光學零件加工

1、武漢職業(yè)技術(shù)學院實訓報告平凸透鏡的加工及檢測系、專業(yè)：電信學院光電系班 級：光電10302班實訓人：胡榮華指導教師：吳曉紅彭衛(wèi)國2011年10月17日此次實訓的項目是光學零件的加工，主要是球面零件的加工，此外還有平行 平板機棱鏡的加工。球面零件的加工主要為粗磨下料、精磨拋光、鍍膜，粗磨下 料的工藝較為傳統(tǒng)，但對手法也有一定的要求。再就是精磨拋光，此部分主要看 的是加工者的手法，手法直接影響到后面的定心以及鏡片的好壞。最后就是鍍膜， 鍍膜的作用有很多，我們的實訓中的鍍膜主要是為了起到一種保護鏡片的作用。 棱鏡及平行平板的加工同樣是對手法的考驗。本次實訓中小組中的成員基本能夠完成自己的鏡片加工，其

2、中存在的主要的 問題在于球面鏡的精磨拋光、粗磨下料部分。粗磨下料部分主要在開球面環(huán)節(jié)， 精磨拋光則主要是細磨手法不對等。此類問題在后來的定心磨邊的環(huán)節(jié)中都得到 了充分的驗證。本報告的主要目標是：簡述透鏡的加工過程，分析加工過程中出現(xiàn)的問題， 及此類問題的改進方法。對比得出傳統(tǒng)和現(xiàn)代加工的不同特點了解光學零件的鍍 膜過程、熟悉鍍膜機的使用及其各項性能。回顧整個實訓過程中存在的操作方面 的不足之處，進一步加深對整個零件加工環(huán)節(jié)的了解，加深自己對各個環(huán)節(jié)的印 象。關(guān)鍵詞：球面零件加工環(huán)節(jié)加工手法主要內(nèi)容1.1概述光學玻璃的加工分為傳統(tǒng)加工和現(xiàn)代加工，我們的實訓中主要是傳統(tǒng)加工方 法。主要的加工零件為

3、平凸透鏡，它的主要操作流程是；粗磨下料、精磨拋光、 定心磨邊、鍍膜等。這次實訓的內(nèi)容還包括平行平板棱鏡的加工，檢驗等。1.2加工的特點傳統(tǒng)加工的特點是加工出來的零件的精度高，質(zhì)量好，因為它所使用的主要 是手工為主，因此對操作人員的手法的要求很嚴格。此類加工適用于少量、高精 度的加工需求。1.3加工生產(chǎn)流程OK廠、NG1r清威/檢驗光心、自動定中洗(光軸、曲率丿心磨邊A1.4OK廠、NG1r清威/檢驗光心、自動定中洗(光軸、曲率丿心磨邊A1.4粗磨下料1、切割:選取材料并把毛坯玻璃放入玻璃切割機（1T圖）里面。2、去除直角:把切割好的毛坯玻璃按尺寸在簡易切割機上切割, 再把切割好的矩形的四個直角

4、用簡易切割機把四個直角切 掉。3、膠條：把切割好的毛坯玻璃用玻璃膠粘在一起放在如（1-2圖1-1圖）所示。4、滾圓：使用滾圓機滾圓，把粘好的 圓機里面滾圓，在剛開始滾圓的時 可以大些，后半段加工余料的時候玻璃放在滾 候橫向進刀 調(diào)小進刀量，直到把工件開至合適尺寸。5、開球面：在滾圓結(jié)束就是開球面，可以用銑磨 圖1-2機開球面也可以用傳統(tǒng)的手工開球面。實訓中我們使用的是 傳統(tǒng)的手工開球面（如圖1-3）。開球面所使用的是100#的 粗砂，在壓桿研磨機上完成，對手法要求較為嚴格。1.5精磨拋光1、清洗：把粗磨開好球面的工件用清水洗干凈，清除工件表面 的粗砂同時還要清除模子表面的殘余的磨料，這樣是為了

5、防圖1-3止在磨的時候粗砂劃傷工件的表面。2、原理：精磨在我們的實訓中采用的是古典法的加工方法，主要用的是散粒磨 料，磨料和磨具和零件之間處于松散的狀態(tài)。借助細磨所加的壓力，通過磨 具、磨料、工件之間的相對運動，實現(xiàn)零件表面的成型。在細磨前應該根據(jù) 工件表面粗磨的狀態(tài)決定砂的型號3、方法：磨球面時應將工件放入砂輪里輕輕加力，并且沿反方向轉(zhuǎn)動工件，不 時的轉(zhuǎn)動工件，使工件的各個表面都能夠被砂輪磨到。磨平面的方法與球面 的相比操作較為簡便，但基本一致主要是力度和手法應使工件各個面都能得 到充分的研磨。圖144、機器：實訓中所選用的研磨機是（如圖1-4 ）所示的四軸研磨拋光機。古典 法的精磨拋光是在

6、同一臺機器上完成的。每臺機 子的模具都是固定的，在拋光前應將模具放在開 水里面燙，使模具表面軟化。圖146、拋光:5、磨料的選擇：細磨選的是302#的細砂，精磨使 用的是6、拋光:圖15上盤：使用瀝青剛性上盤，上盤完成后，用酒精擦干凈工件表面的污垢。 預熱拋光模：把拋光模放在熱水中浸泡，讓拋光模變軟 調(diào)整好研磨機的轉(zhuǎn)速，并在拋光模上加少許的拋光粉， 對于拋球面的就把拋光模貼緊工件用手在工件上來回 推幾下使拋光粉在工件的表面充分的分散。對于拋平面 的則是在模盤上滴幾滴拋光粉液體然后用手握住工件 在模子上沿模子轉(zhuǎn)動的反方向轉(zhuǎn)動工件。準備工作完畢 后就用鐵筆壓住工件大概十五分鐘后就上砣。（如圖1-5

7、） 光圈的識別：光圈高低判斷圖15一側(cè)加壓法：低光圈，條紋彎曲的凹向背著加壓點P （如圖1-7a）,高光 條紋彎曲的凹向朝著加壓點P （如圖1-7b）. 周邊加壓法：低光圈，當沿P方向加壓，空氣隙減小時，條紋從邊緣向中心 移動（如圖1-6a）。高光圈，高光圈：當沿P方向加壓，空氣隙減小時，條 紋從中心向邊緣移動（如圖1-6b）。dd(b)(a)(b)dd(b)(a)(b)圖1-7圖圖1-78、光圈的修改：低光圈工件往里收，多拋工件的邊緣部分，如果是高光圈工件 往外拉多拋工件的中心部分。9、下盤：工件光圈檢測修改完畢拋光合格后就下盤清洗，清洗工件用到的是酒 精和汽油。汽油是為了清除工件上盤時的瀝

8、青，酒精是為了洗掉工件上的洋 干漆。1.6定心磨邊圖1-81、在實際的生產(chǎn)過程中透鏡的定心磨邊分兩步進行。定心：通過光學或機械的 方法尋找并確定透鏡光軸與基準軸重合的位置，即透鏡光學表面定心頂點處 的法線與基準軸重合的位置，這里的基準軸就是機床的回轉(zhuǎn)軸。磨邊：透鏡 定心后夾緊，用砂輪或金剛石磨輪磨削透鏡的外圓，以獲得圖紙要求直徑的 透鏡。透鏡的定心方法主要分光學定心和機械定心兩類。圖1-82、定心原理：機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)力的平衡來實現(xiàn)定心。其中一個接頭可以轉(zhuǎn)動， 另一個既能轉(zhuǎn)動又能沿軸向移動。3、機器的操作：自動定

9、心磨邊機（見圖1-8）先開電源，再開水泵、砂輪，接著根據(jù)零件的大小調(diào)節(jié)千分尺。調(diào) 節(jié)至合適大小時把工件加上去夾緊，接著把開關(guān)調(diào)至半 自動化，自動定心磨邊機會自動完成磨邊定心的任務。4、操作自動定心磨邊機是應該注意操作步驟，夾取工件時同樣要注意手的姿勢 否則容易傷到手或者造成設(shè)備的損壞。1.7鍍膜1、光學鍍膜是通過特殊的裝置在高溫真空的條件下，通過汽化使膜料均勻的覆 蓋在工件表面的一種工藝。其用途有，減反、內(nèi)反、外反、分束、濾光、保 護、導電，等作用。按照材料劃分有：金屬、電解質(zhì)、有機。2、實訓中的鍍膜是在高真空的環(huán)境下完成的，在高真空 環(huán)境下完成的鍍膜，可以提高膜沉積的速度、純度、 致密性及基

10、片的附著力。真空鍍膜機主要由，電控柜、 控制系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)、機械系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)。蒸發(fā)系 統(tǒng)主要的加熱方式為，電阻加熱和電子束加熱。3、工藝流程：開機前應該清潔工作臺，核對生產(chǎn)工藝卡。開機流程：開控制柜一機械系統(tǒng)一擴散泵一24v電源一觸控屏一PLC電源機械泵一預閥一擴散泵一工件夾具一關(guān)閉預閥一開放氣閥一通氣一打開 真空室一放清潔好的工件一裝比較片一往坩堝里裝膜料一關(guān)上真空室的 門一開低閥一關(guān)低閥一開預閥一開高閥一進入PLC控制儀一設(shè)置膜料的 厚度一膜的速度一進入鍍膜系統(tǒng)一打開氣柜電源開烘烤一開工轉(zhuǎn)一開充 氣離子源一開燈絲一陽極電源開關(guān)一燈絲電流30A一陰極電流3-4A一反 順序關(guān)陽極電流開關(guān)一燈

11、絲電流一通氬氣一當顯示為綠色是表示沒有氬 氣一開電子槍充氣一開槍擋板一開電子腔燈絲一開高壓。關(guān)機流程：反順序上述流程。如果要連續(xù)的給鏡片鍍膜加工，則重復上述流程加工件進去如果不用則 關(guān)上真空室的門抽真空3分鐘。關(guān)機過程中要注意的事項為：反順序關(guān)閉個開關(guān)（當擴散泵的溫度下降 到50度時，關(guān)閉冷卻水系統(tǒng)一關(guān)閉總氣路一關(guān)閉總電源開關(guān)）。裝配工件，完成整個平凸透鏡的加工流程。結(jié)論平凸透鏡、棱鏡、平行平板的加工，通過傳統(tǒng)加工手法加工，加工速度 慢操作較為復雜。從毛坯下料到加工完成所經(jīng)過的周期較長，且只能夠小批 量的加工生產(chǎn)。但它的加工的精度高質(zhì)量好，整個實訓加工中需要對每個加 工環(huán)節(jié)都認真完成，才能加工

12、出高精度的鏡片。任何環(huán)節(jié)的出差錯都有可能 導致整個加工的失敗。參考文獻吳曉紅、光學零件的加工武漢職業(yè)技術(shù)學院王之江、實用光學技術(shù)手冊機械工業(yè)出版設(shè)武漢職業(yè)技術(shù)學院實訓報告平面零件加工系、專業(yè)：電信學院光電系班 級：光電10302班實訓人：胡榮華指導教師：吳曉紅彭衛(wèi)國2011年10月30日光學平面零件是指由光學平面作為工作面的光學零件。它包括平晶、平行平 板、平面反射鏡、光楔、濾光片及棱鏡等。由兩個互相平行的光學平面構(gòu)成的光 學零件系統(tǒng)稱為平行平板。通常以平面光學零件的面形精度和角度精度來衡量平面制造的精度，并以此 將平面光學零件區(qū)分為高精度零件、中精度零件和一般精度零件。對棱鏡和平板的技術(shù)要求

13、中，有一些是和透鏡的技術(shù)要求相同的，這些要求 是：標準樣板精度等級、光圈數(shù)N、局部光圈數(shù)“、表面粗糙度、表面疵病B、 氣泡度q,它們的定義、規(guī)定及要求也都適用于棱鏡，這里不再重復。而角度要 求是棱鏡和平板特有的。這篇報告主要介紹，平面零件的加工過程，指出加工過程中存在的問題，總 結(jié)經(jīng)驗以及所得到的體會。實訓中我們的主要加工對象是直角棱鏡、平行平板。關(guān)鍵詞：平面零件、加工要求、精度主要內(nèi)容1.1概述本報告主要講述使用傳統(tǒng)工藝加工方法加工45直棱鏡，平行平板，及雙 面磨拋機的使用。都為傳統(tǒng)的手工加工，因此對加工的精度有較高的要求。其中 平行平板的誤差在15左右1.2平行平板的加工平行平板的加工過程

14、中，主要為手工操作。但在剛剛開始加工時需要在自準 測角儀上觀察哪邊搞哪邊低，這樣做的目的是找出高的那一面，而需要磨的就是高的那面。一般的剛剛開 始加工的鏡片的偏差都在 幾分，因此剛剛開始加工 的時候一般都是要開機床 的。但在加工過程中也要 不時的取下來放到自準測角儀上觀察防止不小心磨過。加工過程中要注意自己的加工手法，對于較高的一面可以用較大的勁，在加 工過程中同時也要轉(zhuǎn)動鏡片防止鏡片中間沒有被磨到。等到鏡片的偏差只有一分左右時就要關(guān)掉機床，因為機床的轉(zhuǎn)速過快，一分 的誤差太小很容易就會把一分的誤差磨掉而出現(xiàn)新的誤差。此時應該把機床關(guān)掉 直接用手握住鏡片在磨盤上轉(zhuǎn)，并且需要不時的清洗觀察。1.

15、3 45。直棱鏡的加工在這次的實訓中加工45角直棱鏡的要求是，兩個腰相等90直角垂直, 平面要求平行度好。由于我們拿到的是粗磨好了的工件，需要通過細磨加工而達到要求。在加工 直角棱鏡的時候我們用的都是細砂，在機床上完成加工但機床的速度都比較慢。 由于兩個45角都比較薄加工的時候容易磨破，所以加工是一般都會倒角，并 且對加工者手法要求嚴格。加工過程之中一般是先加工零件的平面，對于平面的檢測我們用到的是刀口 尺，具體的操作方法是；左手拿著工件右手拿著刀口尺把刀口尺平放在工件的平 面上，對著光照強的地方觀察工件和刀口尺接觸的地方是否有細縫，如果有則需 要繼續(xù)加工，如果沒有則說明工件的平行度良好。1.

16、4雙面磨拋機雙面加工技術(shù)是指同時對平板類光 學零件的兩個平面同步進行加工的技術(shù)。 顯然，這種兩面同步加工的技術(shù)，比每 個面分別單次加工的效率要高得多，但 相應的設(shè)備要求和控制要求也要高得多。雙面加工的基本原理圖，（如右圖） 1 -下模；2 -工件；3 -分離片；4-擋 圈；5 -上模；6 -鐵筆桿.這種雙面加工，一般速度不高。下模比較大，上模比較小，擋圈直徑比上模 大，比下模小。適當?shù)卣{(diào)節(jié)上模的擺動量，可以實現(xiàn)平板的上下表面同時精磨或 拋光。研磨或拋光時，人工將磨料或拋光粉間斷地添加到下模和平板的表面。這 種低速的雙面加工，比單面加工提高了效率，但被加工的平面度和雙面的平行度 則達不到很高的要

17、求，所以只適用于一般精度平板的加工。下圖所示的是高速雙面加工機床，其加工原理如上圖所示，圖中高速雙面加 工的上模3和下模5直徑相同，分別以大小相同、方向相反的角速度繞機床的主 軸轉(zhuǎn)動。在上下模之間，還有帶動被加工工件的行星輪，它是被與主軸同心的內(nèi) 齒輪和中心齒輪嚙合、驅(qū)動，繞著上下模的中心作行星運動，既有繞中心的公轉(zhuǎn),又有繞行星輪自我中心的自轉(zhuǎn)。而被加工零件，則被放入行星輪中與被加工體形 狀一致的孔內(nèi)，因此，被加工工件在上下模之間的運動，是行星運動與自轉(zhuǎn)運動 的合成，支承被加工零件 的行星輪嚙合情況這種高速雙面加工主 要應用在精磨和拋光工序， 在精磨階段，使用自己配 制好的散粒磨料液，在拋 光

18、階段，使用自己配制好 的拋光液，加工時，先在 下模的行星輪中擺放好被 加工的平板，隨下模的轉(zhuǎn) 動、內(nèi)齒輪和中心齒輪的 轉(zhuǎn)動，帶動行星輪運動，工件又由行星輪帶動作行星運動，緩慢運動正常之后， 上模開始接觸，并逆向轉(zhuǎn)動，從而使工件的運動進入合成狀態(tài)。結(jié)論平行平板，和直角棱鏡的加工，所使用的是傳統(tǒng)的加工手法，它的加工精度 高，適合于小批量的加工。對于操作人員需要熟練的手法還要細心，要懂的自準 測角儀的使用，對于棱鏡的加工同樣如此。雙面磨拋機是較為現(xiàn)代的一種加工設(shè) 備，可以用于大批量的加工。通過實訓應該熟悉機器的各種性能，掌握其使用方 法。參考文獻1吳曉紅、光學零件的加工武漢職業(yè)技術(shù)學院2王之江、實用

19、光學技術(shù)手冊機械工業(yè)出版設(shè)武漢職業(yè)技術(shù)學院實訓報告其它項目系、專業(yè)：電信學院光電系班 級：光電10302班實訓人：胡榮華指導教師：吳曉紅彭衛(wèi)國2011年11月1日摘要高速磨拋機是一種現(xiàn)代加工的設(shè)備，在具體的操作使用時可以調(diào)節(jié)其擺幅和 偏心在試訓過程中我們主要的操作是調(diào)節(jié)它的擺幅和偏心。光學零件的膠合工藝 是指將兩個或兩個以上的透鏡、棱鏡、平面鏡，彼此吻合的光學表面，按照一定 技術(shù)要求粘結(jié)成為光學部件的工藝。常見的有膠合法、光膠法、機械法。膠合主 要是改善像質(zhì)、減少光能損失增加成像亮度、簡化光學零件的加工、保護光學零 件的表面。所謂晶體定向，就是在晶體材料毛坯上確定一個與該晶體軸成預定角 度方向

20、的基準面。其他 面均由該基準面來確定。在晶體加工中，先是根據(jù)晶體 生長出來的宏觀外形，棱、面與軸的關(guān)系進行粗略定向，然后在垂直于光軸的方 向上劃線切割，再把兩個端面磨平，在此基礎(chǔ)上再選用更精確的定向方法。下 面介紹幾種常用的晶體定向的基本方法。通常有根據(jù)外形初步定向、解理法定向、 偏光顯微鏡定向。1.1高速磨拋機如有圖所示為實訓中接觸到的高速 磨拋機，它的擺幅和偏心可以根據(jù)加工 需求調(diào)整。其中需要注意的是夾取工件 的時候應該注意鐵筆防止鐵筆直接掉下 來砸壞工件，在加工過程中應該打開水 龍頭并且保持水注射到工件的表面。防 止在加工的過程中過熱而使工件炸裂。在調(diào)整機器的擺幅和偏心的時候應 該先用扳手把螺絲擰松，再用橡皮錘輕 輕敲打逐漸的調(diào)整磨拋機的擺幅和偏心。1.2透鏡的膠合結(jié)合力法法 合 膠法 膠 光法