总投入的70%-80%。
技术密集型：光学冷加工行业的技术含量较高，工艺技术和生产管理水平直接影响产品质量和良品率高低，决定了企业在市场竞争中的成本优势，并对产能规模提升形成制约。
劳动密集型：光学冷加工行业生产自动化程度不高，许多环节需人工操作，各工序要求精细，需要大量熟练掌握工艺技能的操作人员。
行业的国际间产业结构调整趋势全球光学冷加工业的最顶端技术主要掌握在日本、美国和德国厂商手上，其中日本掌握了全球光学冷加工技术的主要来源。
随着近10年以来现代光电技术的大发展，光学技术发达国家纷纷调整自身产业结构和产业发展方向，逐渐退出传统光学加工领域，向现代、高端光电产品的制造、研发集中；台湾、中国大陆则逐渐成为全世界光学冷加工的制造中心。
德国：具有雄厚的光学工业基础，在光学冷加工方面具有高水平、高精度优势，蔡司镜头和来卡相机代表了世界传统光学加工和相机制造技术的最高水准。
光学冷加工基础知识
R1=+79.48
(6.62) (3.94) R0.3
R2=+38.1
?39.7±0.005 (?37.1)
B
A
4.82-0 0.02
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,λO=500±30nm
在加工光学零件时，需要为光学
零件预备加工所用的材料，常
称为毛坯料，硝材。
粗平图
C0.3
C0.3
板料
毛
条料
R1=∞
R2=∞
坯 料
粗平料
型料
型料图
C0.4
C0.4
R1=+83
R2=+36
?40.9--00..3083
4.荒折工程简介
荒折目的（）开球）
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。
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
记号 日 期
1
08-6-19
2
3
4
5
6
7
承认
订 误记
审核
正内容
担 当确 认 胡海涛
材质
nd υd
NBFD15
1.80610±50 33.3±0.3
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
光学冷加工实习报告
光学冷加工实习报告目录一、实习概述 (2)二、光学冷加工基础知识 (2)1. 光学冷加工概念及特点 (3)2. 光学冷加工技术种类 (5)3. 光学冷加工材料 (6)三、实习内容 (7)1. 光学元件加工 (8)（1）原料准备 (9)（2）加工设备与工具使用 (10)（3）加工流程与操作技巧 (11)（4）元件检测与质量控制 (12)2. 光学镜头装配 (13)（1）镜头结构与设计 (14)（2）装配流程 (15)（3）调试与性能检测 (16)四、实习过程记录与分析 (17)1. 实习日程安排 (19)2. 实习过程中的问题及解决方案 (19)3. 实习收获与感悟 (21)4. 对比理论知识与实际操作差异 (21)五、实习成果展示与评价 (23)1. 加工成果展示 (24)2. 团队协作与评价 (25)3. 导师评价与建议 (26)4. 自我鉴定与反思 (27)六、未来发展规划与建议 (28)1. 在光学冷加工领域的职业发展方向 (29)2. 提升自身技能与知识的建议 (30)3. 对行业发展的展望 (31)4. 对后续学习者的建议与展望 (32)一、实习概述本次光学冷加工实习是在我学院实验室进行的一次实践性教学活动，旨在通过实际操作，使学生深入理解光学冷加工的基本原理、工艺流程及设备操作，提高动手能力和解决实际问题的能力。
实习过程中，我们主要学习了光学材料的切割、研磨、抛光等工序，并亲自动手完成了一系列加工任务。
实习开始前，指导老师对实习目的、内容及安全注意事项进行了详细讲解，使我们对光学冷加工有了初步的认识。
我们分组进行了实际操作，每组负责不同的加工任务。
在加工过程中，我们严格遵守操作规程，注意安全防护，确保了实习的顺利进行。
此次实习不仅让我们掌握了光学冷加工的基本技能，还培养了我们团结协作、严谨求实的工作态度。
我们深刻体会到了理论与实践相结合的重要性，对光学冷加工领域有了更直观的了解，为今后的学习和工作中打下了坚实的基础。
光学冷加工
实验二十五放大镜的制作第一章光学零件制造工艺一般知识1.1 光学零件制造工艺的特点及一般过程制作光学零件的常见材料有三大类，即光学玻璃、光学晶体和光学塑料，其中以光学玻璃，特别是无色光学玻璃的使用量最大。
虽然光学零件的加工按行业划分归入机械加工一类，但由于加工对象的材料性质和加工精度要求显著地不同于金属材料，因而加工工艺上也完全不同于金属工艺而具有特殊性。
1.1.1 光学零件的加工精度及其表示光学零件属于高精度零件。
平面零件的加工精度主要有角度和平面面形；球面零件的加工精度要求主要有曲率半径和球面面形。
高精度棱镜的角误差要求达到秒级。
高精度平面面形精度可达到几十分之一到几百分之一波长。
平面零件的平面性和球面零件的球面性统一称为面形要求。
光学车间一般用干涉法计量，用样板叠合观察等厚干涉条纹（俗称看光圈）。
表示面形误差的光圈数符号是N，不规则性（或称局部误差）符号是△N。
除面形精度外，光学零件表面还要有粗糙度要求。
光学加工中各工序的表面粗糙度如表6-1所示。
光学零件抛光表面粗糙度用微观不平十点高度表示为R2=0.025um，用轮廓算术平均偏差表示为R2=0.025um，用符号表示则为0.008，在此基础上，还有表面疵病要求，即对表面亮丝、擦痕、麻点的限制。
1.1.2 光学零件加工的一般工艺过程及特点光学零件加工的工艺过程随加工方式不同而异。
光学零件的加工方式主要有两类：传统（古典）加工工艺和机械化加工工艺，这里我们只介绍传统加工工艺。
传统工艺的特点主要有：（1）使用散粒磨料及通用机床，以轮廓成形法对光学玻璃进行研磨加工。
操作中以松香柏油粘结胶为主进行粘结上盘。
先用金刚砂对零件进行粗磨与精磨，然后使用松香柏油抛光模与抛光粉（主要是氧化铈）对零件进行抛光加工。
影响工艺的因素多而易变，加工精度可变性也大，通常是几个波长数量级。
高精度者可达几百分之一波长数量级。
（2）手工操作量大，工序多，操作人员技术要求高。
光学冷加工工艺简介
（６）镀膜工序 ，对表面有透光要 求的透镜 ，要加镀 增透膜。球面反
（４）不少产 品的国内市场 主要份额 已被 中国厂家所 占据并保持较 射镜要镀反射膜 有的还要镀其它性质的薄膜 ．依使 用要求 由设计决
大数量 的出口
定 。
以上这些都 为中国光学元件产 业进一步参 与 国际竞 争奠定 了可
球面— —上盘——细磨—— 抛光—— 下盘 ：
（２）高端技术难 以达到 ，而传统光学元件产业竞 争激烈 ，利润低而
第 二 面 上 盘—— 细磨—— 抛 光——下 盘——定 心 磨 边 ——镀
微薄 。
膜 —— 镜片胶 合
（３）ｍ艺技术、核心材料 、关键器件与生产设备 ４个关键因素落后 。
３．结 束 语
我 国光学冷加工的能力在国际上应当是名列前茅的 ．但我们 的生产工 夹磨具要求不那么苛刻 ，适 于多 品种 ，小批量 、精度变化大 的加工工艺
艺却是 比较落后 的。主要表现在以下几个方面 ：
采用 。
（１）不能大批量生产高精度元件。
传统加工工艺过 程 ．以一个 透镜 为例 ，先后依 次经过 以下一些工
初 ，我 国光学制造业进入 了发展的高峰 ，已形成 了很强 的生 产能力 ，并 性 也大 ，通 常是几个 波长数量级 。高精度者可达几百分之一波 长数量
取得 了较为辉煌 的成果
级 。
据不完全统计 ．我 国光学制造能力已达到每年可达 五亿 件以上 。
（２）手 工操作量 大，工序 多，操作人员技术要求高。对机床精 度 ，工
（２）不能制造高精度的特种光学零件。
序 ：
究其原因有很多 ．主要原因如下 ：
（１）毛坯加工 。包括按光学零件图选择合适 的块料 ，切割整平 、划
光学镜片加工工艺
目录光学冷加工工序----------------------------------------2 玻璃镜片抛光工艺--------------------------------------3 镜片抛光----------------------------------------------4 光学冷加工工艺资料的详细描述--------------------------5 模具机械抛光基本程序（对比）--------------------------7 金刚砂 -----------------------------------------------8 光学清洗工艺-----------------------------------------10 镀膜过程中喷点、潮斑(花斑)的成因及消除方法------------12 光学镜片的超声波清洗技术-----------------------------14 研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响-----------------------17 抛光常见疵病产生原因及克服方法-----------------------23 光学冷却液在光学加工中的作用-------------------------25光学冷加工工序第1道：铣磨,是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质,(约0.05-0.08)起到成型作用.第2道就是精磨工序,是将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉,固定R值. 第3道就是抛光工序,是将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把外观做的更好。
第4道就是清洗,是将抛光过后的镜片将起表面的抛光粉清洗干净.防止压克. 第5道就是磨边,是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。
第6道就是镀膜,是将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层的有色膜或其他膜第7道就是涂墨,是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑墨.第8道就是胶合,是将有2个R值相反大小和外径材质一样的镜片用胶将其联合. 特殊工序:多片加工(成盘加工)和小球面加工(20跟轴)线切割根据不同的生产工艺，工序也会稍有出入，如涂墨和胶合的先后次序。
光学加工部门操作简单资料
一.光学加工基础知识（一）光学玻璃基本知识1.基本分类和概念光学材料分类：光学玻璃、光学晶体、光学塑料三类。
玻璃的定义：不论化学成分和固化温度范围如何，一切由熔体过冷却所得的无定形体，由于粘度逐渐增加而具有固体的机械性质的，均称为玻璃。
光学玻璃分为冕牌K和火石F两大类，火石玻璃比冕牌玻璃具有较大的折射率nd和较小的色散系数vd。
2.光学玻璃熔制过程将配合料经过高温加热,形成均匀的，高品质的，并符合成型要求的玻璃液的过程,称玻璃的熔制。
大致可分为以下几个阶段。
（1）.加料过程-----硅酸盐的形成（2）.熔化过程-----玻璃形成（3）.澄清过程-----消除气泡（4）.均化过程------消除条纹（5）.降温过程-------调节粘度（6）.出料成型过程总之,玻璃熔制的每个阶段各有其特点,同时,它们又是彼此互相密切了解和相互影响的.在实际熔制中,常常是同时或交错进行的,这主要取决于熔制的工艺制度和玻璃窑炉结构特点。
3.玻璃材料性能指标（1）．折射率nd、色散系数vd （2）.光学均匀性（3）.应力双折射（4）.条纹度（5）.气泡度（6）.光吸收系数（7）.抗潮湿、抗酸性能（8）.光学玻璃热性能（二）光学理论基础知识1.光学基本理论我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。
（1）.几何光学光线的传播遵循三条基本定律：（1.1）光线的直线传播定律，既光在均匀媒质中沿直线方向传播；（1.2）光的独立传播定律；（1.3）反射定律和折射定律。
（2）物理光学从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。
它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。
（3）量子光学。
2.光圈概念（1）光圈：光圈被检表面与参考表面干涉产生的条纹数量N叫光圈。
它分为：高光圈：中心高，空气间隙减小（加压）时，条纹从中心向边缘移。
低光圈：中心低，空气间隙减小（加压）时，条纹从边缘向中心移。
光学玻璃材料知识
313nm，着色度λ80/λ5为37/31
化学性能——抗潮湿大气作用稳定性 RC（S）（表面法）
根据对潮湿大气作用旳稳定性，分为三级： 1级—在温度50℃，相对湿度80%旳条件下，玻
璃抛光表面形成水解斑点旳时间超出20H； 2级—在相同试验条件下，形成水解斑点旳时间
在5～20H之间； 3级—在相同试验条件下，形成水解斑点旳时间
每类玻璃中根据比重大小分为重冕(ZK)、轻冕(QK)、 重火石(ZF)、轻火石(QF)。
根据具有氟、磷、钡、镧、钛等旳化合物而分为氟 冕(FK)、磷冕(PK)、钡冕(BaK)、镧冕(LaK)、特冕 (TK)、钡火石(BaF)、镧火石(LaF)、重钡火石 (ZBaF)、钛火石(TiF)、和特种火石(TF)。
级别
Δnmax
H1
±2×10-6
H2
±5×10-6
H3
±10×10-6
H4
±20×10-6
质量指标——应力双折射
1、中部应力
玻璃毛坯应力双折射以最长边中部单位长度上旳光程差δ表达，按GB/T 7962.5要
求旳测试措施进行测量，分为5级，见下表
级别
1 1a 2 3 4
玻璃中部光程差δ（nm/cm）
对无铅、砷、镉及其他放射性元素旳玻璃牌号，用 “H-”作为前缀来表达。
光学性能——折射率
光学下班折射率按下列谱线，给出5位小数旳 折射率：
汞紫外线 汞紫线 汞蓝线 镉蓝线 氢蓝线 汞绿线 氦黄线 镉红线 氢红线
光谱线
I
h
g F′ F
e
d C′ C
元素 Hg Hg Hg cd H Hg He cd H
光学性能——应力光学系数B
玻璃中旳机械应力会造成光产生双折射，应力 光学系数表达有效应力与应力双折射产生旳光 程差之间旳关系：
(完整word版)光学镜片加工工艺
目录光学冷加工工序----------------------------------------2 玻璃镜片抛光工艺--------------------------------------3 镜片抛光----------------------------------------------4 光学冷加工工艺资料的详细描述--------------------------5 模具机械抛光基本程序（对比）--------------------------7 金刚砂 -----------------------------------------------8 光学清洗工艺-----------------------------------------10 镀膜过程中喷点、潮斑(花斑)的成因及消除方法------------12 光学镜片的超声波清洗技术-----------------------------14 研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响-----------------------17 抛光常见疵病产生原因及克服方法-----------------------23 光学冷却液在光学加工中的作用-------------------------25光学冷加工工序第1道：铣磨,是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质,(约0.05-0.08)起到成型作用.第2道就是精磨工序,是将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉,固定R值. 第3道就是抛光工序,是将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把外观做的更好。
第4道就是清洗,是将抛光过后的镜片将起表面的抛光粉清洗干净.防止压克. 第5道就是磨边,是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。
第6道就是镀膜,是将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层的有色膜或其他膜第7道就是涂墨,是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑墨.第8道就是胶合,是将有2个R值相反大小和外径材质一样的镜片用胶将其联合. 特殊工序:多片加工(成盘加工)和小球面加工(20跟轴)线切割根据不同的生产工艺，工序也会稍有出入，如涂墨和胶合的先后次序。
光学加工工艺简介
光学加⼯⼯艺简介光学零件的加⼯，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。
光学玻璃加工工艺流程介绍
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四角锥金刚石压头，加压负荷F（0.981N），垂直压在样品表面， 保持一定时间（5S）后，撤出负荷，6min内测出样品上压痕的长 度d，用HK=0.102F/0.07028d2求出
• 相对研磨硬度A=V0/V（标准玻璃（K9）样品的被研磨 体积V0与被测玻璃的研磨体积V的比值）
12.光学玻璃主要性能
11.无色光学玻璃的牌号
无色光学玻璃的牌号是对某一类型的玻璃的具体 描述 按照国家标准GB903-87规定分为：普通（P）和 耐辐射（N）两个光学玻璃系列，其序号分别 为1~99和501~599 • 例：K9-517642 表示普通（P）系列的冕牌光 学玻璃9号，色散系数51.7，折射率1.642 • 例：K509 表示耐辐射（N）系列的冕牌光学 玻璃509号 • 例：BaF502表示耐辐射（N）系列的钡火石光 学玻璃502号
2.光学材料的种类
通常有四大类： • 光学玻璃（无色光学玻璃、有色光学玻璃）应用最广泛 • 光学塑料（有机高分子聚合物 : 合成树脂、天然树脂） • 光学晶体（天然晶体、人造晶体：偏振光晶体；旋光晶体、
激光晶体、电光、 声光、变频、闪烁 ）
• 特种光学材料（光学陶瓷、微晶玻璃、梯度折射率材料（碱
金属硅酸盐经离子交换技术制成）、光学液体、光学纤维、红外 玻璃（锗玻璃、锗砷硒）、激光玻璃（氟磷酸盐材料）、光记忆 玻璃（硫化物）光着色材料（掺杂卤化银）、电着色材料（氧化 钨）、旋光玻璃（含铈磷酸盐玻璃）、声光玻璃（含铅碲化物）、 低熔点玻璃（转变温度330度）
无色光学玻璃nd- νd领域图
12.光学玻璃主要性能
（1）光学常数：主要是折射率和色散系数 • 光学玻璃可以控制光的传播和改变光波的相对光谱能量分 布，是由于折射率决定的 • 光学玻璃折射率随不同波长的变化而不同，即色散存在 • 光学设计根据光学玻璃光学常数的名义值设计成像要求和 成像质量 • n=C/V n大于1 • νd=（nd-1）/（nF-nC） • d、F、C分别表示587.56nm（氦）、 486.13 （氢）nm、 656.27nm（氢）波长 • nd 、nF、 nC分别表示不同波长下的折射率 • nF-nC表示中部色散（也称主色散） • 色散系数νd，也称阿贝数
6.物质的微分相与微晶态物质
• 物质的分相：物质在变化过程中，内部质点发生迁移，使某 些组成发生偏聚，形成内部质点结构不同（即化学成分不同） 的两个区域 • 物质的分相区域在纳米至几百纳米的区域范围属于微分相 • 在无定形态物质中由于微分相的结果，内部质点形成纳米级 微小晶态结构的区域，这个区域称为微晶体（简称微晶）， 或称晶子 • 这种内部具有微晶体的无定形物质称为微晶态物质。介于无 定形态和晶态物质之间的物体，如玻璃、微晶玻璃 玻璃是在无定形物质中含有微小晶态结构比较小和比较少的微 晶物质，其中微晶大小约0.7~2.0nm，微晶含量约10%~20% 微晶玻璃是在无定形物质中含有微小晶态结构比较大和比较多 的微晶物质，微晶大小约0.1~1.0um，微晶含量大于50%，典 型：95%~98%
3.固态物质
• 固体是指其内部组成的质点（原子、离子、分子）在 三维空间的排列是固定不变的物质 • 质点在物质内部空间固定不变的排列，是质点间的微 观作用力使它们处于平衡位置，形成稳定的结构，原 子的这种维系力称为键， • 以化学结合力相维系时，称为形成了化学键，由于原 子得失电子的能力不同形成相互不同的化学键，典型 的化学键有离子键（正负离子相互形成吸引）、共价键（原子
4.晶体
• 晶体：其内部质点（原子、离子、原子团、分 子）在 三维空间里成周期重复排列。 • 自然界绝大多数物质—晶体（岩盐、砂子、金 属、食盐、冰糖、明矾、冰、云母、水晶等等） • 根据键性的不同分：离子晶体（盐）、共价晶 体（金刚石）、金属晶体、分子晶体、氢键型 晶体（含有氢键的矿物晶体、冰） • 晶体的特性；整齐规则的外形、具有固定的熔 点（固体加热、温度上升达到一定温度时开始溶化，在没有全
间通过共用电子对方式形成作用）、金属键（金属中运动的自由 电子能吸引所有阳离子，使它们之间紧密的结合） • 分子之间普遍存在着范德华力，是一种非化学性的弱的相互作用 力，通常称为分子键（范德华键） • 某些化合物中，氢原子能与分子内或其它分子中的原子之间形成 氢键。
• 固体按照质点在三维空间的排列状态：晶体、非晶态 （无定形态）物质 、微晶态物质、多晶态物质
12.光学玻璃主要性能
b耐酸稳定性 • 一般酸并不直接与玻璃起反应，酸通常都是在 玻璃产生水解后才参与 • 氢氟酸对玻璃的硅离子有较强的作用，对玻璃 的腐蚀较大 • 通常用酸度为PH2.9醋酸、PH4.6标准醋酸盐、 PH6.0的蒸馏水来侵蚀玻璃样品，来判断耐酸 稳定性（在白炽灯下观察样品表面出现紫蓝干 涉色的时间）
12.光学玻璃主要性能
（2）化学性能 a耐潮湿稳定性 • 是指光学玻璃抗水气、CO2、SO2等潮湿大气的侵蚀能力 • 侵蚀过程：玻璃表面某些离子吸附空气中的水分子，水分子以OH-1离子基 团形式覆盖在表面，并不断吸收其它水分子或其它物质，形成几十个分子 厚的薄层，玻璃表面的碱金属氧化物，就会和水膜作用变成碱金属氢氧化 物的溶液，并进一步吸收水分，使玻璃表面受到破坏，产生“白班”或 “雾蚀”等变质层 • 实践表明：水气比水溶液对玻璃具有更大的侵蚀性+开始都是以离子交换 为主的释碱过程+后期碱的浓度增大，水溶液对碱有稀释作用，水气却不 能，浓度大到一定是就过渡到以破坏玻璃网络结构为主 • CO2、SO2溶于水生成酸，与水解析出的碱作用，加快水解 • 浊度值H（评价玻璃耐潮湿稳定性的能力）：表面“白斑”“雾蚀” 变质 层使平行光的散射性增大，利用散射光测量来评价侵蚀程度 方法：两面抛光的玻璃样品置于70℃+/-1℃ 饱和蒸汽条件下侵蚀7昼夜，测量 散射光，计算浊度值H 。 国标：把玻璃耐潮湿稳定性分为4级
8.玻璃的化学成分
• 玻璃是由多种化合 物形成的含有微晶 体的网络状固体 • 氧化物玻璃多是以 氧化物为主。玻璃 网络体由 A2O3/AO2/A2O5型 氧化物构成，如 SiO2（硅）、B2O3、 P2O5、As2O3、 Al2O3、Ta2O5；网 络外体由A2O/AO型 氧化物构成，如 Na2O、K2O、CaO、 PbO、BaO。
• 各类氧化物的含量不同，形成玻璃的结构和性质不同
• 光学玻璃的光学常数nd和nf-nC与化学成分有加 和关系：nd=ΣPi•ndi/Si / ΣPi/Si ； nf-Nc= ΣPi• （ nf-nC ）i/Si / ΣPi/Si （Pi含量，Si修正系数）
9.玻璃的特征
• 各向同性：玻璃的物理化学性质在各个方向都是相同 （进程有序， 远程无序 统计均质结构 宏观上 均匀结构） 折射率、硬度、热膨胀系数、导电系数、弹性模数 • 介稳性（亚稳性）：玻璃内部具有较高的内能却处于相对稳定的 状态（玻璃形成过程并没有放出内部的全部热量，比同成分的晶 态物质含有较高的内能；玻璃有放出这部分内能向晶态转变的可 能，即析晶倾向，处于热力学不稳定状态，但玻璃具有很高的黏 度，阻碍玻璃向晶态转变，仍然是比较 稳定的状态 • 无固定熔点的可逆性：玻璃由固体转变为液体时在一定的温度范 围（软化温度范围）内进行的，或者玻璃熔体在冷却过程中没有 新相出现，而是逐渐地稠化。上述两个过程没有固定熔点而且是 可逆的 • 玻璃转变过程中物理化学性质是连续渐变：玻璃的冷却/溶化过 程是在一个相当宽的温度范围内完成的，变化过程是连续的，物 理化学性质也具有连续渐变性。粘度、比热、比容、热膨胀系数、硬
部溶化之前，继续加热，温度不再上升。供给热量都用于固体向 液态转化热量全部变成液态后，继续加热，温度又会上升）、
各向异性（物理性质从不同方向测定时不同）、具有最小 内能是一个稳定的结构
5.非晶态（无定形态）物质
• 也称非晶体：是指其内部质点在三维空间排列 成无序状态的物质。如沥青、橡胶、塑料 • 特性：无固定的外型状态（无定形态）、无固 定的熔点（加热过程逐渐变软，最后变成液体）、各向 同性
7.玻璃的结构
现代玻璃结构理论： • 玻璃内部质点之间的结合，以玻璃形成体阳离子（如Si+4、 B+3、P+5等），与氧离子在玻璃中形成配位关系，组成了多 面体（通常是硅氧四面体），各个多面体之间通过顶角相互 连接，形成向三维空间发展的连续的无规则的网络体结构； 一些阳离子（如Na+、K+等）与氧离子也有一定的配位关系， 统计分布在无序的网络空间中称为玻璃网络外体。 • 网络体结构中一定的近程区域存在一些微晶结构，即微晶分 散在无定形区域中，从微晶到无序的过渡是逐步形成的，无 明显的界线，微晶中心区域有序程度最高，离中心愈远，有 序程度愈低，不规则程度也愈显著。这种现象也称为近程有 序 • 近程：指物质的原子或离子周围的范围一般小于 2nm微观尺 近程： 度， 1.0～1.5nm相当于2-4个多面体的有规则排列。非近程区 域 大于2nm微观尺度
度…..
10.光学玻璃类型
应用特征：无色光学玻璃（呈透明无色状、应用最广泛、用量 最多）、有色光学玻璃（呈一定颜色状态）、特种光学玻璃 （红外、紫外、石英、防/耐辐射、激光玻璃 、非线性玻璃） 网络体基本成分：氧化物：硅酸盐、硼酸盐、锗酸盐、磷酸盐、 碲酸盐 非氧化物：氟化物、硫化物、硒化物 无色光学玻璃按照色散系数的大小分两大类： • 火石玻璃（色散大νd小于50、折射率高、质软而重、透明低 差呈淡黄色），其中按折射率不同分为9个类型（轻火石QF、 火石F、钡火石BaF、重钡火石ZBaF、重火石ZF、镧火石 LaF、重镧火石ZLaF、钛火石TiF、特种火石TF） • 冕牌玻璃（色散小νd大于50、折射率低、质硬而轻、透明）， 其中按折射率不同分为9个类型（轻冕QK、氟冕FK、冕K、 磷冕PK、钡冕BaK、重冕ZK、镧冕LaK、特冕TK、冕火石 KF）