光学零件加工

镀膜工艺
镀膜工艺是用不同的材料在基片表面形成 新表面的方法，镀膜方法有真空蒸发、真 空溅射、化学还原、溶胶凝胶等
镀膜的作用：控制光线，保护光学零件表 面
镀膜的目的
美观 减少反射增加光学系统的透射率 提高影像的清晰度 提高附加价值
光学薄膜的种类
增透膜
降低光学零件表面对指定波段光线的反射，从而增加光学组件的透光率
抛光工艺
抛光是加工工艺中最关键的工序，对零件 的基本技术要求N和△N、表面粗糙度等 要求都是在这一工序得到保证。
抛光的目的:：一是去除精磨的破坏层，
达到规定的表面质量要求；二是精修 页型，达到图纸要求的光圈和局部光 圈，最后形成透明规则的表面
影响抛光工艺的因素
抛光机转速 工件所受的压力 抛光模的面形情况 抛光粉的质量
精磨加工的过程
根据被加工的零件的技术要求和镜盘大小选择机床，一 般机床可加工的最大镜盘尺寸按平面镜盘计算，球面镜 盘应进行换算。决定机床转速、三脚架摆幅、铁笔的前 后位置和高低。 将镜盘或模具装在机床主轴。 在下盘上均匀涂抹些磨料将，放上镜盘，手推动几下， 使其分布均匀。然后手扶铁笔，架至上盘支撑孔内，开 动机器 镜盘和模具研合后，可再铁笔上增加荷重以加快研磨速 度 清洗镜盘。检验无砂眼和擦痕再换用第二道磨料 检查细磨质量，合格后送往抛光
增反膜
使指定波段的光线在膜层上大部分接近全部反射回去，增加光学表面反 射率
分束膜
将投射到膜层的光能量按照一定的比例反射和折射出去
滤光膜 保护膜 导电膜
光学薄膜在光学系统的作用
提高光学效率，减少杂光 实现光线的调整和再分配 通过对波长的选择性使透过率提高
膜层厚度的控制
目测法：根据不同厚度反射的光线亮度不 一样判断镀膜的厚度 光电法：光线照射到工件表面，反射和透 射的光被传感器接收，转化为电信号，从 而根据电信号判断厚度 晶振法：监测晶振片的振动频率，根
据厚度与频率的变化计算当前厚度
镀膜工艺的过程
一、开机前准备 检查水、电、气。依次接通总水源、总 气源、总电源。 其中水压0.2~0.25MPa，水温≤20℃， 电：总功率约50KW，220V/380V， 50HZ。 气：气压0.5Mpa。
二、开机
打开总电源开关(总电源信号灯亮）—→真空自动→ 开机。扩散泵温度必须大于250℃（约预热1小时）。 打开高压电源及高压开关，氧气阀打开，氧气总压 力必须大于2MPa，氧气输出压力控制阀必须小于 0.5MPa（一般在0.2MPa左右）。打开监控系统电 源，打开坩埚电源。
指导老师：吴老师、彭老师、王老师

粗磨下料 精磨加工 抛光工艺 镀膜工艺
一、毛坯加工
（一）切割
外圆玻璃切割机 特点：切口平整性好，劳动强度低，但是装 夹费事，尤其对切小块料更显得不便 操作步骤：开电源→开液压（使砂轮与玻璃 块的边缘重合）→ 顺时针旋转手轮两圈多 三格→按慢下直至砂轮的最低点到达玻璃快 得中央时停止在按慢进→待切割完毕后按快 上与快退→再将上两个步骤重复一次直至将 玻璃切下→取下玻璃块、关液压→关电源
（二）滚圆
用手工方法将胶条磨去棱角再滚磨成圆柱，或装在 专用机床上直接按尺寸要求研磨 目的：除去切割后的工件四周多余的部分，得到一 个具有一定几何尺寸的圆柱体。 备注：滚圆机每小格为0.01mm，转动一大圈为 1mm，所需的工件半径为52mm。 步骤：将玻璃长条装夹在滚圆机啊→打开电源→按 液压启动→顺时针旋转手轮转动五格→按下工进完 成一次后按返回→再将上两个步骤不断重复，期间 用游标卡尺不断测量工件半径使其满足要求→卸下 玻璃长条→关液压及电源
散粒磨料细磨技术的关键
细磨磨具的的面形精度 研磨的速度 压力的调整
精磨注意事项
精磨前调整零件轴线与机床主轴轴线重合， 对于面形精度越高的零件来说，同轴度要 求越高 精磨非球面时，一般先修磨非球面度最大、 带宽最宽的部位，此时尽可能地减少磨和 球面接近的部位——可以保持曲面平滑
（三）开球面
将滚圆后的毛坯磨出球面形状
铣磨机磨削
原理：采用斜截圆原理，用筒形金刚石磨轮在球面铣磨机上 加工零件 优点：效率高，开的球面正，表面粗糙程度好，劳动强度小 缺点：不易调节球面半径达到要求
手工磨削
步骤及总结：用100﹟的金刚砂将铣磨机开过的半成品球 面完成。从边缘将工件放入，沿磨具旋转的反方向转动工 件，利用手腕运动，不要使用太大的力气。磨削一段时间 后，食指固定住工件的中央让工件顺着磨具转动一个小角 度后在一次进行方向转动并多次重复该步骤 优点：可以达到任何工件要求 缺点：劳动强度大，效率低
特 点：设备简单、不需要装 夹，但是劳动强度大，切口的 平整性不好。 操作步骤：开电源→打开水阀 →进行切割→关水阀→关电源
（二）整
平
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方法：手握工件，使其在铸铁研磨盘上沿椭圆形 路线运动，运动方向应与磨盘转动的方向相反， 同时加砂加水，研磨时需要多磨的地方应加大压 力，如在凸出部、形快的厚端部或者让需要多磨 的部分在磨盘的边缘部分停留的时间较长些。 目地：磨平锯切时留下的不平痕迹及破口
（四）粗磨
先使用100#砂研磨，研磨到一定程度后再 使用280#砂研磨以达到大致要求
注意：当磨削及的转速越快或者砂粒越 粗时，要多加水；按住工件的力度不能 太大
精磨加工
古典法精磨：用散粒磨料细磨时，磨料在 研磨磨具和零件之间处于松散的自由状态， 借助细磨所加压力，通过模具、模料和零 件之间的相互运动，实现零件表面成型目 的
八、镀膜（满足以上条件及检查后方可进行
以下步骤） 按下监控按钮STOP—→RESET—→START 蒸镀时须注意坩埚的转换是否与制程相对应，是 否转换到为，电子枪的功率与斑点是否有浮动， 及斑点位置是否在坩埚中心位置。同时要观察蒸 镀时的速率、电流大小；氧气的流量。
九、起件
蒸镀完成后先关电子枪外控按钮OFF；工转电流调到 0.5V进行2分钟烘烤，关烘烤1—→烘烤2—→烘烤3。 工转调到0.5V。烘烤温度必须低于280℃方可开门， 按取件进行泄气开室门，然后取出卡伞进行清洁、添 加材料进行下次蒸镀，从打开室门到关门时间为5分 钟左右。
十、关机
先清洁蒸镀室，关室门抽真空（手动关门），蒸 镀室在停机状态下保持低真空状态。按真空（低 阀信号灯亮）—→自动冷泵（扩散泵降温约1.5小 时）。关坩埚电源、监控系统、关电子枪高压电 源、氧气阀。当真空系统自动关闭后关掉总电源、 总水源、总气源。
抛光粉的作用
其一是以抛光剂颗粒的坚硬特性，在模具 和机床的作用下，对玻璃表面的硅胶层进 行微小的切削玻璃被去除，并使玻璃露出 新表面，进而得以水解 其二是以抛光剂颗粒表面的吸附特征，使 硅胶层以分子级程度被抛光剂吸附而剥落。
样板检验
被检验光学表面相对于参考光学表面的偏差称面形 偏差。通常，在光学加工中，光学零件的面形偏差 是通过与样板参考表面比较而鉴别出来的。若两者 的面形(球面或平面)不一致，存在微小误差时，就 形成一个楔形空气隙，类似一个薄膜，从而产生薄 膜干涉现象，如图6—3(a)所示。若用单色光源，空 气隙呈环形对称时，则产生明暗相间的同心圆干涉 环，用白光照射产生彩色圆环。这些圆环称作光圈， 又叫牛顿环。光学零件面形偏差是在圆形检验范围 内，通过垂直位置所观察到的光圈数目、形状、变 化和颜色来确定的，并且面形误差用光圈数表示， 所以，样板检验亦称“光圈检验”
二.粗磨加工
（一）胶条： 按零件厚 度方向胶成长条
目地：块料经切割后具有一定形状 和大小的光学零件毛坯，利用磨料 或磨具加工成具有一定几何形状、 尺寸精度和表面粗糙度的半成品光 学零件。 步骤：先用刀口尺在工件上选择一 个平整面并将其放在直角形夹具的 一个直角边上，在该玻璃上涂上适 量的光学粘胶将下一个工件的平整 与那个直角面对齐且与下面的工件 压紧，每个直角形夹具最多放七个 工件。最后在两端加上保护玻璃。
三、装工件
达到装工件要求时，将工件按照要求放到镀膜室 里面待镀膜
四、抽真空
以上步骤完成后，关上镀膜室门，进行 抽真空工序
五、烘烤
当真空度达到低真空（低真空信号灯亮，真空度为 3.0E-0）方可开烘烤，同时真空镀必须高于10-2Pa。 按下按钮烘烤1—→烘烤2—→烘烤3—→工转（工转 的电压为1V，烘烤温度达到设定值320℃时.必须稳定 10分钟。）
六、轰击
待烘烤完毕后，打开Ar源，实施轰击，进一步洗净工件 表面
七、预熔
真空度达到高真空时，坩埚转换到手动打下控制开关 自动→手动。电子枪转换到手动打下控制开关 EXT→INT。打开外控选择按钮ACC—→FIL。融料时 需注意事项： 1、挡板是否在关闭状态。电子枪功率逐渐上升，要 高于镀膜时的设定值。 2、高功率时电子枪斑点不可在坩埚边上融料。 3、高功率时电子枪斑点不可过小，融好后需在坩埚 中心位置停留10秒。 融完后按下外控按钮OFF。电子枪转换到自动INT— →EXT，同时EMN—→SCAM—→POS转换到自动。 坩埚转换到自动手动—→自动。
抛光操作过程
检查抛光模的面形情况是否合格，不合格的研磨至要求 方可使用 将抛光模在50~60℃温水中烫一下，在抛光模面上涂上 抛光液，覆盖在镜面上，用手推动几下，使之均匀。放 下铁笔，开动机床，开始抛光。 抛光一段时间后，应检查表面质量和面形，若磨点、砂 眼去除均匀，则抛光应继续进行。若光圈过高，过低则 随时调整有关工艺参数以控制光圈变化。 当工件表面光圈合格后，然后洗净工件抛光面并擦干再 涂保护漆，待保护漆烤干后即可下盘。冷却之后用汽油， 酒精洗净工件即可。