光学冷加工光圈的识别及光胶上盘

光学冷加工光圈的识别

在抛光的过程中,须用光学样板检查工件的面形精度－－光圈.因此,正确的判断光圈的高低程

度及局部误差的性质,对于修改工件面形偏差是非常重要的。所谓高光圈，是指样板与工件中心接触，低光圈是指样板与工件边缘接触。并规定：高光圈（凸）为正偏差，低光圈（凹）为负偏差。

1 高低光圈的识别

(1)按压法根据手持样板按压时干涉条纹移动方向,判断光圈的高低。

低光圈：条纹从边缘向中心收缩。

高光圈：条纹从中心向边缘扩散。

(2)点压法在光圈数少的情况下，可在样板的一侧施加压力，此时的判断为：

低光圈：条纹的弯曲中心和移动方向一致。

高光圈：条纹的弯曲中心和移动方向相反。

(3)色序法在白光下观察时，也可按光圈颜色的序列来识别高低光圈，但不能判断光圈数。

低光圈：从中心到边缘的颜色序列为蓝红黄

高光圈：从中心到边缘的颜色序列为黄红蓝

2 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上最多光圈数的一半来度量,根据光圈数可以确定空气隙的大小。用汞灯绿色光作为光源，这时每道圈对应的间隙可近似认为等于0.25微米，即四道圈约为1微米。若采用氦氖激光作为单色光源，则每一圈约为0.316微米，即三道圈近似1微米。

生产上以自然光作为光源，一般以红色光圈计数较为方便，即表面上有几道红色光圈，就为几道光圈。

(2)当光圈数N<1时，对于大曲率半径球面或平面，通常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（H）的比值（N）来度量，光圈数N=h/H

对于较小曲率半径的球面，一般是按光斑的大小与颜色的差异来估算的。在自然光的照明下，当边缘接触，其颜色为灰白色时，则可根据中间颜色按绿黄到淡黄来确定光圈数。

3 象散偏差的识别与度量

被检光学表面在两个相互垂直方向上光圈数不等所产生的偏差，被称为象散偏差

4 局部偏差的识别与度量

被检光表面在任一方向上光圈的局部不规则的程度，称为局部偏差

光胶上盘简介

光胶是利用两个抛光面紧密贴合后分子引力的作用，将零件固定在光学工具上的一种方法。它适用于高精度的玻璃平板、棱镜等的加工。

一、光学工具

生产中常用的光学工具有光胶垫板、长方体、立方体和角度垫板等。

利用光学工具光胶零件是根据该工具的角度与零件的角度互补成180度后，又利用光胶垫板与被加工面成一对平行平面的原理，加工中依靠控制其平行差来保证零件的精度，平板零件可直接光胶在光胶垫板上加工。

二、光胶工艺过程

1）先用航空汽油再用无水乙醇擦净零件和光学工具的光胶面，用松鼠毛刷掸去灰尘；

2)将长方体放在玻璃垫板上轻轻移动几下，使其有良好的接触。然后将棱镜推到长方体的一侧，使两个光胶面接触并能看到清楚的光圈时，方可适当地按压两者，以排除空气，达到光胶。再以同样的方法在长方体另一侧光胶上棱镜。同理，对立方体则可在四个侧面光胶零件；

3）用刀口尺或平面样板检查平面度。当用刀口尺检查时，允许中间或边部微弱透光，但不能有错扭或较大的缝隙；当用样板检查时（一般是返工件或光玻璃），看到的光圈应分布均匀，否则须重新光胶；

4）光胶合格后，在不加工的光胶面周围涂上保护漆；

5）将胶好零件的长方体、立方体或角度垫块均匀、对称地光胶到光胶垫板上，并在光胶面周围涂上保护漆，以防止在加工过程中浸水脱胶。

三、光胶注意事项

1）光胶工房应保持高度的清洁，室温最好保持在22正负2摄氏度，相对湿度百分之60，室内气压应比室外高；

2）相互光胶的两个面应为低光圈且小于0.5，或正负光圈配对的总和少于一道低光圈也可。光胶面面形误差太大，不仅影响光胶的机械强度，而且影响被加工面的面形精度，如果光胶面光圈太低，下盘后加工面光圈易变高，零件表面光圈的变化会影响其平行度和角度精度；

3）利用长方体、立方体光胶棱镜前，棱镜被加工角度的公差应小于2分；

4）玻璃垫板的表面光洁度应达到5级，光圈低1--2道。

光学冷加工工艺资料介绍

1. 抛光粉

1.1 对抛光粉的要求

a. 颗粒度应均匀，硬度一般应比被抛光材料稍硬；

b. 抛光粉应纯洁，不含有可能引起划痕的杂质；

c. 应具有一定的晶格形态和缺陷，并有适当的自锐性；

d. 应具有良好的分散性和吸附性；

e. 化学稳定性好，不致腐蚀工件。

1.2 抛光粉的种类和性能

常用的抛光粉有氧化铈（CeO2）和氧化铁（FeO3）。

a. 氧化铈抛光粉颗粒呈多边形，棱角明显，平均直径约2微米，莫氏硬度7～8级，比重约为7. 3。由于制造工艺和氧化铈含量的不同，氧化铈抛光粉有白色（含量达到98%以上）、淡黄色、棕黄色等。

b. 氧化铁抛光粉俗称红粉，颗粒呈球形，颗粒大小约为0.5～1微米，莫氏硬度4～7级，比重约为5.2。颜色有从黄红色到深红色若干种。

综上所述，氧化铈比红粉具有更高的抛光效率，但是对表面光洁度要求高的零件，还是使用红粉抛光效果较好。

2. 抛光模层（下垫）材料

常用的抛光模层材料有抛光胶和纤维材料。

2.1 抛光胶

抛光胶又名抛光柏油，是由松香、沥青以不同的组成比例配制而成，用语光学零件的精密抛光。

2.2 纤维材料

在光学工件的抛光中，若对抛光面的面形精度（光圈）要求不高时，长采用呢绒、毛毡及其它纤维物质作为抛光模层的材料。

3. 常用测试仪器

光学零件的某些质量指标，如透镜的曲率半径、棱镜的角度，需要用专门的测试仪器来测量。常用的仪器有：光学比较侧角仪、激光平面干涉仪、球径仪和刀口仪等。

4. 抛光

在抛光过程中添加抛光液要适当。太少了参与作用能够的抛光粉颗粒减少，降低抛光效率。太多了，有些抛光粉颗粒并不参与工作，同时也带来大量液体使玻璃边面的温度下降，影响抛光效率。抛光液的浓度也要适当，浓度太低，即水分太多，参与工作的抛光粉颗粒减少并使玻璃表面温度降低，因此降低抛光效率。浓度太高，即水分带少，影响抛光压力，抛光粉不能迅速散步均匀，导致各部压力不等，造成局部多磨，对抛光的光圈（条纹）质量有影响。而且单位面积压力减少，效率降低，抛光过程中产生的碎屑也不能顺利排除，使工件表面粗糙。一般是开始抛光时抛光液稍浓些，快完工时，抛光液淡些，添加次数少些，这有利于提高抛光效率和光洁度。另外，一般认为抛光液的酸度（pH值）应控制在6～8之间，否则玻璃表面会被腐蚀，影响表面光洁度。

在抛光过程中检查光圈（条纹）时，如不合格，可以通过调整抛光机的转速和压力、工件与模具（抛光机下盘）的相对速度、相对位移、摆速和羞怯抛光模层等方法进行修改。

a. 提高主轴转速，能增加边缘部位与上模接触区域的抛光强度。经验证明，若速度过高，抛光表面温度升高，从而使抛光模层硬度降低，影响修改光圈（条纹）的效果。

b. 增加荷重以加大压力时，可提高整个抛光模和工件间接触区域的抛光强度，也将使抛光表面的温度升高，降低抛光模层的硬度。

c. 加大铁笔（上盘主轴）的位移量，可使上盘的中间部位和下盘的边缘部位同时得到修整。