光學(xué)零件實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書

1、光學(xué)制造技術(shù)光學(xué)制造技術(shù)實(shí)實(shí) 驗(yàn)驗(yàn) 指指 導(dǎo)導(dǎo) 書書薛常喜薛常喜 李艷紅編寫李艷紅編寫長(zhǎng)春理工大學(xué)光電工程學(xué)院長(zhǎng)春理工大學(xué)光電工程學(xué)院目目 錄錄實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1 塊料毛坯的鋸切與整平塊料毛坯的鋸切與整平 .2實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2 塊料毛坯的劃割、滾圓與開(kāi)球面塊料毛坯的劃割、滾圓與開(kāi)球面 .5實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 3 球面透鏡的銑磨工藝球面透鏡的銑磨工藝 .8實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 4 透鏡的上盤與下盤工藝透鏡的上盤與下盤工藝 .13實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 5 光圈識(shí)別光圈識(shí)別 .15實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 6 高速拋光工藝及光圈修改實(shí)驗(yàn)高速拋光工藝及光圈修改實(shí)驗(yàn) .20實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 7 透鏡的定心磨邊工藝透鏡的定心磨邊工藝 .23實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 8 透鏡的膠合透鏡的膠

2、合 .27實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 9 高精度平面的制造與檢測(cè)高精度平面的制造與檢測(cè) .30實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 10 光學(xué)晶體的研磨與拋光光學(xué)晶體的研磨與拋光 .32實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 11 直角棱鏡的制造與檢測(cè)直角棱鏡的制造與檢測(cè) .34實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 12 非球面加工實(shí)驗(yàn)非球面加工實(shí)驗(yàn) .37實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 1 塊料毛坯的鋸切與整平塊料毛坯的鋸切與整平一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉塊料毛坯加工工藝過(guò)程及加工余量的確定；2、掌握玻璃鋸料機(jī)的使用方法及鋸切工藝；3、掌握單軸機(jī)使用方法及整平工藝；4、掌握用散粒磨料整平的技巧。二、二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具鋸料機(jī)、單軸機(jī)、平模、玻璃塊、磨料 80#、120#、卡尺、厚度尺等。三、實(shí)驗(yàn)步

3、驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容塊料毛坯是用玻璃塊加工而成的毛坯。主要加工工序包括：鋸切、整平、劃割、滾圓、開(kāi)球面鋸切、整平、劃割、滾圓、開(kāi)球面1 1、鋸切、鋸切將玻璃塊按著毛坯的尺寸或角度要求，在鋸料機(jī)上進(jìn)行鋸切。玻璃的鋸切主要采用金剛石鋸料機(jī)，見(jiàn)圖 1。金剛石鋸料機(jī)多為非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，其結(jié)構(gòu)型號(hào)各異。按其進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可分為重錘進(jìn)給、絲杠進(jìn)給和液壓進(jìn)給三種形式的鋸料機(jī)。金剛石鋸料機(jī)使用的鋸片是金剛石鋸片，鋸片的直徑一般為300400mm，厚度為 23mm；邊緣線速度一般為 2040m/s；金剛石顆粒的粒度一般為 60#80#；濃度一般取 100%150%。圖 2 是在用金剛石鋸片鋸切玻璃。圖 1

4、金剛石鋸料機(jī)圖 2 金剛石鋸片2 2、整平、整平整平是把鋸切后的壞料不平整的表面磨平，并修磨厚度和兩面的平行度，或修磨角度等。 整平的方法：散粒磨料研磨整平法和金剛石磨輪銑磨整平法兩種。：散粒磨料研磨整平法和金剛石磨輪銑磨整平法兩種。前者是在普通的研磨機(jī)（見(jiàn)圖 3）上，用鑄鐵平模盤，采用不同粒度的磨料整平；后者是在平面銑磨機(jī)（見(jiàn)圖 4）上進(jìn)行整平。圖 3 單軸機(jī)圖 4 平面銑磨機(jī)為提高生產(chǎn)效率，通常先單塊整平第一面，然后再用粘結(jié)材料（由松香和蜂蠟按一定比例融合而成）將其粘在平模上，成盤整平第二面。整平加工余量，單面約取 0.51mm，公差為0.1mm。散粒磨料研磨整平法工藝過(guò)程：散粒磨料研磨整

5、平法工藝過(guò)程：開(kāi)動(dòng)機(jī)床，平模平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)后，往平模上撒適量的磨料；雙手拿著要整平的玻璃片，放在平模上研磨；玻璃片在平模上要以一定擺幅，逆著平模轉(zhuǎn)動(dòng)方向運(yùn)動(dòng)；不時(shí)地觀察研磨面的研磨情況，當(dāng)玻璃表面全部磨到后，停止第一面的整平；整平第二個(gè)表面（如果是成盤整平，需要膠盤后再整平） 。工藝過(guò)程與整平第一面相同，但要注意控制毛坯厚度；各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求后，清洗，進(jìn)入下一道工序。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：記錄實(shí)驗(yàn)中所用的機(jī)床型號(hào)、鋸片參數(shù)、磨料粒度及種類等；畫出完工毛坯圖；總結(jié)加工工藝過(guò)程；回答如下問(wèn)題：金剛石鋸料機(jī)按其進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，有哪幾種？金剛石鋸片，鋸片的直徑、厚度、邊緣線速度、金剛

6、石顆粒的粒度、濃度一般取多少？鋸切時(shí)玻璃是如何裝夾的？整平時(shí)一般采用哪幾個(gè)粒度的磨料？如何做才能保持平模的表面的平面性？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 2 塊料毛坯的劃割、滾圓與開(kāi)球面塊料毛坯的劃割、滾圓與開(kāi)球面一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉塊料毛坯加工工藝過(guò)程及加工余量的確定；2、掌握玻璃滾圓機(jī)的使用方法及滾圓工藝；3、掌握單軸機(jī)使用方法及滾圓工藝；4、掌握用散粒磨料開(kāi)球面的工藝及技巧；5、了解玻璃滾圓機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)原理；6了解單軸機(jī)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)原理。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具滾圓機(jī)、單軸機(jī)、平模、玻璃塊、磨料 80#、120#、卡尺、厚度尺等。三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容三、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容塊料毛坯是用玻璃塊加

7、工而成的毛坯。主要加工工序包括：鋸切、整平、劃割、滾圓、開(kāi)球面鋸切、整平、劃割、滾圓、開(kāi)球面鋸切、整平工序在前一個(gè)實(shí)驗(yàn)中已做過(guò)，本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行毛坯的劃割、滾圓和開(kāi)球面工序的實(shí)驗(yàn)。1 1、劃割、劃割 劃割是當(dāng)整平后的玻璃板需要加工成小塊時(shí)，采用的一道工序，通常用金剛石玻璃刀（或滾刀）按尺寸要求進(jìn)行劃割加工。2 2、滾圓、滾圓透鏡的毛坯，整平后需要磨成圓片，稱作滾圓。一般是先膠成長(zhǎng)條，然后再進(jìn)行磨外圓。 圖 1 滾圓機(jī)磨外圓的常用方法有：在平模上用散粒磨料滾圓，在滾圓機(jī)上用金剛石砂輪磨外圓。后者效率高，精度好，外圓公差可達(dá)0.02mm 以內(nèi)。滾圓余量，根據(jù)毛坯直徑大小確定，一般取 24mm。（1 1）

8、散粒磨料滾圓工藝過(guò)程如下：）散粒磨料滾圓工藝過(guò)程如下：膠條 將整平好的玻璃片放在電爐上稍稍加熱，涂上白蠟，粘成長(zhǎng)條。手持玻璃長(zhǎng)條，在單軸機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)平盤上加 100#磨料漿進(jìn)行滾圓。先磨去四個(gè)棱角，變成八角，再磨成十六角，直到磨成圓形。滾圓過(guò)程中要不斷測(cè)量直徑，達(dá)到要求為止。（2 2）滾圓機(jī)磨外圓工藝過(guò)程如下：）滾圓機(jī)磨外圓工藝過(guò)程如下：膠條 將整平好的玻璃片放在電爐上稍稍加熱，涂上白蠟，粘成長(zhǎng)條；漿玻璃長(zhǎng)條裝夾在滾圓機(jī)主軸上；根據(jù)玻璃圓棒的直徑大小，調(diào)整磨輪到固定位置；啟動(dòng)磨輪、冷卻液電機(jī)、主軸、托板，進(jìn)行磨外圓，待磨輪從玻璃棒一端走刀到另一端時(shí)停車。 測(cè)量玻璃棒直徑，與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值比較，確定加工余

9、量后在次調(diào)整機(jī)床磨外圓，達(dá)到尺度公差范圍內(nèi)時(shí)止。3 3、開(kāi)球面、開(kāi)球面透鏡毛坯的開(kāi)球面，是將滾圓后的玻璃圓片的兩個(gè)平面磨成球面，使其達(dá)到零件粗磨完工后的曲率半徑和中心厚度的要求，所以開(kāi)球面亦稱粗磨。開(kāi)球面有兩種方法:散粒磨料研磨法,是古典的手工操作方法金剛石磨輪銑磨，是先進(jìn)的機(jī)械加工方法。球面曲率半徑的檢驗(yàn): 一般用金屬弧形樣板檢驗(yàn)或用貼置模檢查擦貼度；厚 度: 用千分尺測(cè)量；表面粗糙度: 用肉眼觀察，無(wú)砂眼和擦痕即可。銑磨法開(kāi)球面的工藝過(guò)程，見(jiàn)實(shí)驗(yàn)銑磨法開(kāi)球面的工藝過(guò)程，見(jiàn)實(shí)驗(yàn) 3 3。研磨法開(kāi)球面的基本工藝過(guò)程如下：研磨法開(kāi)球面的基本工藝過(guò)程如下：在單軸機(jī)的主軸上安裝球模（凹或凸球模） ，

10、啟動(dòng)機(jī)床主軸，在球模上加100#磨料漿。手持玻璃片在球模上研磨，達(dá)到要求時(shí)止。清洗后送下一道工序。四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：記錄實(shí)驗(yàn)中所用的機(jī)床型號(hào)、參數(shù)、磨料粒度種類等；畫出完工毛坯圖；總結(jié)加工工藝過(guò)程；回答如下問(wèn)題：散粒磨料滾圓工藝過(guò)程？滾圓機(jī)磨外圓工藝過(guò)程？金剛石磨輪的粒度、結(jié)合劑、濃度、轉(zhuǎn)數(shù)？滾圓機(jī)磨外圓時(shí)使用什么冷卻液？它有什么作用？塊料毛坯的加工工序分哪幾步？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 3 球面透鏡的銑磨工藝球面透鏡的銑磨工藝一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、驗(yàn)證斜截圓形成球面的原理；2、了解透鏡銑磨成型的工藝過(guò)程；3、熟悉透鏡銑磨機(jī)的結(jié)構(gòu)、工作原理和調(diào)整方法；4、銑磨出既定的曲率半徑球面透鏡

11、。二、二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具透鏡銑磨機(jī) ZGX70 球面銑磨機(jī) 1 臺(tái)金剛石磨輪 D = r = 粒度 100# 濃度 100%千分尺、扳手透鏡毛坯、擦貼盤三、三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理球面銑削成型原理，如圖 2 所示。球面的曲率半徑為 R，磨輪的中徑為 Dm，磨輪的刃口曲率半徑為 r，金剛石磨輪刃口通過(guò)工件頂點(diǎn)，磨輪軸線和工件軸線相交于 O 點(diǎn)，兩軸夾角為 ；磨輪繞自身軸高速旋轉(zhuǎn)，工件繞自身軸低速轉(zhuǎn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)軌跡包絡(luò)面就形成球面。球面曲率半徑的大小與兩軸的夾角 有關(guān)。當(dāng)磨具選定后，中徑 Dm 和刃口半徑 r 為定值。調(diào)節(jié)不同的 角，即可加工出不同曲率半徑 R 的球面。R 與 的關(guān)系如下

12、：sinsinDm/2(R+r)Dm/2(R+r)銑削加工用的金剛石磨輪（圖 3）的中徑 Dm 一般為被加工透鏡直徑的四分之三。 圖 2 球面銑削成型原理 圖 3 金剛石磨輪四、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容四、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容1、熟悉透鏡銑磨機(jī)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理；、熟悉透鏡銑磨機(jī)的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)原理；圖 4 透鏡銑磨機(jī)傳動(dòng)原理磨輪傳動(dòng)系統(tǒng)由圖 4 知，電機(jī)通過(guò)平皮帶帶動(dòng)磨頭軸高速旋轉(zhuǎn)。主軸傳動(dòng)系統(tǒng) 主軸電機(jī)經(jīng)三角皮帶傳入剛性錐環(huán)式無(wú)級(jí)變速箱，此變速機(jī)構(gòu)的變速比從 1/33（即輸出速度倍率為 9） ，通過(guò)兩個(gè)聯(lián)動(dòng)的活動(dòng)錐體來(lái)調(diào)速。經(jīng)變速后輸入主軸箱，在主軸箱內(nèi)先經(jīng)二級(jí)蝸輪蝸桿減速，再經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)變速，驅(qū)動(dòng)工件軸轉(zhuǎn)動(dòng)。工

13、件進(jìn)給系統(tǒng) 工件軸 5 由 6、7、8、9、10、11 機(jī)構(gòu)控制其前進(jìn)和后退，完成工件的進(jìn)給加工和裝卸。ZGX70 球面銑磨機(jī)主要參數(shù)磨頭軸轉(zhuǎn)角: 0-45磨頭轉(zhuǎn)數(shù)： n1=8500rpm n2=11000rpm工件軸轉(zhuǎn)數(shù)： n1=15rpm n2=22rpm倒邊磨頭轉(zhuǎn)速: n=7000rpm倒角磨頭轉(zhuǎn)角: 0-90主軸箱行程: 縱向: 50mm 橫向: 50mm加工透鏡范圍: 5-700mm2 透鏡銑磨機(jī)控制系統(tǒng)和按鈕透鏡銑磨機(jī)控制系統(tǒng)和按鈕主軸啟動(dòng)和停止控制系統(tǒng)和按鈕；磨輪啟動(dòng)和停止控制系統(tǒng)和按鈕；冷卻液泵啟動(dòng)和停止控制系統(tǒng)和按鈕；主軸進(jìn)給和后退控制系統(tǒng)；銑磨機(jī)啟動(dòng)和停止按鈕。3 銑磨工藝

14、銑磨工藝參數(shù)選擇 主軸（即工件軸）轉(zhuǎn)數(shù)：n1=15rpm 磨頭轉(zhuǎn)數(shù)：n1=8500rpm機(jī)床調(diào)整 調(diào)整磨輪軸與工件軸間的角度；調(diào)整加工余量銑磨操作 啟動(dòng)磨輪和冷卻液供給系統(tǒng)，再啟動(dòng)主軸，以手動(dòng)方式進(jìn)給加工。操作注意事項(xiàng) 參數(shù)選擇、機(jī)床調(diào)整工作完成后要試運(yùn)行，即在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下運(yùn)行；手動(dòng)進(jìn)給時(shí)不要太快；磨輪完全停止后再取下零件；五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求：記錄實(shí)驗(yàn)中所用的機(jī)床型號(hào)、磨輪參數(shù)、夾具尺寸、冷卻液種類、噴射方式、噴射量、磨頭偏角、工件邊緣線速度、工序周期等。畫出完工零件圖?？偨Y(jié)消除中心凸包與調(diào)整磨輪軸偏角 之間的關(guān)系回答如下問(wèn)題：銑磨后，零件與擦貼盤成中心接觸或邊緣接觸，其曲

15、率半徑大小如何？在銑磨過(guò)程中，如果零件裝夾不緊，磨出來(lái)的表面會(huì)出現(xiàn)什么情況？ 如何消除內(nèi)外凸包？ 光刀的作用？ 本銑磨機(jī)能否用于磨外圓？磨外圓時(shí)如何調(diào)整？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 4 透鏡的上盤與下盤工藝透鏡的上盤與下盤工藝一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康脑谕哥R精磨和拋光時(shí)，多數(shù)是組成鏡盤進(jìn)行的。透鏡的鏡盤由透鏡、火漆、粘結(jié)模構(gòu)成，鏡盤上粘結(jié)多個(gè)零件，并按一定規(guī)律排列，見(jiàn)圖 1。精磨前，按一定規(guī)律將透鏡粘結(jié)在粘結(jié)模上，叫上盤；透鏡拋光完工后，將透鏡從粘結(jié)模上取下來(lái)，叫下盤。 本實(shí)驗(yàn)的目的：1、了解透鏡的上盤與下盤方法；2、掌握透鏡彈性上盤的工藝過(guò)程；3、掌握透鏡錘擊下盤的操作方法。二、二、設(shè)備與用具設(shè)備與用具電熱爐、

16、工件、火漆、貼置模、粘結(jié)模、水盆、木錘、汽油、酒精等三三 實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容 （a） （b） 圖 1 鏡盤1、上盤、上盤將工件擺放在電熱板上加熱，控制溫度在 5060之間；在工件上做火漆團(tuán)；工件貼置，將做上火漆團(tuán)的透鏡按著一定規(guī)律貼在貼置模上，見(jiàn)圖 1（a） ；在電爐上加熱粘結(jié)模；將加熱的粘結(jié)模與貼置模上粘結(jié)的工件接觸，燙化工件上的火漆，待火漆層厚度達(dá)到要求時(shí)，立即放在涼水中冷卻，形成鏡盤；用刀片刮去多余的火漆即做成鏡盤。2、下盤、下盤用木錘敲擊透鏡，火漆碎裂，透鏡即可取下；用汽油浸泡透鏡、擦洗之；用酒精乙醚混合液浸泡透鏡、再次擦洗干凈。四四 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求： 記錄實(shí)驗(yàn)

17、中所用的設(shè)備、加熱溫度、操作過(guò)程。畫出鏡盤結(jié)構(gòu)圖。記錄鏡盤上的工件數(shù)量、排列方式和圈數(shù)?；卮鹑缦聠?wèn)題： 如何保證火柒層的厚度？ 中間一圈的零件數(shù)一般粘幾塊？ 火漆團(tuán)的制作方法能否機(jī)械化？寫出你的構(gòu)想。 透鏡鏡盤的設(shè)計(jì)方法有哪幾種？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 5 光圈識(shí)別光圈識(shí)別一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?1、掌握光圈的識(shí)別方法； 2、掌握光圈與表面形狀的關(guān)系；3、掌握高低光圈與曲率半徑大小的關(guān)系二、二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具工件、樣板、毛刷、酒精、乙醚、脫脂紗布三、三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理1、光圈的產(chǎn)生、光圈的產(chǎn)生在光學(xué)加工中，光學(xué)零件表面的面形(球面或平面)偏差是通過(guò)與樣板表面比較來(lái)鑒別的。若兩者的面形不一致

18、、存在微小誤差時(shí)，則形成一定厚度的空氣隙，類似一個(gè)薄膜，從而產(chǎn)生薄膜干涉現(xiàn)象。若用單色光源、空氣隙呈環(huán)形對(duì)稱時(shí)，則產(chǎn)生明暗相間的同心圓干涉環(huán)；若用白光照射則產(chǎn)生彩色圓環(huán)。這些圓環(huán)稱作牛頓環(huán)，又叫光圈。面形偏差的大小，根據(jù)光圈的數(shù)量、形狀、顏色來(lái)確定。光圈數(shù) N 與空氣隙厚度h 的關(guān)系：h h = = N N/2/2 (71)即相鄰兩道光圈之間的空氣隙厚度差 h 近似等于二分之一波長(zhǎng)，或者說(shuō),變化一道光圈相當(dāng)空氣隙厚度變化 /2。光圈的形狀是由等厚空氣隙的軌跡決定的，即同一級(jí)干涉條紋對(duì)應(yīng)的空氣隙厚度是相等的。因此，根據(jù)干涉條紋的數(shù)量和不規(guī)則程度，可以判定拋光表面的面形偏差。2 2、光圈的識(shí)別與度

19、量、光圈的識(shí)別與度量高、低光圈高、低光圈在樣板檢驗(yàn)中，R 的大小表現(xiàn)為光圈數(shù)量的多少，R 的正負(fù)表現(xiàn)為光圈的高低。正確識(shí)別光圈的高低，對(duì)于修改零件的面形偏差是非常重要的。若樣板與工件邊緣接觸，產(chǎn)生的光圈稱低光圈。若樣板與工件邊緣接觸，產(chǎn)生的光圈稱低光圈。若樣板與工件中間接觸，產(chǎn)生的光圈稱高光圈。若樣板與工件中間接觸，產(chǎn)生的光圈稱高光圈。上述關(guān)系如圖 7-1 所示。對(duì)平面來(lái)說(shuō)，低光圈，說(shuō)明表面凹下；高光圈，說(shuō)明表面凸起。對(duì)凸球面來(lái)說(shuō)，低光圈，說(shuō)明曲率半徑 R 偏大；高光圈，說(shuō)明曲率半徑偏??；對(duì)凹球面來(lái)說(shuō)，低光圈，說(shuō)明曲率半徑 R 偏?。桓吖馊?，說(shuō)明曲率半徑 R偏大。在拋光過(guò)程中，被加工表面還可能

20、出現(xiàn)局部偏差，即局部凸起或凹下，叫局部高或局部低局部高或局部低。最常見(jiàn)的局部偏差有中心高或中心低、邊緣高或邊緣低。邊緣高又叫翹邊，邊緣低又叫塌邊。各種局部偏差可以根據(jù)光圈形狀來(lái)識(shí)別和度量。 圖 1 高、低光圈2 2高、低光圈的識(shí)別方法高、低光圈的識(shí)別方法通常是根據(jù)干涉條紋的形狀、特征，移動(dòng)情況、彎曲方向、疏密程度、顏色等來(lái)識(shí)別光圈的高低。識(shí)別光圈高低的常用方法有以下三種：周邊加壓法周邊加壓法周邊加壓法是識(shí)別光圈高低最常用的方法，此方法最適用于光圈 N1 的情況。周邊加壓法識(shí)別光圈高低的原理是：將樣板置于零件之上，兩者間存在一定厚度的空氣隙，在樣板周邊加壓時(shí)，則空氣隙由厚變薄，即空氣隙 h 由大

21、變小。這樣，與 h 對(duì)應(yīng)的干涉條紋數(shù)由多變少,象似跑動(dòng)。低光圈：低光圈：光圈由邊緣向中心跑動(dòng)。高光圈：高光圈：光圈由中心向邊緣跑動(dòng)。邊緣點(diǎn)力法邊緣點(diǎn)力法邊緣點(diǎn)力法，是在樣板邊緣的某一點(diǎn)輕輕加壓，使其另一端浮起，形成楔形空氣隙，從而產(chǎn)生彎曲的干涉條紋。根據(jù)干涉條紋的彎曲方向和彎曲程度來(lái)識(shí)別光圈的高低。下面以平面為例來(lái)說(shuō)明之。如果工件表面為理想平面，用平面樣板(平晶)檢驗(yàn)時(shí)，則呈現(xiàn)平直條紋，因浮起程度不同，條紋數(shù)目也隨之增減，見(jiàn)圖 2 和圖 3。 圖 2 高光圈干涉圖 圖 3 低光圈干涉圖如果工件表面為高光圈，如圖 7-2 所示, 各帶條紋勢(shì)必彎向受力點(diǎn)，這是由與其對(duì)應(yīng)的空氣隙等厚層的軌跡決定的，

22、以彎曲程度與條紋間隔之比表示光圈數(shù)。低光圈干涉條紋彎曲方向與上相反，它是背向受力點(diǎn)。如圖 3 所示。這種方法最適用于局部光圈的識(shí)別。光圈數(shù)光圈數(shù) N N 的度量的度量在光圈數(shù)在光圈數(shù) N N1 1 的情況下的情況下在光圈數(shù) N1 的情況下，在有效檢驗(yàn)范圍內(nèi)，用半徑方向上最多的條紋數(shù)來(lái)度量，如圖 1 所示，N=2。如果在白光下觀察干涉條紋，應(yīng)以紅光的條紋數(shù)度量。 在光圈數(shù)在光圈數(shù) N N1 1 的情況下的情況下在光圈數(shù) N1 的情況下，光圈數(shù) N 以通過(guò)直徑方向上干涉條紋的彎曲量(h)相對(duì)于條紋的間距(H)的比值(N=h/HN=h/H)來(lái)度量，詳見(jiàn)教材。四、四、實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容實(shí)驗(yàn)步驟與內(nèi)容1、整

23、體高、低光圈的識(shí)別、整體高、低光圈的識(shí)別用蘸有酒精乙醚混合液的脫脂紗布擦拭工件和樣板；將擦拭干凈的樣板輕輕地放在擦拭干凈的工件上；周邊加壓，看光圈的高低及光圈數(shù)量；在邊緣某一點(diǎn)加壓，看光圈的高低并計(jì)算光圈數(shù)量。2、局部光圈高低的識(shí)別、局部光圈高低的識(shí)別用蘸有酒精乙醚混合液的脫脂紗布擦拭工件和樣板；將擦拭干凈的樣板輕輕地放在擦拭干凈的工件上；周邊加壓，看中心和邊緣的光圈高低并計(jì)算光圈數(shù)量；在邊緣某一點(diǎn)加壓，看中心和邊緣的光圈高低并計(jì)算光圈數(shù)量。五、五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求： 記錄實(shí)驗(yàn)中所用的工具、材料、操作過(guò)程。畫出高低光圈圖。記錄光圈的數(shù)量。回答如下問(wèn)題：判斷光圈高低的方法有哪幾個(gè)？凸

24、球面，高光圈，曲率半徑是偏大還是偏?。恐苓吋訅悍ㄅ袆e光圈高低的原理？看光圈時(shí)應(yīng)注意什么？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 7 透鏡的定心磨邊工藝透鏡的定心磨邊工藝一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康耐哥R的定心磨邊是光學(xué)零件制造的基本工藝之一。透鏡定心磨邊的主要方法有二種：光學(xué)定心磨邊法與機(jī)械定心磨邊法。本實(shí)驗(yàn)的主要目的如下：1、熟悉光學(xué)定心法的原理與方法；2、了解透鏡光學(xué)定心磨邊機(jī)的結(jié)構(gòu)及性能；3、掌握透鏡光學(xué)定心磨邊的工藝流程；二、二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具1、光學(xué)定心磨邊機(jī)2、定心膠、酒精燈、工件、打火機(jī)、卡尺等三、三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理(一一)球心自準(zhǔn)像定心法原理球心自準(zhǔn)像定心法原理透鏡的光學(xué)定心法是利用球心自準(zhǔn)反射像

25、進(jìn)行中心偏差校正的一種方法。球心自準(zhǔn)像定心法原理如圖 1 所示。圖 1 球心自準(zhǔn)像定心法原理O 點(diǎn)為透鏡待定心球面的球心，O 點(diǎn)右側(cè)為自準(zhǔn)像定心儀光學(xué)系統(tǒng)，O 點(diǎn)左側(cè)為接頭，二者的軸線重合。接頭的端面與其軸線嚴(yán)格垂直，當(dāng)將透鏡膠接在該端面上時(shí)(膠層厚度一致)，膠接面的球心會(huì)自動(dòng)定位在接頭軸線上。另一個(gè)球面的球心定位用球心自準(zhǔn)像定心法來(lái)完成。從光源 1 發(fā)出的光線，經(jīng)過(guò)聚光鏡 2 會(huì)聚在刻有透明十字絲的反光鏡 3 上，再經(jīng)固定物鏡 4 和可調(diào)物鏡 5，十字絲成像于物鏡 5 的像方焦點(diǎn)上。如果定心透鏡 6 無(wú)偏心(其球心與物鏡 5 的像焦點(diǎn)重合)，光線沿原路返回，則轉(zhuǎn)動(dòng)接頭時(shí)，通過(guò)目鏡 9 觀察，

26、十字絲像在分劃板 8 上無(wú)跳動(dòng)。否則，轉(zhuǎn)動(dòng)接頭時(shí)十字絲像在分劃板上劃圈。如果像的跳動(dòng)超出允許范圍，須加熱接頭，使粘結(jié)膠軟化后移動(dòng)透鏡，直到十字像不跳動(dòng)或在允許范圍內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)定心。定心儀備有 6 組不同焦距的可調(diào)物鏡，供各種曲率半徑的透鏡定心時(shí)選用。球心自準(zhǔn)像定心法，定心精度較高，可達(dá) 0.005mm。但由于視場(chǎng)較小，找像困難。另外，供定心儀移動(dòng)的導(dǎo)軌與機(jī)床主軸的平行度要求較高。( (二二) ) 透鏡中心偏差透鏡中心偏差 C C 的計(jì)算的計(jì)算圖 2 是圖 1 的簡(jiǎn)化原理圖。圖 2 定心儀簡(jiǎn)化原理圖設(shè)透鏡待定心表面的球心與回轉(zhuǎn)軸的偏離量為 C，由于球心反射像的垂軸放大率為-1，所以透鏡的球心反射像

27、偏離回轉(zhuǎn)軸 2C，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)接頭時(shí)，透鏡球心像的回轉(zhuǎn)直徑為 4C，再經(jīng)定心儀光學(xué)系統(tǒng)放大 倍，在分劃板上看到的像為4C，其值相當(dāng)在分劃板上的跳動(dòng)量 nb，則：n n b b = = 4 4 C C 或或 C C = = n n b b / / 4 4 (1)(1)式中，n分劃板的格數(shù)；b分劃板的格值；將一格所表示的中心偏差定義為定心精度 C,則：C C= = b b / / 4 4 (2)(2)表 1 表示 TD 型定心儀 6 組可調(diào)物鏡相應(yīng)的定心精度。表 1 TD 型定心儀的定心精度序號(hào)可調(diào)物鏡焦距 lp(mm)物鏡焦距f(mm)系統(tǒng)放大率定心精度 C(mm/格)示值誤差(mm)14324402

28、.50.040.0042212.522050.020.0023103110100.010.00145255200.0050.00055-116-110-100.010.0016-227-220-50.020.002( (三三) )成像校正點(diǎn)與定心儀位置的確定成像校正點(diǎn)與定心儀位置的確定11校正點(diǎn)位置的確定校正點(diǎn)位置的確定所謂校正點(diǎn)就是透鏡待定心表面的球心位置。當(dāng)球面未定心時(shí)，球心反射像要隨接頭的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，定心就是通過(guò)觀測(cè)校正像的跳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。如圖 9-3 所示，首先須找出球心的位置(校正點(diǎn))A1或 A2，然后將定心儀物鏡前焦點(diǎn) O置于校正點(diǎn)上 A1或 A2，才能正確觀測(cè)像的跳動(dòng)。透鏡后表面的

29、定心，一般是靠接頭端面的垂直度實(shí)現(xiàn)的，所以，通常情況下不必用定心儀觀測(cè)像的跳動(dòng)。22定心儀位置的確定定心儀位置的確定校正點(diǎn)確定后，則可根據(jù)此點(diǎn)到前表面的距離，選擇焦距合適的物鏡。選擇的原則是：當(dāng)物鏡前焦點(diǎn)置于校正點(diǎn)時(shí)，必須保證定心儀物鏡與定心透鏡的間隔不小于 10mm。圖 3 定心儀位置與校正點(diǎn)的確定四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟了解光學(xué)定心磨邊機(jī)結(jié)構(gòu)、熟悉其工作原理，見(jiàn)圖 3。根據(jù)透鏡的類型及結(jié)構(gòu)參數(shù)算出球心像校正點(diǎn)的位置，然后按偏心差要求和校正點(diǎn)位置選擇 TD 型定心儀的可換物鏡。根據(jù)透鏡的磨邊后直徑確定夾頭的直徑，并精車夾頭或?qū)σ延袏A頭驗(yàn)收、測(cè)量； 圖 4 光學(xué)定心磨邊機(jī)加熱夾頭，

30、粘結(jié)透鏡；調(diào)整定心儀的位置，使定心儀的可換物鏡前焦點(diǎn)與待定心球面的校正點(diǎn)重合，找到該面的球心反射像。轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡，十字像在目鏡前的分劃板上跳動(dòng)，用手推動(dòng)透鏡，使跳動(dòng)量在要求的格數(shù)內(nèi)；定心后，進(jìn)行磨邊；磨邊后，倒角；加熱夾頭，取下透鏡，并清洗干凈。四、四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求：寫出光學(xué)定心磨邊工藝過(guò)程；計(jì)算透鏡的球心像位置；計(jì)算跳動(dòng)格數(shù)與偏心量的關(guān)系?；卮鹑缦聠?wèn)題：透鏡為什么要定心磨邊？球心反射像定心法原理？定心時(shí)，對(duì)接頭有何要求？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 8 透鏡的膠合透鏡的膠合一、一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?、熟悉用加拿大膠進(jìn)行透鏡膠合的工藝過(guò)程；2、熟悉透射式焦點(diǎn)像定心儀的工作原理及使用方法。二、二、實(shí)驗(yàn)

31、設(shè)備與用具實(shí)驗(yàn)設(shè)備與用具加拿大樹(shù)脂膠、膠合透鏡、電熱器、玻璃鐘罩、長(zhǎng)水泡、竹鑷子、脫脂紗布、酒精乙醚混合液、定心儀、絨布黑屏、電熱烘箱等。三、三、實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理在光學(xué)設(shè)計(jì)上，為改善像質(zhì)，經(jīng)常采用膠合透鏡。光學(xué)零件的膠合是把兩塊或多塊單個(gè)零件，用膠粘劑或光膠等辦法，按一定技術(shù)要求連接在一起的工藝過(guò)程。常用的膠合方法有樹(shù)脂膠膠合法、光膠法。在透鏡膠合過(guò)程中，無(wú)論采用樹(shù)脂膠膠合法，還是光膠法，都必須進(jìn)行定中心，以保證正負(fù)透鏡光軸重合，否則會(huì)影響系統(tǒng)的像質(zhì)。透鏡膠合定中心的方法有焦點(diǎn)像定心法，球心反射像定心法和自重定心法等。焦點(diǎn)像定心法原理如圖 1 所示。圖 1 定中心檢查儀光學(xué)系統(tǒng)圖1分劃板；2棱

32、鏡；3平行光管物鏡；4承座；5工件；6物鏡；7轉(zhuǎn)向棱鏡；8目鏡分劃板；9目鏡；10分光棱鏡分劃板 1,棱鏡 2,物鏡 3 構(gòu)成了一個(gè)平行光管系統(tǒng)； 承座 4 的軸與平行光管光軸重合，透鏡組 5 裝在承座 4 的定位槽內(nèi)，負(fù)透鏡與承座 4 的定位槽配合，其光軸與承座軸重合；物鏡 6、轉(zhuǎn)向棱鏡 7、分劃板 8、目鏡 9 構(gòu)成一個(gè)顯微鏡系統(tǒng)。當(dāng)由平行光管出射的平行光通過(guò)待定心的透鏡組 5 時(shí)，如果正、負(fù)透鏡光軸重合，則焦點(diǎn)像(十字像)成在光軸上，以承座軸線為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡組，焦點(diǎn)像不動(dòng)；如果正、負(fù)透鏡光軸不重合，則焦點(diǎn)像的位置將偏離光軸一定距離，以承座軸線為基準(zhǔn)轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡組時(shí)，在顯微鏡系統(tǒng)的分劃板 8

33、上可看到一個(gè)十字像在劃圈，如果像的跳動(dòng)量超過(guò)允許范圍，應(yīng)推動(dòng)正透鏡，邊推邊轉(zhuǎn)，直到十字像不跳動(dòng)或在允許范圍內(nèi)，即實(shí)現(xiàn)定心。設(shè)焦點(diǎn)像偏離光軸的距離為 2C。則轉(zhuǎn)動(dòng)透鏡組時(shí)，十字像的最大跳動(dòng)量為 2C。如果分劃板的格值為 b，顯微鏡的放大倍率為 ，十字像跳動(dòng)格數(shù)為 n，則可得到如下關(guān)系式： 2CnbC nb/2 (5)那么十字像跳動(dòng)一格所代表的中心偏差 a 可用下式表示：ab/2 (6)由于膠合定中心的透鏡焦距長(zhǎng)短不同，因此，中心檢查儀的物鏡作成可換式的，以變換倍率，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同焦距透鏡的定心。定心儀如圖 2 所示。圖 2 定心儀四四 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1 準(zhǔn)備工作準(zhǔn)備工作膠合前的檢查 按

34、厚度和外徑尺寸選配分組,使凸透鏡外徑稍小于凹透鏡外徑,中心厚度之和在膠合透鏡的公差范圍之內(nèi)。用脫脂紗布蘸著酒精乙醚混合液仔細(xì)擦拭鏡片，注意擦拭鏡片的手勢(shì)（示范） 。先擦拭凹透鏡，再將凸透鏡放在凹透鏡上，當(dāng)凸透鏡能在凹透鏡上來(lái)回自由擺動(dòng)且出現(xiàn)圓而粗的光圈時(shí)，說(shuō)明膠合面已擦拭干凈。然后，用玻璃鐘罩罩住，以備后用。2 加熱鏡片加熱鏡片用水泡校平電熱板；將鐘罩內(nèi)的透鏡成對(duì)轉(zhuǎn)置于電熱板上；注意控制電爐溫度，緩慢加熱到膠合溫度 1001303 涂膠壓泡涂膠壓泡用竹鑷子將凸透鏡與凹透鏡分離；在凹透鏡的膠合面涂布適當(dāng)?shù)募幽么竽z；凸透鏡與凹透鏡粘合，用軟木塞壓住凸透鏡作緩慢旋轉(zhuǎn)和移動(dòng)，迫使氣泡從膠層排出，并注意

35、控制膠層厚度為 0.010.03mm。4 定中心定中心電爐冷卻到 40時(shí)，將膠合透鏡安置于膠合定心儀的承座上；調(diào)整定心儀顯微鏡的位置，使之物鏡前焦點(diǎn)與膠合透鏡的理想焦點(diǎn)重合；旋轉(zhuǎn)透鏡，從定心儀目鏡觀察亮十字像的跳動(dòng)，推動(dòng)凸透鏡，逐漸縮小跳動(dòng)直徑，直到達(dá)到要求為止。5 冷卻清洗冷卻清洗將定心的膠合透鏡置于水平板上，緩冷至室溫；擦除膠合透鏡上的殘余樹(shù)脂膠并清洗干凈鏡片；6 6 退火退火按膠合透鏡的大小選用退火溫度 4060，在烘箱內(nèi)保溫 45 小時(shí)，然后隨爐冷卻到室溫。檢查膠合透鏡的膠層質(zhì)量及表面光圈數(shù)。7 7 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)本實(shí)驗(yàn)時(shí)間較長(zhǎng)，故膠層退火工作不進(jìn)行；酒精乙醚是易燃溶劑，切勿接近電爐

36、；加熱的透鏡不可接觸水及冷風(fēng)，以防炸裂；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，拆開(kāi)鏡組并清潔之，以便下次實(shí)驗(yàn)用。五五 實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告的要求：寫出加拿大膠膠合的工藝過(guò)程；記錄膠合透鏡偏心差的跳動(dòng)格數(shù)，計(jì)算偏心差數(shù)值。檢查透鏡的膠層質(zhì)量（氣泡、灰塵點(diǎn)、開(kāi)膠等） ，分析原因?；卮鹑缦聠?wèn)題： 焦點(diǎn)像定心法與球心反射像定心法哪個(gè)定心精度高？膠合定心時(shí)，對(duì)承座有何要求？膠合后為什么要退火？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 9 高精度平面的制造與檢測(cè)高精度平面的制造與檢測(cè)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康母呔绕矫媸怯猛竞軓V泛和具有代表性的精密光學(xué)零件。高精度平面的制造與檢測(cè)是基礎(chǔ)的和典型的精密光學(xué)工藝技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)達(dá)到下述目的：1、了解用環(huán)形拋光盤加工法拋光高精度平

37、面的方法。2、了解用菲索干涉儀檢測(cè)高精度平面及對(duì)平面干涉圖的常規(guī)判讀方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具環(huán)形拋光機(jī)、菲索平面干涉儀、完成粗拋光（N=0.51）的 60 的平晶、精拋的 60的平晶夾持器、拋光輔料、酒精乙醚混合劑、脫脂棉布三、實(shí)驗(yàn)原理高精度平面一般是指平面度達(dá)到二十分之一波長(zhǎng)的平面零件。這種平面的制造關(guān)鍵在于拋光階段，拋光一般分粗拋光（N=0.51）和精拋光（N0.1） 。粗拋光用一般拋光方法就可以達(dá)到。精拋光的方法很多，例如分離器拋光法，而環(huán)形拋光盤加工法是其中的一種新工藝，如圖 7-1 所示。環(huán)形拋光機(jī)是一臺(tái)帶有 1m 拋光盤的精拋光機(jī)。主軸有好的剛性，通過(guò)可控硅調(diào)速控制直流馬達(dá)，并通過(guò)

38、機(jī)械減速傳動(dòng)系統(tǒng)使主軸獲得 0.56r/min 的轉(zhuǎn)速。環(huán)形拋光盤用柏油松香等制作而成，由校正板 1 控制拋光盤 2 的面形。調(diào)整可調(diào)支架 3 使校正板遠(yuǎn)離中心，則拋光盤變凸；反之，校正板移向中心，則拋光盤變凹。拋光盤的面形變化，使粗拋后的平晶 4 的平面性得到進(jìn)一步的修正。凸的拋光盤將精拋出的平晶。大的拋光盤將復(fù)制出高精度的平面。當(dāng)控制校正板并保持環(huán)形拋光盤的平面性為 10 個(gè)光圈時(shí)，如果拋光正常，略去熱變形的影響，則不難復(fù)制出平面性達(dá)到 /50 的 60mm 的平晶。nNdDp22式中 Dp環(huán)形拋光盤直徑；d平晶直徑；N環(huán)形拋光盤光圈數(shù)；N平晶光圈數(shù)。若 Dp=1000mm。D=60mm，

39、N=10，則n=0.036502 nW式中 W平晶的面形誤差。圖 1 環(huán)形拋光盤加工法平晶的平面性或面性誤差通常用菲索平面干涉儀測(cè)量。一般應(yīng)該獲得垂直方向、水平方向和 450方向三幅干涉圖。干涉圖的條紋數(shù)以 5 條為好，中央條紋通過(guò)的中心，如圖 7-2所示。干涉圖的判讀可以用目鏡測(cè)微器，也可以拍攝下來(lái)，用手工計(jì)讀或用工具顯微鏡計(jì)讀，并按下式讀出面形誤差 W圖 2 平面干涉圖2HhW式中 h干涉條紋的最大彎曲量；H干涉條紋的平均間距；干涉儀光源波長(zhǎng)四、實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備1、準(zhǔn)備工作（1）啟動(dòng)環(huán)形拋光機(jī)，調(diào)節(jié)機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速為 12r/min，使之處于適合精拋狀態(tài)。（2）將已經(jīng)粗拋光的平晶在干涉儀上測(cè)量，并計(jì)讀

40、其表面誤差。2、精拋平晶（1）將平晶放入環(huán)形拋光機(jī)的工件夾持器內(nèi)。（2）半小時(shí)后取出平晶，在干涉儀上對(duì)一個(gè)方位的干涉圖進(jìn)行估讀。（3）根據(jù)平晶誤差情況，適當(dāng)調(diào)節(jié)校正板的位置（平晶如太凹，則使校正板向環(huán)形拋光機(jī)中心移動(dòng)） 。（4）再放入平晶，精拋半小時(shí)后取出，作平面性的最后檢測(cè)，環(huán)形拋光機(jī)停機(jī)。3、平晶的檢測(cè)將精修后的平晶在菲索平面干涉儀上最后的檢測(cè)。讀取垂直、水平及 450方位的三副干涉圖中的最大誤差值，即為該平晶的平面面形誤差。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、記錄與分析第一次精拋平晶的結(jié)果。2、記錄與分析第二次（校正板移位后）精拋平晶的結(jié)果。3、記錄并判讀平晶精拋結(jié)束后的干涉圖。4、回答思考題。六、思考題1

41、、環(huán)形拋光機(jī)的拋光盤的面形變化與哪些因素有關(guān)？2、平晶平面性的獲得與哪些因素有關(guān)（提示：材料、轉(zhuǎn)速、校正板位置與大小、工件的位置及室溫等） 。3、計(jì)讀平面干涉條紋為什么需要三個(gè)方位的干涉圖？為什么需要 5 根條紋？為什么中央條紋必須通過(guò)干涉圖的中心？4、精拋平晶時(shí)，如果出現(xiàn)平晶中間凹和塌邊的現(xiàn)象，在精拋過(guò)程中應(yīng)采用什么措施？干涉圖上應(yīng)如何判讀？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 10 光學(xué)晶體的研磨與拋光光學(xué)晶體的研磨與拋光一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康墓鈱W(xué)晶體類繁多、用途廣泛，其加工成光學(xué)零件的方法與一般加工方法不完全一樣或完全不一樣，并往往因晶體的種類而異。光學(xué)晶體的研磨與拋光的理論與方法尚不成熟，仍處于發(fā)展之中。本實(shí)驗(yàn)試圖通過(guò)紅寶

42、石的研磨與拋光試驗(yàn)達(dá)到下述目的：1、了解光學(xué)晶體研磨與拋光方法的特殊性與多樣性。2、了解紅寶石的研磨與拋光新工藝的技術(shù)要點(diǎn)與效果。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具六軸研磨拋光機(jī)、金剛石研磨膏、金剛石研磨膏、紅寶石拋光盤、錫拋光模、白燈、放大鏡、紅寶石試件、酒精乙混合液滴瓶、脫脂布、毛巾等。三、實(shí)驗(yàn)原理光學(xué)晶體工藝特性分類可分為硬質(zhì)晶體、軟質(zhì)警惕與水溶性晶體。同一類晶體中的加工工藝也不完全相同。例如，硬質(zhì)晶體中的石英晶體，研磨與拋光方法除需要定軸外與光學(xué)玻璃相近，紅寶石晶體與石英晶體的加工方法大不相同，即使白寶石晶體和紅寶石晶體的加工方法也不一樣。加工方法的差異，其主要目的是為了獲得晶體光學(xué)表面的良好粗糙度（

43、微觀不平度）與表面病等級(jí)。紅寶石棒是激光器的工作物質(zhì)，紅寶石棒端面的表面質(zhì)量影響激光器輸出功率和轉(zhuǎn)換效率。而傳統(tǒng)的紅寶石研磨與拋光工藝只能大到 B=N 的程度。傳統(tǒng)工藝方法是采用鋼、銅與錫三種金屬盤精磨與拋光。三種金屬盤相比較，錫盤最好，鋼盤最差。精磨與拋光劑是采用金剛石微粉或金剛石研磨膏。也有采用硬膠盤加金剛石微粉拋光的方法，使表面質(zhì)量有所改善。用紅寶石拋光盤拋光紅寶石是本實(shí)驗(yàn)的要點(diǎn)，工藝實(shí)踐表明這種新工藝將可獲得 B=I的表面病等級(jí)。其它工藝條件完全相同的條件下用紅寶石拋光盤與錫金屬拋光盤作對(duì)比試驗(yàn)，以驗(yàn)證新工藝方法的效果。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、將六軸機(jī)主軸轉(zhuǎn)速調(diào)到 200300r/min。偏心

44、、擺幅按 20 鏡盤大小適當(dāng)調(diào)節(jié)。2、在二個(gè)主軸上分別安裝 20 紅寶石經(jīng)盤，分別用紅寶石盤與錫盤研磨（圖 1） ，W10 研磨膏研磨 15min，觀察并記錄研磨表面的質(zhì)量。3、清潔試件及研磨盤，換用 W0.1 研磨膏拋光半小時(shí)，觀察并記錄其拋光表面的質(zhì)量。表面質(zhì)量用 100W 白燈照明，6放大鏡觀察。4、對(duì)比良種拋光盤的工藝效果。5、繼續(xù)拋光半小時(shí)，再觀察拋光表面的質(zhì)量，對(duì)比兩種拋光盤的工藝效果。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、記錄兩種拋光研磨盤的研磨結(jié)果。2、記錄兩種拋光盤的拋光效果，估測(cè)及對(duì)比兩個(gè)鏡盤的表面疵病等級(jí)。3、評(píng)價(jià)兩種工藝條件 下的拋光速率。六、思考題1 分析實(shí)驗(yàn)中紅寶石研磨與拋光的工藝條件，

45、討論紅寶石研磨與拋光的本質(zhì)差別。2 紅寶石拋光中采用紅寶石拋光模與采用錫拋光模對(duì)拋光過(guò)程將產(chǎn)生哪些影響？初步分析前者獲得好的表面質(zhì)量的原因。3 晶體拋光的效率與哪些因素有關(guān)？采用紅寶石拋光模為 圖 8-1 紅寶石拋光 什么能夠提高效率？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 11 直角棱鏡的制造與檢測(cè)直角棱鏡的制造與檢測(cè)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹苯抢忡R是常用的、典型的棱鏡類零件、直角棱鏡的制造與檢測(cè)是棱鏡制造中具有代表性的制造技術(shù)。本實(shí)驗(yàn)應(yīng)達(dá)到下述目的：1、學(xué)習(xí)直角棱鏡制造中的關(guān)鍵工序手修角度，從而了解棱鏡的制造過(guò)程。2、了解棱鏡修角度過(guò)程中的工藝檢測(cè)技術(shù)比較測(cè)角法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)備及用具二軸機(jī)、200 鑄鐵平模、簡(jiǎn)單比較測(cè)角儀、W40（

46、302#）金剛砂等輔料、直角棱鏡與直角棱鏡的毛坯（直角邊 30mm，材料為普通玻璃） 、090D0180D平行平面玻璃等。35 . 21515mm三、實(shí)驗(yàn)原理直角棱鏡是等腰直角棱鏡的簡(jiǎn)稱，按用途不同分為具有一個(gè)反射面的棱鏡棱鏡和具有兩個(gè)反射面的棱鏡棱鏡，這二種棱鏡具有不同的技090D0180D術(shù)要求和不同的制造過(guò)程，如圖所示。圖 1 直角棱鏡棱鏡的角度要求是，為兩個(gè) 450角度相互之間的差值，即090D、045045， 為尖塔差或稱 A 棱差，其意義如圖所示。具有三個(gè)工作CB045AA面的棱鏡（不限定反射面數(shù)）中，某一指定的棱與其所對(duì)應(yīng)的工作面之間的夾角稱為 A 棱差。45， 也可以用平行差表

47、示。 =45 =式中 第一平行差；第二平行差。D-90棱鏡的特征是弦面鍍反射膜，直角面鍍?cè)鐾改?，有時(shí)也標(biāo)出45， 誤差。這種棱鏡的制造特點(diǎn)是要保證 45角的制造精度，其次是尖塔差。因而，應(yīng)選弦面為工藝基準(zhǔn)。在拋光順序上，應(yīng)先拋光側(cè)面，再拋光弦面，保證弦面與側(cè)圖 2 直角棱鏡的尖塔差面垂直。然后，以側(cè)面和弦面作工藝基準(zhǔn)及測(cè)量基準(zhǔn)，精磨與拋光兩個(gè)直角面。但是，由于 45角的制造精度要求是 45，即二個(gè) 45角之差值。顯然，要保證 45，只要當(dāng) 90達(dá)到一定精度時(shí)，然后加工弦面，則在一道工序里就保證了 45的要求。因此，通常在大量生產(chǎn)與單個(gè)手修時(shí)仍以直角面與側(cè)面作基準(zhǔn)，先加工兩個(gè)側(cè)面，再加工兩個(gè)直角

48、面，最后加工弦面。D-180棱鏡的角度要求是 90，用平行差表示時(shí)為 =290 （3） =2 （4）式中 9090角度誤差。D-180棱鏡的特征是二直角面鍍反射膜，弦面鍍?cè)鐾改?，有時(shí)也標(biāo)注出 90、 誤差。這種棱鏡的制造特點(diǎn)是要保證直角的制造精度，其次是尖塔差。因而，應(yīng)選任一直角面及一側(cè)面為工藝基準(zhǔn)，在拋光順序上應(yīng)先拋光側(cè)面，再拋光任一直角面，保證該直角面與側(cè)面垂直。然后以側(cè)面和直角面作基準(zhǔn)加工另一直角面和弦面。顯然，在手修時(shí)，應(yīng)以側(cè)面和直角面作測(cè)量基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)，修磨另一直角面，獲得要求的直角精度和尖塔差要求。在手修棱鏡角度時(shí)，因?yàn)槔忡R未全部拋好，只能用比較測(cè)角法測(cè)量。單筒自準(zhǔn)直測(cè)角儀如圖

49、4-3 所示。自準(zhǔn)直管 5 何以在任何位置固定，松開(kāi)分劃板調(diào)節(jié)螺釘 7 以后，旋轉(zhuǎn)目鏡 8，使反射回來(lái)的亮標(biāo)尺平行于平臺(tái)工作面裝支架的一邊，標(biāo)準(zhǔn)棱鏡 4 通常光膠在玻璃平板 2 上，被測(cè)棱鏡 3 緊靠在標(biāo)準(zhǔn)棱鏡的旁邊，實(shí)現(xiàn)比較測(cè)量。測(cè)角儀視場(chǎng)中水平刻尺呈水平位置，被照亮的垂直刻尺的象呈垂直位置。如果被檢棱鏡角度與標(biāo)準(zhǔn)棱鏡的角度不等，則兩垂直刻尺象在垂直方向不重合，其分開(kāi)的格數(shù)即為被檢棱鏡角度的誤差值（分） 。圖 4-3 為測(cè)角儀比較測(cè)量直角棱鏡 45角度的情況。圖 3 自準(zhǔn)直測(cè)角儀四、實(shí)驗(yàn)步驟1.測(cè)量及修磨棱鏡0180DII（1）測(cè)量二直角面所形成的直角誤差，自準(zhǔn)直測(cè)角儀光管調(diào)成水平位置，對(duì)準(zhǔn)

50、玻璃平板上的直角標(biāo)準(zhǔn)棱鏡，用比較法測(cè)處。090（2）測(cè)量被修磨直角面于側(cè)面所形成的直角誤差。090（3）根據(jù)和的正負(fù)確定被修磨棱鏡的直角面的多磨部位。090090（4）在二軸機(jī)的平模上用 W40 金剛砂修磨棱鏡的直角面，平修時(shí)側(cè)重著力于多磨部位并使多磨部位經(jīng)常磨在平模的邊部。（5）邊修邊測(cè)，一直修到和均在以內(nèi)。090045 32、測(cè)量棱鏡的值（棱鏡無(wú)拋光面）090D045（1）將自準(zhǔn)直測(cè)角儀調(diào)整到測(cè) 450角狀態(tài)，如圖 3 所示。（2）以弦面作基準(zhǔn)并貼在玻璃平板上，兩直角面貼平行平面玻璃片，以達(dá)到獲得反射刻尺象的目的。(3)分別測(cè)出和，并重復(fù)三次。BC(4)計(jì)算。|045CB五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告1、如

51、實(shí)記錄棱鏡、棱鏡的測(cè)量及修磨過(guò)程及最后修磨結(jié)果。090D0180DII2、分析測(cè)量和的重復(fù)性和計(jì)算的結(jié)果，并回答思考題。BC045六、思考題1、棱鏡在修正角度過(guò)程中，選用直角面作基準(zhǔn)對(duì)產(chǎn)生怎樣的影響？090D0452、修磨棱鏡角度時(shí)，需手工達(dá)到多磨修磨面的某一個(gè)部位，修磨面的面形常產(chǎn)生什么誤差？修磨面的面形應(yīng)為凹狀或凸?fàn)?？為什么需要這種形狀？3、用平行平面輔助平板使未拋光棱鏡實(shí)現(xiàn)比較測(cè)角，但也帶來(lái)測(cè)量誤差，在測(cè)量操作時(shí)應(yīng)如何減少測(cè)量誤差？實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn) 12 非球面加工實(shí)驗(yàn)非球面加工實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模阂?、?shí)驗(yàn)?zāi)康模?1、了解非球面數(shù)控加工設(shè)備； 2、掌握非球面加工的工藝流程； 3、了解非球面加工中夾具的設(shè)計(jì)。二、實(shí)驗(yàn)