平凸透鏡的加工及檢測

1、武 漢 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院項(xiàng)目報(bào)告平凸透鏡的加工及檢測系、專業(yè)：電子系光電班 級：光電09305班實(shí) 訓(xùn) 人：朱 軍指導(dǎo)教師：吳曉紅 謝智國 喻菊芳2010年12月17日摘 要平凸透鏡的加工是光學(xué)零件加工中最常見的，同時(shí)也是加工難度較大的零件加工。其歷史很悠久，最開始的光學(xué)零件加工就是以其為主的。我們的實(shí)訓(xùn)主要包括平凸透鏡的加工和鍍膜，輔以檢測。加工平凸透鏡主要使用古典法加工，讓我們熟悉古典法的工藝流程，鍍膜則是先進(jìn)的鍍膜機(jī)自動化完成，只需熟悉操作即可。檢測使用現(xiàn)代光學(xué)法，讓我們熟悉檢測過程以及檢測的原理。加工實(shí)訓(xùn)主要可以讓我們從書本的理論知識中脫離出來，在實(shí)踐中去感受理論與實(shí)踐的差異，做

2、到理論與實(shí)踐的良好的結(jié)合，同時(shí)也可以零距離接觸從事光學(xué)零件加工的工人師傅，向他們學(xué)習(xí)加工技術(shù)，向他們學(xué)習(xí)實(shí)踐生產(chǎn)中積累的經(jīng)驗(yàn)記述在光學(xué)加工實(shí)訓(xùn)期間的學(xué)習(xí)心得、體驗(yàn)。論文主要研究平凸透鏡的加工，重點(diǎn)突出加工的具體流程，加工中應(yīng)注意的事項(xiàng)。同時(shí)在記述加工過程中可以讓我記起更多的加工細(xì)節(jié)，對已學(xué)的知識起到良好的鞏固復(fù)習(xí)的作用，也鍛煉了熟悉使用office辦公用軟件。關(guān)鍵詞： 平凸透鏡；古典法；加工檢測 具體內(nèi)容1.1 概述透鏡的加工有400多年的歷史了，主要有古典法和現(xiàn)代法兩種加工方法，我們在實(shí)訓(xùn)中是用的古典法。其主要工藝流程有：粗磨下料、精磨拋光、定心磨邊、鍍膜等。1.2 所選材料本次實(shí)訓(xùn)中選用的

3、是k9的冕牌玻璃。冕牌玻璃的特點(diǎn)是：折射率低，色散系數(shù)大，性硬、質(zhì)輕、透明度好。1.3 工藝特點(diǎn)古典法工藝的特點(diǎn)主要有：使用通用機(jī)床，機(jī)床轉(zhuǎn)速低；使用散粒磨料；以手工加工為主，對操作人員技術(shù)要求高，適合小批量高精度生產(chǎn)。1.4 工藝流程1. 4.1 粗磨下料（1） 選擇材料:選擇塊料毛坯k9玻璃（2） 切割、整平：先用玻璃切割機(jī)將大料塊切割成所需要的矩形料塊，然后使用簡易的小型切割機(jī)將矩形料塊切割成小的正方形料塊，再接著使用小型切割機(jī)將得到的料塊矩形角切割，并標(biāo)記直角邊，為以后膠條做準(zhǔn)備；整平操作實(shí)訓(xùn)中未操作。玻璃切割機(jī)的使用方法： 接通電源，按下液壓開關(guān) 裝工件 調(diào)整 進(jìn)刀（慢進(jìn)、快退、停輪

4、） 退刀（3） 膠條：實(shí)訓(xùn)中也未操作。（4） 滾圓：使用滾圓機(jī)進(jìn)行滾圓，在滾圓剛開始的時(shí)候磨輪的橫向進(jìn)刀可以適當(dāng)?shù)拇笠恍?，在聽到有異常聲響時(shí)可以進(jìn)空刀，在后半段加工余料不多時(shí)調(diào)小進(jìn)刀量，直至將工件加工至52mm。（5） 開球面：使用球面銑磨機(jī)開大部分球面，最后剩余約10mm的部分手工開球面，在壓桿碾磨機(jī)上邊繼續(xù)開完球面。球面銑磨機(jī)工作原理：球面銑磨是采用斜截圓原理，用筒形金剛石磨輪在球面銑磨機(jī)上加工球面零件，圖1-21為球面銑磨原理圖。球面銑磨時(shí)，磨輪與工件軸交于0點(diǎn)，兩軸的夾角為 a，筒形金剛石磨輪繞自身軸線高速旋轉(zhuǎn)，而工件繞自身軸線慢速回轉(zhuǎn)，則磨輪的切削刃口在工件表面上的磨削軌跡為一球面。

5、 若磨輪中徑為d，磨輪端面切削刃口的圓弧半徑為，磨輪軸與工件軸的夾角為，則工件球面的曲率半徑r為 (其中，凸面取“+”號，凹面 取“-”，則 當(dāng)磨輪選定后，d和r均為定值，只要調(diào)節(jié)a，即可以得到不同曲率半徑的球面。當(dāng)工件軸與磨輪軸的夾角為零度，即a=0時(shí)，則可以加工出平面。在選擇金剛石其直徑應(yīng)大于銑磨 圖1-21 球面銑磨原理磨輪時(shí)，零件直徑的一半。（6） 粗磨：用240#的沙在壓桿碾磨機(jī)上進(jìn)行粗磨，先磨球面，待球面光滑后開始磨平面，最后加工至工件厚度為10.6mm。最后在凹模上進(jìn)行平面的倒角，倒角寬約1mm。1.4.2 精磨拋光（1）細(xì)磨精磨： 清洗模具：用洗衣粉清洗模具，以免上邊殘留的磨料

6、劃傷工件。 適當(dāng)調(diào)整碾磨機(jī)的轉(zhuǎn)速，待磨輪轉(zhuǎn)動均勻后，開始磨修。 細(xì)磨精磨的方法：(a) 磨平面時(shí)，先將工件輕輕放在磨輪上，然后輕輕加力并與磨輪轉(zhuǎn)動方向呈反方向運(yùn)動，運(yùn)動軌跡最好成橢圓型，每磨固定圈數(shù)后，將工件自身旋轉(zhuǎn)一定的角度，繼續(xù)磨修。將工件放在磨輪中間可以磨修邊緣，放在磨輪邊緣可以磨修工件中間。注意不要用力過大，否則可能會使工件飛出或者造成劃痕。(b) 磨凸面時(shí)，方法與平面基本相同，當(dāng)工件沿外緣轉(zhuǎn)動時(shí)可以磨修中間，當(dāng)工件在中間轉(zhuǎn)動時(shí)可以磨修邊緣。(c) 當(dāng)工件磨修差不多的時(shí)候，可以停止磨修，洗凈工件，用六倍放大鏡觀察表面紋路，是否有劃痕和沙眼，如果有繼續(xù)修磨。(d) 若表面合格，使用刀口尺

7、觀察平面的平整度，觀察合格的標(biāo)準(zhǔn)為平面中心有一條頭發(fā)絲細(xì)的亮線。 細(xì)磨使用302#的沙，精磨使用303、304的沙。 由細(xì)磨轉(zhuǎn)為精磨的過程中，模具必需用洗衣粉清洗干凈。 六倍放大鏡和刀口尺的使用方法：六倍放大鏡應(yīng)在100w的白熾燈光下使用，使用時(shí)應(yīng)遠(yuǎn)離工件10cm左右，看工件時(shí)工件應(yīng)該斜對著燈光，邊觀察邊慢慢旋轉(zhuǎn)工件。使用刀口尺時(shí)，工件表面要確保干燥，要仰視工件就與刀口尺的結(jié)合部，使用刀口尺觀察兩次，兩次角度應(yīng)垂直。（2）拋光（古典法）： 上盤：用瀝青剛性上盤，上盤完后清洗拋光面。 調(diào)整好機(jī)床轉(zhuǎn)速、擺幅，準(zhǔn)備好熱水、拋光液。 預(yù)熱拋光模：將拋光模在5060度的熱水中燙一下，使拋光模軟化。 在拋

8、光模上涂上拋光液，覆蓋在鏡盤上，用手推幾下，使之吻合。放上鐵筆，開動機(jī)床，開始拋光。邊拋光邊添加拋光液。 拋光約15分鐘后，取下工件，用洗衣粉洗凈拋光面，用六倍放大鏡 觀察表面疵病。在已拋光面上滴一滴乙醚與酒精的混合液，用紗布擦凈，用同樣的方法處理標(biāo)準(zhǔn)工件，然后使兩者貼合在燈光下觀察光圈。 光圈的識別和修改： 低光圈：加壓，空氣減少，光圈縮小，光圈顏色為藍(lán)、紅、黃 高光圈：加壓，空氣減少，光圈外擴(kuò)，光圈顏色為黃、紅、藍(lán) 工件在上：低光圈，工件往里收，多拋邊沿；高光圈，工件往外拉，多拋中心。 工件在下：低光圈，往外拉，多拋邊緣；高光圈，往里收，多拋中心。 下盤，用汽油洗掉瀝青，再上盤，拋另一面。

9、注意已拋面應(yīng)涂上保護(hù) 漆，用酒精洗掉保護(hù)漆。 兩面都拋光合格后，清洗工件。清洗工作臺，拋光結(jié)束。 拋光的目的：(a) 去掉表面的破壞層，達(dá)到規(guī)定的粗糙度。(b) 精修面形，達(dá)到圖紙要求的面形。(c) 為以后的特種工藝如鍍膜，膠合工序創(chuàng)造條件。1.4.3 定心磨邊機(jī)械法定心： 定心原理：機(jī)械法定心是將透鏡放在一對同軸精度高、端面精確垂直于軸線的接頭之間，利用彈簧壓力夾緊透鏡，根據(jù)力的平衡來實(shí)現(xiàn)定心。其中一個(gè)接頭可以轉(zhuǎn)動，另一個(gè)既能轉(zhuǎn)動又能沿軸向移動。 操作自動定心磨邊機(jī)：打開電源，先開水泵，然后開砂輪。接著根據(jù) 零件的尺寸調(diào)節(jié)前邊的定位千分尺，調(diào)節(jié)后邊的千分尺對刀，聽到細(xì)微的摩擦聲即對刀完成，再

10、將千分尺向后擰一些，然后再次調(diào)節(jié)前邊 的千分尺，調(diào)節(jié)至目標(biāo)尺寸。然后即可按下自動操作鍵，磨邊機(jī)會自動完成定心磨邊。1.4.4 鍍膜 (1)光學(xué)鍍膜是附著在光學(xué)零件表面的、厚度既薄而均勻的介質(zhì)膜層，用于控制光線或保護(hù)光學(xué)零件表面。鍍膜是將光學(xué)薄膜沉積在光學(xué)零件表面的制作過程。 （2）光學(xué)薄膜分類： 按結(jié)構(gòu)組成分：單層，雙層，三層或多層（實(shí)訓(xùn)中鍍單層膜）按照其用途分：序號123456789薄膜類型減反射膜內(nèi)反射膜外反射膜分束膜濾光膜保護(hù)膜導(dǎo)電膜偏振膜涂黑代表符號 按照材料分：(a) 金屬膜：用作增反膜，主要有al，ag，au，cu，rh（銠），cr（鉻），ge（鍺），pt（鉑）等。（b）電介質(zhì)膜，

11、應(yīng)用最廣，所有功能的光學(xué)薄膜中都有使用。（c）有機(jī)薄膜，主要用作集成光學(xué)和光學(xué)原件的保護(hù)膜。 (3) 在高真空下鍍膜的作用： 減少氣相分子在飛向被鍍膜零件過程中與其他氣體分子間的碰撞并發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 減少鍍料基片與其它活性氣體分子化學(xué)反應(yīng)。 避免沉積過程中其它氣體分子進(jìn)入膜層成為雜質(zhì)。 提高薄膜沉積速度、純度、致密性及基片的附著力。 （4）真空鍍膜機(jī)的組成： 控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)：蒸發(fā)系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、膜層厚度控制系統(tǒng)、水冷系統(tǒng) 電控柜 （5）蒸發(fā)系統(tǒng)加熱方式：電阻加熱與電子束加熱。 （6）工藝流程： 準(zhǔn)備：清洗光學(xué)零件，清洗真空室內(nèi)相關(guān)部件，檢查水冷系統(tǒng)，檢查外部電路。 開機(jī)：先開總電源，再開電

12、柜。 裝工件：手帶手套，以免污染工件。 抽真空：機(jī)械泵與油擴(kuò)散共同工作抽至高真空。 烘烤：將油溫加至265度。 開離子源 預(yù)熔 鍍膜：先鍍一面，再翻面鍍另一面。 取件：待真空箱內(nèi)冷卻，氣壓達(dá)到要求值。 關(guān)機(jī) （7）裝配工件，完成整個(gè)平凸透鏡的加工。 結(jié) 論 平凸透鏡的加工，從開始的毛坯至合格的成品，要經(jīng)過粗磨下料、精磨拋光、定心磨邊、鍍膜等工藝流程。每一步都有嚴(yán)格的要求和注意事項(xiàng)，只有遵守操作章程合格操作，才能加工出合格的產(chǎn)品。古典法加工透鏡，其對操作人員的要求比較高，是鍛煉操作人員技術(shù)的很好途徑。古典法加工的零件精度很高，可以適合某些原件的高精度要求，而現(xiàn)代法則無法達(dá)到，但是古典法只適合小批量高精度生產(chǎn)，大批量中等精度的生產(chǎn)以現(xiàn)代法為主。參考文獻(xiàn)1 蔡立。激光零件加工技術(shù)（第