光学工艺实习报告+日志

光学工艺实习报告
班级：04241404
学号：
姓名：
专业：光电信息科学与工程（光电信息工程方向）实习日期：2016年8月29日~9月2日
第一天2016年8月29日
主要完成工作情况：由刘明老师进行简要的理论知识介绍，并未实践。

第二天2016年8月30日
主要完成工作情况：
材料：无色光学玻璃直角棱镜型料毛坯
工具：研磨机，20号金刚砂，刷子，清水，干毛巾，刀口角尺，木质铅笔
工序：粗磨，使零件获得与图纸要求相近的形状和尺寸
具体步骤：
1、使用平面研磨机，使棱镜毛坯与磨盘成45°角，对所有棱边进行倒角，倒角边宽约2㎜，同时也要磨去各棱边的夹角，其作用是防止毛坯的锐边划伤手指，同时防止意外撞击摩擦等对玻璃造成损坏；
2、在待加工的毛坯上选择一个较为平整的三角面作为基准面，将之磨平，去除余量，直至洗净擦拭后，此面全部呈现为一种磨砂质感且无明显裂隙划痕为止；
3、选择一个与基准面相邻的侧面作为第二面，将之磨平，去除余量，用直角尺检验，是否平整，是否与基准面垂直；
4、另一个与基准面相邻的侧面称为第三面，将之磨平，去除余量，
用直角尺检验，是否平整，是否与基准面垂直，且是否与第二面
垂直；
5、根据具体情况调整研磨手法，直至三面相互垂直且都表面平整
为止。

上午8:30左右全部人员到齐，老师开始讲解光学冷加工工艺
的相关知识，粗磨的具体方法，并现场示范。

粗磨的具体操作大
概在上午10:00开始，11:00左右结束，打磨—清洗—检验，上述
步骤大概进行了十五个来回。

应用的光学工艺知识：
1、选择合适的材料，即K9无色光学玻璃，光学均匀性较好，条纹度小，气泡较少；
2、挑选大小合适的毛坯，厚度3㎝左右，方便抓握，同
时研磨时毛坯不易受损；
3、使用牌号合适的磨料，20号金刚砂，加水研磨；
4、运用光的直线传播定律，用刀口角尺检验棱镜各面平
整度和交角，对准灯光，查看是否有缝隙，以便进一步研
磨调整。

遇到的问题及解决方法：
1、问题：将第二面磨平时，使得此面与基准面夹角小于90°，而修正夹角时又使得第二面不再平整。

解决办法：先控制两面夹角为直角，再使用铅笔在第二面上凸出不平的部位涂抹出来，
再在研磨机上着重打磨。

2、问题：在研磨机上倒角时不慎将较为锐利的边角崩掉。

解决办法：在磨盘上多洒一些水，使棱边与磨盘速度
方向垂直，同时控制用力。

完成情况照片及照片内容说明：
目前毛坯各面已经去除了余量，基本平整，但基
准面与其余两面之间夹角略小于90°。

研磨过程在
不慎崩掉了一小片玻璃，但所幸没有造成太大的裂
痕。

第三天2016年8月31日
主要完成工作情况：
材料：无色光学玻璃直角棱镜型料毛坯
工具：研磨机，20号金刚砂，刷子，清水，干毛巾，刀口角尺，木质铅笔
工序：粗磨，使零件获得与图纸要求相近的形状和尺寸
具体步骤（研磨手法）：
1、要使面平整，对于较大的三角形基准面，要同时使用两手，拇指、食指、中指捏实三角形的两个底角部分，在磨盘上水平前后推拉，推拉时要使路径经过磨盘圆心，在抵达磨盘边缘时，要使部分毛坯超出其边缘，以保证基准面的平整不凸，来回3-5次后，使三角形顶角和底角前后对调，重复上述步骤；
2、对于第二面或第三面，单手抓握或双手抓握均可，以稳定为准，在已经去除余量的前提下，每研磨3-5个来回，需及时检验直角以及平整度，如不合格，需继续研磨，以此提高研磨效率；
3、倒角时，单手抓握毛坯，与磨盘成45°夹角，使棱边与磨盘转动方向垂直，沿着磨盘右上部分半径方向推拉来回，3-5次即可；
4、当第二或三面不平，研磨时应使毛坯该面与磨盘面略有一个夹角。

由于是在前一天的基础上再细致加工，上述过程反复了大概二十次左右，上午8:30左右开始，9:00左右处理好第二面，使之平整且与基准面垂直，9:50左右将第三面处理好，使之平整且与基准面垂直，棱镜粗磨实习结束。

应用的光学工艺知识：
1、尽量使用固定角尺，万用角尺存在转轴，误差较大，检验时容易误判；
2、刀口角尺测量边纤薄，与毛坯表面摩擦时容易损坏，所以每检验一次后要抬起角尺，再进行下次检验，不能直接在毛坯表面拖拽；
3、角尺容易生锈，每次毛坯清洗后要连双手一起擦净，
再进行检验；
4、如果室内光线不足，可开启台灯，以检验较细小的缝
隙。

遇到的问题及解决方法：
1、问题：研磨第三面时要么面不平整，要么与临边夹角
小于90°；
解决办法：（右图上为小磨盘，下为大磨盘）选择速度较
慢的大磨盘研磨机，同时大磨盘研磨机磨盘较为平整，
方便各面的磨平操作，或者调慢磨盘转速；
2、多尝试不同的研磨方式，多向老师请教具体的操作手
法。

完成情况照片及照片内容说明：
下图中左侧为实习期间粗磨加工后的毛坯，右侧为
待加工的型料毛坯（比本人所选的毛坯要厚，可以看到
三角面上尚存在余量）。

与车间的老师沟通后，经过多
次调整，终于使基准面以及另外两面都平整且互相垂直，不甚完善的是加工过程中因为用力不均崩掉了部分玻璃。

第四天2016年9月1日
主要完成工作情况：
材料：无色光学平面玻璃板型料毛坯
工具：双轴研磨抛光机，抛光盘，抛光料，
刷子，毛巾，检验用平面玻璃样板（平晶）
工序：抛光，使零件的表面精度达到光学
面的标准
具体步骤：
1、在待加工玻璃板上用刷子涂抹适量抛光
料，之后将抛光盘平放在玻璃板上，再使
研磨机上的机臂定轴杆插入抛光盘中央的
孔中，机臂旋转幅度可由研磨机面板右侧
的带动轮调整；
2、将研磨机开启，待加工玻璃板开始定轴转动，旋转速度可调整，抛光盘由机臂带动沿椭圆轨迹旋转；
3、抛光过程中每隔3-10分钟，用刷子在玻璃板上涂抹一次抛光料，浓稠度适中，颗粒过多将在玻璃板表面造成划痕，上料频率以保持玻璃板表面湿润为准；
4、每隔一个小时左右停机检验一次，检验前先将玻璃板表面擦干除尘，将平晶小心轻放在待测玻璃板上，打开黑光灯观察干涉纹样，以判断表面精度，随后调整抛光方式。

上午8:30到9:30为第一阶段抛光，检验时发现玻璃圆盘中心高边缘低，调整抛光盘后，9:30到10:30 为第二阶段抛光，总共用时2小时。

应用的光学工艺知识：
1、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；
二是精修面形，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；
2、磨料：氧化铈抛光粉与清水的混合物；
氧化铈为重要的稀土抛光剂，具有用量小，
抛光速度快，抛光效率高的优点；
3、磨料中的清水尽量使用纯净水，使用自
来水时应先沉淀后再用；
沉淀容易划伤玻璃表面；
4、抛光盘：主要由沥青和松香按比例混合熬制而成；
5、黑光灯不是照明用灯，仅用于观察干涉条纹使用，长时间照射还对皮肤细胞有一定损害，所以不用时应关闭。

遇到的问题及解决方法：
问题：第一次检验时发现玻璃板中心低边缘高的情况，不知该如何解决；
解决方法：调整机臂的传动轮卡口位置，增大抛光盘的旋转幅度，使其多磨玻璃板边缘部分。

完成情况照片及照片内容说明：
第二次检验时，玻璃板表面精度明显好于第一次检验时的情况。

照片为抛光中的玻璃板，右上角广口瓶中的白色糊状物为磨料。

第五天2016年9月2日
主要完成工作情况：
材料：无色光学平面玻璃板型料毛坯
工具：双轴研磨抛光机，抛光盘，抛光料，刷子，毛巾，检验用平面玻璃样板（平晶）工序：抛光，使零件的表面精度达到光学面的标准
具体步骤（检验方法）：
1、抛光阶段结束，停机后，先抬起机臂，取下抛光盘；
2、开机，仅研磨盘转动，用半干的毛巾沿一半径方向移动，由玻璃板中心开始擦除残留的磨料；
3、待其上水渍干透并去除灰尘后，将平晶轻轻平
放在玻璃板上，打开黑光灯，选择平晶边缘一点向
下按压，观察干涉条纹的弯曲度、弯曲方向以及条
纹移动方向；
4、如图，判断干涉条纹属于高光圈还是低光圈，
图中，左侧为低光圈，右侧为高光圈；
5、检验完玻璃板上的一部分时，将平晶轻轻抬起，
移动至其余部分，在轻轻平放，检验，以免划伤玻
璃和平晶。

上午8:30时进行了第一次检验，8:30到9:30为第一阶段抛光，检验时发现玻璃圆盘仍然有些中心高边缘低，调整抛光盘后，9:30到10:30 为第二阶段抛光，总共用时2小时，平板抛光部分实习结束。

应用的光学工艺知识：
1、平晶无文字标注的一面为检验面，搁置时应将有
字的一面朝下，防止异物划伤检验面；一旦检验面
与待测玻璃板不能有效接触，检验时可能无法形成
干涉条纹。

2、干涉条纹较密时，则说明平晶与玻璃板表面间隙
较大；
3、边缘点力法：在样板边缘某一点轻轻加压，使另
一端浮起，则形成楔形空气隙，从而产生干涉条纹。

它是根据干涉条纹的弯曲方向和弯曲程度来识别和
度量光圈的。

如果工件为理想平面，用平晶检验零
件时，则呈现平直条纹，由于浮起程度不同，条纹
数目也随之增减。

遇到的问题及解决方法：
问题：第一次检验后我们对抛光方式进行了调整，第二次检验时却发现干涉条纹间隔变大；
解决方法：刚刚抛光后玻璃板表面温度较高，存在热胀冷缩，表面不稳定，检验时容易产生误差。

所以，待冷却2-3分钟之后，检验结果较为理想。

完成情况照片及照片内容说明：
下图中，平晶置于玻璃板边缘检验，可以看出此时所显示仍为高光圈，即玻璃板边缘部分仍然略高于中心，但相较于第一次检验已经有所改善。

实习心得体会
2016年8月30日新学期伊始，根据学院的安排，我们在实习老师的指导下，在4号教学楼光学车间进行了为期4天的光学工艺实习活动。

一、深入了解专业知识
光学工艺实习是教学计划中一个重要的实践性教学环节，旨在开拓我们的视野，增强专业意识，巩固和理解专业课程。

8月29日，通过刘明老师在课堂上的理论讲解，我们初步了解了光学材料的分类和特性，光学冷加工工艺的基本流程，光学零件的特种工艺，光学零件的图纸内容等等方面的知识，然后亲自在光学车间进行了直角棱镜粗磨及平面镜抛光的光学工艺实习。

实习过程中，我们了解了一些加工设备的用途和工作原理，例如研磨机的使用以及角尺检验，实现了理论和实践相结合的学习理念，为我们接下来更深一步的专业学习，以及将来从事光学方面的研究奠定了坚实的基础。

以下是我对本专业领域知识的深入了解，首先是光学零件的种类，可以按形状分为三种。

1、透镜：
2、棱镜：
3、平面镜：
而常见光学材料的种类有光学玻璃，光学晶体，光学塑料。

光学玻璃又分无色、有色和特种玻璃三种。

通过老师介绍，我还了解到有一些玻璃甚至能防辐射，可以运用在核电站等特殊环境中。

而最常见的光学塑料正是我们眼镜所用的树脂材料。

另外，对于光学零件的基本工艺，实习中接触的均为冷加工工艺。

其流程如下：
光学零件还有特种加工工艺，如镀膜、胶合、刻画照相等。

同时，我们也了解了一些光学零件图纸上的标识含义，以及阅览参考方式。

二、妙趣横生的实习过程
实习之初以挑选合适的直角棱镜型料毛坯作为开始，大家想法各异，有人认为个小的加工起来速度快，还有人认为尺寸大一些的方便抓握。

结果事实证明，由于磨盘对棱镜产生的摩擦力较大，尺寸大的毛坯更方便研磨；尺寸越小或厚度越薄者越不易抓握。

当然研磨过程也考验了我们总结实践经验的能力。

老师向我们展示了对于棱镜毛坯各种不同部位的不同研磨手法，起初看得我们也是眼花缭乱，自己操作时除了不时碰壁或是自己总结方法，就要再向老师请教，具体该如何在毛坯上运力。

我遇到过几次失误，比如把最初选定的基准面的棱边崩掉了一片玻璃，形成了一块不小的贝壳状缺口，于是在老师的指导下改用正对的另一三角面作为基准面；后来又在倒角时磕掉的反射面的锐角，导致棱镜整体看起来不甚美观；还有在研磨过程中因为没拿紧，不小心让毛坯甩出了磨盘。

虽然两个半天的棱镜研磨实习一路磕磕碰碰，但和同学们互相交流，相互鼓励，总归在最后得到了老师的认可。

如果我今后也有机会能接触到这样的工作，我非常愿意接受。

三、工艺实习到人生感悟
记得在平面镜抛光实习时，我们讨论到手工加工的优势，老师一再向我们强调，做任何事都要先考虑成本，入不敷出是无法持久的。

的确，曾经，我很向往德国那种自动化普及率非常高的生活。

但渐渐的我才明白，这种现象是与国情和社会背景有关的。

德国人口稀少，人均国土面积非常广阔，那么人力就相应成为了一种昂贵的资源，相比之下，长期来看，自动化反而是较为廉价的生产生活方式。

然而对比国内，国土广阔，资源丰富，但人口稠密，想象如果渴望提高自动化普及率，即便不考虑发展新技术的成本，能源问题便可以让人对此望而却步。

而且，大量的普通百姓要和机器抢饭碗，如此，社会要保障民生、维持稳定也要消耗大量人力物力财力，长期来看，得不偿失。

所以全面自动化对于目前的中国来说并不是适合之路。

做人也一样，需要一些经济头脑，务实才能有发展的前路。

首先要善于分析自己的优势劣势，就好比双轴研磨机虽然不能加工直径600毫米的平面镜，却可以很好地加工直径300毫米左右的且效率高；其次要看到社会的对个人能力的需求，就好比300毫米的平面镜就可以满足某光学项目的需要。

那么，对于这个项目，只需要有若干台双轴研磨机即可，而不需要单轴研磨机。

相似的，类比之下的我们，就可以定向发展自己的长处，以对接社会需求，如此就能坦然前进而不迷失方向或陷入巨大的危机。

四、见贤思齐
XXX同学与我一组进行了4天的实习，棱镜粗磨过程中，虽然看起来比其他人的进度要稍慢，但她一直精益求精，向老师请教更准确的研磨方法。

而且在平面镜抛光实习中，检验表面平整度时，她看得最为认真，始终拍照记录对比。