第9章透鏡的精磨

1、第九章第九章 透鏡的精磨透鏡的精磨西安工業(yè)大學(xué)西安工業(yè)大學(xué)徐均琪徐均琪概述概述n精磨的目的：精磨的目的：n使零件表面的使零件表面的破壞層破壞層深度進(jìn)一步減?。簧疃冗M(jìn)一步減?。籲獲得所需的尺寸精度。獲得所需的尺寸精度。n精磨的機(jī)理精磨的機(jī)理n精磨的分類精磨的分類n散粒磨料散粒磨料n固著磨料固著磨料n常用術(shù)語常用術(shù)語n鏡盤：粘結(jié)模與零件所組成的整體。鏡盤：粘結(jié)模與零件所組成的整體。n粘結(jié)模：零件加工過程中，用來粘貼粘結(jié)模：零件加工過程中，用來粘貼零件的模具。零件的模具。n貼置模：制作鏡盤時(shí)，用來臨時(shí)放置貼置模：制作鏡盤時(shí)，用來臨時(shí)放置零件的模具。零件的模具。n精磨模：精磨玻璃所用的模具。精磨模：精

2、磨玻璃所用的模具。高速精磨的主要方式及特點(diǎn)高速精磨的主要方式及特點(diǎn)n古典法古典法n準(zhǔn)球心法準(zhǔn)球心法n范成法范成法n古典法（平擺式）：古典法（平擺式）：磨盤軸做主動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鏡磨盤軸做主動(dòng)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，鏡盤擺動(dòng)的同時(shí)做隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)。壓力方向始終豎直向盤擺動(dòng)的同時(shí)做隨動(dòng)運(yùn)動(dòng)。壓力方向始終豎直向下，工件表面的壓力為變化值。下，工件表面的壓力為變化值。n準(zhǔn)球心法：準(zhǔn)球心法：是用成型的磨具加工，零件的表面形是用成型的磨具加工，零件的表面形狀和精度依靠磨具的形狀和精度來保證。準(zhǔn)球心狀和精度依靠磨具的形狀和精度來保證。準(zhǔn)球心高速精磨的原理是擺動(dòng)軸線通過對應(yīng)鏡盤或磨具高速精磨的原理是擺動(dòng)軸線通過對應(yīng)鏡盤或磨具的曲率半

3、徑中心，壓力的方向始終指向曲率中心，的曲率半徑中心，壓力的方向始終指向曲率中心，且在加工中為恒定值。且在加工中為恒定值。n范成法：范成法：同球面銑磨原理相同，是磨具和零件各同球面銑磨原理相同，是磨具和零件各自做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其磨具刃口軌跡的包絡(luò)面形成零自做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其磨具刃口軌跡的包絡(luò)面形成零件的表面形狀。件的表面形狀。第一節(jié)第一節(jié) 球面零件的上盤球面零件的上盤n1. 1. 彈性上盤彈性上盤制作火漆團(tuán)加熱工件放火漆團(tuán)放工件于貼置模放粘結(jié)模冷卻n特點(diǎn)：特點(diǎn)：n以被加工面為基準(zhǔn)以被加工面為基準(zhǔn)，粘結(jié)模簡單，通用性大，粘結(jié)模簡單，通用性大，缺點(diǎn)是不能承受高速高壓工藝條件，工房間溫缺點(diǎn)是不能承受高速高壓工

4、藝條件，工房間溫度梯度不能太大。度梯度不能太大。n注意事項(xiàng)：粘結(jié)模溫度不宜過高；粘結(jié)模要放正；注意事項(xiàng)：粘結(jié)模溫度不宜過高；粘結(jié)模要放正；可用專用裝置的粘結(jié)模以確保精度。可用專用裝置的粘結(jié)模以確保精度。2. 剛性上盤剛性上盤加熱粘結(jié)模貼粘結(jié)紙粘貼工件冷卻n特點(diǎn)：過程簡單、粗磨可以成盤加工，特點(diǎn)：過程簡單、粗磨可以成盤加工，能承受較高速度和壓力；以能承受較高速度和壓力；以粘結(jié)面為粘結(jié)面為基準(zhǔn)面基準(zhǔn)面。粘結(jié)模專用性強(qiáng)，加工模具。粘結(jié)模專用性強(qiáng)，加工模具成本高。成本高。n注意事項(xiàng)：工件在承座上要放正；工注意事項(xiàng)：工件在承座上要放正；工件間膠層厚度要均勻一致。件間膠層厚度要均勻一致。3 3、彈性上盤鏡

5、盤設(shè)計(jì)、彈性上盤鏡盤設(shè)計(jì)主要設(shè)計(jì)粘結(jié)模上零件可以放多少圈？每圈可以放多少個(gè)？主要設(shè)計(jì)粘結(jié)模上零件可以放多少圈？每圈可以放多少個(gè)？鏡盤的半張角，口徑及矢高？鏡盤的半張角，口徑及矢高？第二節(jié)球面金剛石精磨模第二節(jié)球面金剛石精磨模n1、金剛石精磨片、金剛石精磨片n（1）形狀及尺寸）形狀及尺寸名稱名稱金剛石金剛石粒度粒度濃度濃度結(jié)合劑結(jié)合劑精磨片精磨片金剛石金剛石(JR)W40,W2810050Q粗精磨用粗精磨用W20,W147550W14,W105035細(xì)精磨用細(xì)精磨用超精磨片超精磨片W10,W7,W55025S超精磨用超精磨用精磨模曲率精磨模曲率/mm10202030305050150150精磨模

6、面積精磨模面積/cm262525505015015013501350精磨片尺寸精磨片尺寸/mm(46)3(68)3.5(810)4(1012)4.5(1518)5精磨片參數(shù)精磨片參數(shù) 精磨片尺寸精磨片尺寸 n（2）粒度：）粒度：W28（W20）；）；W7（W5）n（3）精磨片濃度：）精磨片濃度：30-50%，以，以45%最佳最佳n（4 4）結(jié)合劑：）結(jié)合劑：n硬青銅結(jié)合劑（用于高精度零件，壽命硬青銅結(jié)合劑（用于高精度零件，壽命長）；軟青銅結(jié)合劑（用于加工大而薄零長）；軟青銅結(jié)合劑（用于加工大而薄零件）；鋼結(jié)合劑（耐磨，質(zhì)量穩(wěn)定）；樹件）；鋼結(jié)合劑（耐磨，質(zhì)量穩(wěn)定）；樹脂結(jié)合劑。脂結(jié)合劑。n硬度

7、要與金剛石磨鈍速度與玻璃的抗磨硬硬度要與金剛石磨鈍速度與玻璃的抗磨硬度相匹配。度相匹配。2、球面金剛石精磨模的結(jié)構(gòu)形式、球面金剛石精磨模的結(jié)構(gòu)形式 n球面金剛石磨具結(jié)構(gòu)球面金剛石磨具結(jié)構(gòu)n球面金剛石精磨模的曲率半徑球面金剛石精磨模的曲率半徑n一般原則：第一道精磨后光圈比一般原則：第一道精磨后光圈比拋光后低拋光后低3-4道；第二道精磨后道；第二道精磨后光圈比拋光后低光圈比拋光后低1-2道。道。n精磨模與鏡盤的相對位置與尺寸精磨模與鏡盤的相對位置與尺寸jm=Kj K精磨?？趶脚c鏡盤的口徑之比精磨?？趶脚c鏡盤的口徑之比3 3、精磨片在夾具上的分布、精磨片在夾具上的分布jmjmPhZHAZAPZZ精磨

8、片的總數(shù)目精磨片的總數(shù)目A AP P精磨片的表面積精磨片的表面積H Hjmjm精磨模的矢高精磨模的矢高h(yuǎn) hjmjm精磨片的矢高精磨片的矢高精磨片的覆蓋比精磨片的覆蓋比磨具半徑磨具半徑/mm120精磨覆蓋比精磨覆蓋比/%1005560404535402025超精磨覆蓋比超精磨覆蓋比/%1006065455040452530余弦磨損余弦磨損 球面精磨模在使用過程中其加工面的曲率半徑球面精磨模在使用過程中其加工面的曲率半徑始終不變，才能保證被加工面的光圈穩(wěn)定，這就要始終不變，才能保證被加工面的光圈穩(wěn)定，這就要求精磨模具的球面在不同位置的磨損量不同，而是求精磨模具的球面在不同位置的磨損量不同，而是服

9、從余弦規(guī)律，即所謂的余弦磨損。服從余弦規(guī)律，即所謂的余弦磨損。 精磨片在夾具上的分布精磨片在夾具上的分布n球面磨具上球面磨具上n排列原則：排列原則：精磨片在球面夾具上的分布精磨片在球面夾具上的分布必須使得精磨模在使用過程中的磨損規(guī)必須使得精磨模在使用過程中的磨損規(guī)律符合律符合“余弦磨損余弦磨損”。n排列方式：中間疏，邊緣密。排列方式：中間疏，邊緣密。( (同心圓、同心圓、螺旋線螺旋線) )n平面磨具上平面磨具上n排列原則：排列原則：均勻磨損均勻磨損n排列方式：中間密，邊緣疏。排列方式：中間密，邊緣疏。4、精磨片的粘結(jié)、精磨片的粘結(jié) 成分及比例成分及比例固化條件固化條件特性特性溫度溫度時(shí)間時(shí)間5

10、02膠膠室溫室溫幾秒鐘固化幾秒鐘固化12h24h后后強(qiáng)度最高強(qiáng)度最高固化快，使用方便，但不固化快，使用方便，但不耐沖擊。耐沖擊。HY-914粘結(jié)劑粘結(jié)劑室溫室溫1h變硬，變硬，3h完全固化完全固化使用方便，粘結(jié)強(qiáng)度高。使用方便，粘結(jié)強(qiáng)度高。環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂E-44，10g650聚酰胺聚酰胺5g8g室溫室溫120024h3h粘結(jié)強(qiáng)度高，但脫模較難。粘結(jié)強(qiáng)度高，但脫模較難。環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂E-44 100%鄰苯二甲酸二丁酯鄰苯二甲酸二丁酯48%乙二胺乙二胺7%15%室溫室溫10003天天3h粘結(jié)強(qiáng)度高，但脫模較難粘結(jié)強(qiáng)度高，但脫模較難粘結(jié)劑與固化時(shí)間粘結(jié)劑與固化時(shí)間 注意事項(xiàng)注意事項(xiàng)n1）粘結(jié)面一

11、定要用乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑很）粘結(jié)面一定要用乙醇或丙酮等有機(jī)溶劑很好地脫脂清洗；好地脫脂清洗；n2）粘結(jié)面不宜太光滑，粘結(jié)劑不宜用量太多；）粘結(jié)面不宜太光滑，粘結(jié)劑不宜用量太多；n3）粘結(jié)精密片時(shí)需要施加一定的壓力，一般）粘結(jié)精密片時(shí)需要施加一定的壓力，一般用標(biāo)準(zhǔn)曲率半徑的模具壓?？刂泼嫘停挥脴?biāo)準(zhǔn)曲率半徑的模具壓?？刂泼嫘?；n4）粘接劑固化后，可在精磨片之間涂一層石）粘接劑固化后，可在精磨片之間涂一層石蠟或其它保護(hù)漆，以防水或冷卻液侵蝕粘結(jié)劑蠟或其它保護(hù)漆，以防水或冷卻液侵蝕粘結(jié)劑使精磨片脫膠。使精磨片脫膠。 5、金剛石精磨模的修整、金剛石精磨模的修整 n修改球模時(shí)：凹凸模對磨，凹模在修改球模

12、時(shí)：凹凸模對磨，凹模在上，曲率半徑變??；凸模在上，曲上，曲率半徑變??；凸模在上，曲率半徑變大。率半徑變大。n修改平模時(shí)：兩模誤差同號(hào)時(shí)，頂修改平模時(shí)：兩模誤差同號(hào)時(shí)，頂針放正、振幅中等；兩模誤差異號(hào)針放正、振幅中等；兩模誤差異號(hào)時(shí)，中心凸起在上，凹下在下，頂時(shí)，中心凸起在上，凹下在下，頂針偏離大。針偏離大。二、表面粗糙度及加工余量二、表面粗糙度及加工余量初始表面初始表面粗糙度粗糙度分類分類粗精磨粗精磨(m)精精磨精精磨(m) 超精磨超精磨 (m)好好表面粗糙度表面粗糙度加工余量加工余量1.6-0.40.04-0.060.4-0.10.01-0.020.05-0.0250.005-0.01差差表

13、面粗糙度表面粗糙度加工余量加工余量3.2-0.80.06-0.080.8-0.20.015-0.030.1-0.0250.01-0.02三、常見疵病及產(chǎn)生原因三、常見疵病及產(chǎn)生原因名稱名稱產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因劃痕劃痕1.磨片中混有大顆粒金剛石；磨片中混有大顆粒金剛石；2.磨片結(jié)合劑與被加工磨片結(jié)合劑與被加工的玻璃不適應(yīng)；的玻璃不適應(yīng)；3.冷卻不充分或冷卻液有雜質(zhì)；冷卻不充分或冷卻液有雜質(zhì)；4、磨、磨片鈍化。片鈍化。麻點(diǎn)麻點(diǎn)1.加工余量不夠，或初始表面粗糙度匹配不好；加工余量不夠，或初始表面粗糙度匹配不好；2.光光圈匹配不當(dāng)，局部磨削量不夠。圈匹配不當(dāng)，局部磨削量不夠。光圈穩(wěn)定性差光圈穩(wěn)定性差1.磨

14、片耐磨性差；磨片耐磨性差；2.磨片排列不合理；磨片排列不合理；3.磨盤與鏡盤磨盤與鏡盤口徑匹配不當(dāng)?？趶狡ヅ洳划?dāng)。光圈不規(guī)則光圈不規(guī)則磨盤不規(guī)則或基體剛性差磨盤不規(guī)則或基體剛性差表面粗糙度差表面粗糙度差1.磨片粒度太粗；磨片粒度太粗；2.冷卻液的化學(xué)自銳性差冷卻液的化學(xué)自銳性差工件破邊或脫落工件破邊或脫落1.上道工序光圈太低；上道工序光圈太低；2.主軸的徑向跳動(dòng)太大；主軸的徑向跳動(dòng)太大；3.粘粘結(jié)不牢。結(jié)不牢。第三節(jié)第三節(jié) 工藝參數(shù)對球面高速精磨的影響工藝參數(shù)對球面高速精磨的影響 n一、機(jī)床的影響一、機(jī)床的影響 曲率半徑曲率半徑/mm120精磨最大線速度精磨最大線速度/(m/s)超精磨最大線速

15、度超精磨最大線速度/(m/s)1413382751048515612曲率半徑與最大線速度的關(guān)系曲率半徑與最大線速度的關(guān)系 曲率半徑曲率半徑/mm120精磨壓強(qiáng)精磨壓強(qiáng)/104Pa超精磨壓強(qiáng)超精磨壓強(qiáng)/104Pa1015255151.5531014270.73曲率半徑與壓強(qiáng)的關(guān)系曲率半徑與壓強(qiáng)的關(guān)系 n二、精磨模的影響二、精磨模的影響 n三、冷卻液的影響三、冷卻液的影響n四、初始表面的參數(shù)對精磨的影響四、初始表面的參數(shù)對精磨的影響 玻璃的可玻璃的可磨性磨性分類分類工序工序粗精磨粗精磨精精磨精精磨超精磨超精磨差差表面粗糙度（表面粗糙度（Ra）/um加工余量加工余量/mm1.60.40.040.06

16、0.40.10.010.020.050.0250.0050.01好好表面粗糙度（表面粗糙度（Ra）/um加工余量加工余量/ /mm3.20.80.060.080.80.20.0150.030.10.0250.010.02n五、加工時(shí)間的影響五、加工時(shí)間的影響 曲率半徑曲率半徑/mm120精磨時(shí)間精磨時(shí)間/min超精磨時(shí)間超精磨時(shí)間/min0.510.30.70.250.70.71.50.5112131.53第四節(jié)第四節(jié) 古典法精磨工藝古典法精磨工藝n一、磨料一、磨料n金剛砂（玻璃及軟質(zhì)晶體）金剛砂（玻璃及軟質(zhì)晶體）n人造碳化硼（硬質(zhì)晶體）人造碳化硼（硬質(zhì)晶體）n精磨最粗粒度精磨最粗粒度302，

17、最后一道為，最后一道為W14（玻璃）；（玻璃）；W10或更細(xì)（晶或更細(xì)（晶體）。體）。二、精磨模材料二、精磨模材料n鑄鐵鑄鐵HT20-40；n黃銅黃銅H62；（較細(xì)，但易磨損）；（較細(xì)，但易磨損）n硅黃銅硅黃銅HSi:80-3n硬質(zhì)玻璃常用硬質(zhì)玻璃常用45#鋼，軟質(zhì)晶體用鋼，軟質(zhì)晶體用玻璃板做模具；玻璃板做模具；n大平板可銑出溝槽。大平板可銑出溝槽。三、每道磨料的加工余量三、每道磨料的加工余量 能迅速除去上一道磨料的粗糙表面，從能迅速除去上一道磨料的粗糙表面，從而得到均勻的精磨表面。而得到均勻的精磨表面。)(2 . 11nnMMMn：第：第N號(hào)磨料磨削后的破壞層深度號(hào)磨料磨削后的破壞層深度Mn

18、-1：比：比N號(hào)更細(xì)一號(hào)磨料磨削后的破壞層深度號(hào)更細(xì)一號(hào)磨料磨削后的破壞層深度四、影響精磨模表面曲率半徑精度的工藝因素四、影響精磨模表面曲率半徑精度的工藝因素n精磨模與鏡盤的相對尺寸精磨模與鏡盤的相對尺寸n上模小于下模上模小于下模n擺幅的大小擺幅的大小n平模：上模擺動(dòng)距離為下模直平模：上模擺動(dòng)距離為下模直徑的徑的0.450.65；n球模：上模擺動(dòng)角度為下模張球模：上模擺動(dòng)角度為下模張角的角的0.40.55。n頂針前后伸縮頂針前后伸縮n平面：偏離量為振幅大小的平面：偏離量為振幅大小的00.1；n球面：球面： 00.4。n主軸轉(zhuǎn)速與上模擺速比主軸轉(zhuǎn)速與上模擺速比n平面：主軸轉(zhuǎn)速為擺幅的平面：主軸轉(zhuǎn)速為擺幅的0.40.8；n球面：球面： 11.25。五、精磨注意事項(xiàng)五、精磨注意事項(xiàng)n1.磨料粒度要均勻，它是精磨質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之磨料粒度要均勻，它是精磨質(zhì)量好壞的關(guān)鍵之一；一；n2.每次加磨料時(shí)要均勻散開，不宜成團(tuán)填加；每次加磨料時(shí)要均勻散開，不宜成團(tuán)填加；n3.磨料懸濁液不應(yīng)太稀或太稠，否則易出劃痕；磨料懸濁液不應(yīng)太稀或太稠，否則易出劃痕；n4.每次更換磨料時(shí)，工具及鏡盤應(yīng)涮洗干凈，機(jī)每次更換磨料時(shí)，工具及鏡盤應(yīng)涮洗干凈，機(jī)器臺(tái)面也應(yīng)擦拭干凈；器臺(tái)面也應(yīng)擦拭干凈；n5.精磨完畢，應(yīng)用放大鏡檢驗(yàn)表面有無砂眼和劃精磨完畢，應(yīng)用