光学零件加工技术

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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

序 言

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


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。


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。


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。
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。

九、研磨皮及选择

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


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


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。
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