光学零件加工技术
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序
言
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。
序
言
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Leabharlann Baidu在一起,使其达到光轴重合或按 一定方向转折。
光学零件加工技术
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光学零件加工技术
邬 建 生
目
序 言
录
一、传统研磨抛光与高速研磨抛光特点 二、准球心法和传统法比较 三、切削工序的要求
目
录
四、 粗磨工序的要求 五、如何保持粗磨皿表曲率半径的精度 六、修磨皿的技巧 七、影响抛光的因素 八、抛光剂(研磨粉)的影响
表面结构对精磨过程的影响
抛光过程基本上可分成两个阶段, 第一阶段去除凹凸层,第二阶段去除裂 纹层。 第一阶段开始时,抛光模和玻璃的凹 凸层顶峰接触,压强很大,而凹谷为抛 光液进入整个表面又提供了良好的条件, 因此抛光十分迅速。随着抛光过程的继 续,接触面积增大,压强减小,抛光液 的附着能力降低,使抛光过程减慢。
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。
二、准球心法和传统法较
准球心法 抛光模(或镜盘)绕镜盘(或抛光模) 的曲率中心作弧线摆动,而压力方向始 终对准球心,因此镜盘所承受的是恒压, 给均匀抛光创造了条件。
球面研磨对镜盘的考虑
刚性上盘
• 胶球模轴向定位基准要符合,切削、 粗磨厚度控制的基准面以及高速研 磨中准球心所需要的基准面(假如 镜盘装在主轴上) • 承座(定位孔)轴线与球面法线重 合、深度一致;
球面研磨对镜盘的考虑
• 曲率半径与被粘结面曲率半径要合 理 • 承座(定位孔)与胶球模轴向基准 面间的相对尺寸一致,并有消气孔。 • 粘结胶程度足够;粘结面积足够; 粘结温度合适。
表面结构对精磨过程的影响
玻璃磨削后留下凹凸层和裂纹层,抛 光工序的效率就取决于这两层的性质。 一般的错误概念是认为抛光时粗磨表面 的凹凸层越小越好,这是忽略了粗磨表 面的微观结构对抛光过程的作用。抛光 模,特别是热固性塑料模,在抛光过程 中易于钝化而失去抛光能力。而凹凸层 有利于减少或消除这种钝化现象。
序
言
球面光学零件现行加工技术 三大 基本工序为: • 范成法原理的铣磨(切削) • 压力转移原理的高速粗磨 • 压力转移原理的高速抛光。
序
言
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。
序
言
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。
表面结构对精磨过程的影响
当抛光面达到裂纹层时,玻璃表面同 抛光模表面全部接触,抛光过程趋于稳定 缓慢,而抛光模开始钝化,抛光继续,钝 化加剧,抛光效率进一步下降。钝化程度 随过程的持续时间而定,而持续时间直接 决定于裂纹层的深度。 这个凹凸层厚度的最佳值主要由抛光 模材料的性质,以及与这个材料配合使用 的抛光剂而定,其他因素还有主轴转速、 压力和抛光液的进入能力等。
目
九、研磨皮及选择
录
十、传统加工要求 十一、计算公式 十二、光圈识别与修整措施 十三、机床的选择
目
录
十四、机床的调整 十五、超声清洗原理 十六、品质异常分析步骤 十七、工艺规程的设计
序
言
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。
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。
范成法
其特点: (1)用环状面接触的球模加工, 按加工轴轮对工件轴所成 的夹角确定工件表面形状; (2)机床的精度和调整对加工 质量起着很大的着用。
准球心法和传统法较
传统法
是平面摆动,重压块垂直加 压,其压力随摆角而变化,因 而容易造成不均匀抛光。
准球心法和传统法较
加压采用弹簧或气压方式,压 力比较恒定.平稳。而传统研磨抛 光法用重压块加压,体积大,振 动大。
球面研磨对镜盘的考虑
• 镜盘张角不宜过大,以便于光圈稳 定,在多行的镜盘中,张角不宜大 于140°;对于三块镜片一盘,若超 过140°影响也不大。 • 弹性上盘能承受高速研磨中的高速 高压,但镜盘必须装得正。
四、粗磨工序的要求
获得合理的粗磨表面结构对精磨过是 极其重要的,它直接影响着精磨效率及其 加工质量。粗磨表面的性质可由宏观的 和微观的表面不规则性来表示。 宏观不规则性是由磨削过程中磨具的 偏差引起的,在精磨中通过选择合适的抛 光模材料能大大减少这种宏观不规则性。 微观不规则性是由玻璃磨削的本质决 定的。
三、对切削工序的要求
一是 切削出的球面面形要规则,曲率半 径要达到工艺规定的公差范围; 二是 表面粗糙度要符合粗磨的要求; 三是 要去除一定的余量,保证将毛坯杂 质层去除干净。 如果镜片抛光后合格率降低,检查切削 面的面形精度也许会找出问题的症结。
切削设备精度
工件轴全跳动:3um 磨轮轴全跳动:3um 工件轴母线精度:1um 工件轴移动精度:3um 工件、磨轮轴面等轴度:1um 对球面来讲,既不产生非球面度,同表 面又不会产生超菊花纹和过深碎裂层。
一、传统研磨与高速研磨特点
也叫古典研磨抛光,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;
传统研磨抛光
(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。