光學(xué)球面銑磨加工工藝畢業(yè)設(shè)計(jì)

河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院HenanPolytechnicInstitute畢業(yè)設(shè)計(jì)題目＿＿球面銑磨加工工藝＿＿＿＿班級(jí)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指導(dǎo)教師＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿I設(shè)計(jì)任務(wù)書一題目：球面銑磨加工工藝二設(shè)計(jì)要求：熟悉球面銑磨的生產(chǎn)過程，達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)要求三設(shè)計(jì)任務(wù)1.畫出球面銑磨原理圖2.根據(jù)圖紙要求選用模磨具和金剛石銑磨磨片3.寫出詳細(xì)生產(chǎn)過程（不少于100004.畫圖要求：畫圖規(guī)范化，圖形清晰，符號(hào)要采用國標(biāo)統(tǒng)一，線條均勻，用計(jì)算機(jī)畫圖指導(dǎo)老師（簽字）＿＿＿＿＿II摘要光學(xué)既是物理學(xué)中最古老的一個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科，有事當(dāng)前科學(xué)研究中最活躍的前沿陣地，具有強(qiáng)大的生命力和不可估量的前途。光學(xué)的發(fā)展過程是人類認(rèn)識(shí)客觀世界的進(jìn)程中一個(gè)重要的組成部分，是不斷揭露矛盾和克服矛盾、從不完全和不確切的認(rèn)識(shí)總部走向較完善和較確切認(rèn)識(shí)的過程。它的不少規(guī)律和理論是直接從歐美和生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)出來的，也有相當(dāng)多的發(fā)現(xiàn)來自長期的系統(tǒng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)。光學(xué)的發(fā)展為生產(chǎn)技術(shù)提供了許多精密、快速、的衡東的實(shí)驗(yàn)手段和重要的理論依據(jù)；而圣餐技術(shù)的發(fā)展，又反過來不斷向光學(xué)提出許多要求解決的新課題，并為進(jìn)一步深入研究光學(xué)準(zhǔn)備了物質(zhì)條件。光學(xué)的發(fā)展大致可換分為5個(gè)時(shí)期：一、萌芽時(shí)期；二、幾何光學(xué)時(shí)期；三、波動(dòng)光學(xué)時(shí)期；四、量子光學(xué)時(shí)期；五、現(xiàn)代光學(xué)時(shí)期。光學(xué)工業(yè)是生產(chǎn)工農(nóng)業(yè)、國防、科研和人民生活所需要的各種光學(xué)儀器的，如顯微鏡、經(jīng)緯儀、望遠(yuǎn)鏡和照相機(jī)等。這些光學(xué)儀器的主要部分——光學(xué)系統(tǒng)由光學(xué)零件組成?，F(xiàn)在科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是手機(jī)攝像頭、影碟機(jī)、背投電視、投影機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、激光、紅外線、高空攝像機(jī)、激光輸出、光電傳感技術(shù)和宇宙空間探測等等所需要的大量的光學(xué)元件。光學(xué)零件生產(chǎn)批量小，品種多的特點(diǎn)，有各種形狀和不同尺寸的光學(xué)零件，在個(gè)道工序上，配備了規(guī)格齊全的各種型號(hào)的機(jī)床，為了減少光學(xué)零件的品種和擴(kuò)大它的加工批量。提高光學(xué)零件的生產(chǎn)率和降低成本，精密度較高的液體成型機(jī)和精密壓型技術(shù)獲得很大的發(fā)展。光學(xué)加工的技術(shù)水平和先進(jìn)程度不斷提高，正朝著高效、高密度。高精度和自動(dòng)化程度等方面迅速發(fā)展。本設(shè)計(jì)選取光學(xué)零件拋光加工，首先，學(xué)習(xí)相應(yīng)的理論知識(shí)，熟悉零件在加工過程的工藝流程，對(duì)每一步的原理有了較深的理解，對(duì)AtouCAD的用法和夾具制造熟悉，然后在進(jìn)行設(shè)計(jì)。并逐步深入理解工藝設(shè)計(jì)，目的是通過畢業(yè)設(shè)計(jì)工作，熟悉拋光機(jī)床構(gòu)成與基本工作原理，重點(diǎn)是掌握拋光加工技術(shù)，并將這些技術(shù)應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)中去，提高直徑理論聯(lián)系實(shí)踐知識(shí)的認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：基礎(chǔ)、原理、球面、銑磨III＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝目錄目錄..................................................................................................................................................4第１章.研磨的本質(zhì).......................................................................................................................5１.1.散粒磨料的研磨...........................................................................................................5１.2.固著磨料的研磨...........................................................................................................7１.3.外圓銑磨工藝...............................................................................................................8第２章.銑磨加工原理.................................................................................................................112.1球面銑削原理.................................................................................................................112.2平面銑磨原理...............................................................................................................152.3銑槽及磨圓弧原理.........................................................................................................16第３章.磨料金剛石磨輪的選擇.................................................................................................17３.1.磨料.............................................................................................................................17３.2.磨具.............................................................................................................................18３.3.金剛石磨輪的選擇.....................................................................................................19３.4.粒度.............................................................................................................................20３.5.結(jié)合劑.........................................................................................................................20３.6.硬度.............................................................................................................................22３.7.濃度.............................................................................................................................23第４章.銑磨加工中工藝參數(shù)的選擇.........................................................................................23４.1.磨頭轉(zhuǎn)速.....................................................................................................................23４.2.工件轉(zhuǎn)速.....................................................................................................................24４.3.銑磨深度.....................................................................................................................24４.4.冷卻液.........................................................................................................................25第５章.銑磨球面產(chǎn)生的表面疵病.............................................................................................27５.1.菊花紋.........................................................................................................................28５.2.寬疏菊花紋.................................................................................................................28５.3.麻點(diǎn).............................................................................................................................29５.4.幾何形狀的疵病.........................................................................................................30第６章.銑磨夾具的設(shè)計(jì).............................................................................................................32６.1.銑磨夾具的設(shè)計(jì)的要求.............................................................................................32６.2.彈性夾具設(shè)計(jì).............................................................................................................33６.3.真空裝夾的夾具設(shè)計(jì).................................................................................................33６.4.磁性裝夾的夾具.........................................................................................................35第７章.銑磨面形的檢驗(yàn).............................................................................................................36１.1.斐索平面干涉儀檢測面形偏差.................................................................................36１.2.泰曼干涉儀檢測.........................................................................................................36結(jié)束語............................................................................................................................................38致謝............................................................................................................................................39參考文獻(xiàn).........................................................................................................................................404＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝研磨的本質(zhì)散粒磨料的研磨散粒磨料研磨，是指用磨料加水配成的懸浮液對(duì)玻璃進(jìn)行研磨加工。散粒磨料研磨加工的示意圖見圖1-1所示。圖1-1散粒磨料研磨分布在磨盤1和工件2之間的磨料顯粒3，借助磨盤的法向力和磨盤與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，首先使玻璃表面形成交錯(cuò)的裂紋，其裂紋角大約是°?1500°，然后磨料繼續(xù)滾動(dòng)，再加上水滲入裂紋的水解作用，就加劇了玻璃的破碎，由于切向沖擊力的作用，磨料將玻璃進(jìn)行微量破碎，形成破壞層"，它由凸凹層k和裂紋層"組成。凸凹層的高度大約是磨粒平均尺寸的1/4~1/3裂紋層2的深度比凸凹層k約大1?3倍。下面分析研磨過程中受力情況。在圖1-1(a）中，磨料在某一瞬間，上墻頂在磨具上，下端作用在玻璃上，R力的作用線為aa。作用力R分解成水平力Fx和垂直力Fy在圖4-1(b)中，磨粒給予玻瑭F,的作用方向與相對(duì)速度Y的方向垂直，因此不可能為磨掉玻璃而作功，但是F.力能保征磨具、磨粒和玻璃之間的接舳，并會(huì)引起玻璃表面出瑰裂紋和磨具的彈性變形。磨粒給玻璃的作用力的分力F的方向與玻璃宏觀表面相切，并與相對(duì)速度VE的方向相反。分力Ft能引起玻璃表面凸凹層的頂部被磨掉及磨具表面的磨損。另外，每5＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝個(gè)磨粒所受的F力和力構(gòu)成兩個(gè)力偶，其合力偶使磨粒滾動(dòng)，這時(shí)產(chǎn)生的沖擊力'不僅使玻璃表層被去除，而且大顆粒磨?？赡鼙黄扑椋谑?，又有另外的磨粒重復(fù)上述過程。如圖1-2所示。在1-2'由于沖擊作用，玻璃表面的凸出部分被敲掉，這時(shí)則會(huì)引起磨粒的滑動(dòng)或磨粒處于大的凹陷處而不起作用。在研磨過程中'僅有的磨粒在起研磨玻璃的作用，其余的磨粒不參與有效研磨，它們可能被水沖走，或者互相磨碎，最后與玻璃碎屑混在一起被水沖走。在研磨過程中，玻璃表面產(chǎn)生劃痰的原因主要有兩點(diǎn)，其一，冇個(gè)別的磨粒長時(shí)間粘固在磨具上，相當(dāng)一把刀在玻璃表面滑動(dòng)，則會(huì)產(chǎn)生劃痕，其二，若有以上的磨粒尺寸，大于基本尺寸的3倍時(shí)，它們?cè)诓ＡП砻婊瑒?dòng)或滾動(dòng)留下的痕跡很深，不易被正常尺寸的磨粒去掉。通常磨粒的最大尺寸與最小尺寸的比為一般研磨表面的凸凹層厚度與磨粒尺寸有關(guān)，所以磨粒愈小，表面粗糙度愈小。研磨過程的化學(xué)作用，主要是水參與了玻璃表層的水解反應(yīng)，在裂紋縫蹐中形成硅酸凝膠膜，硅酸凝膠膜的體積膨脹，使玻瑭裂縫加深變寬，促進(jìn)了玻璃碎屑的脫落。由此可見，研磨的過程主要是尖硬的磨料顆粒對(duì)玻璃表面璇芹的過程。水解作甩雖然起一定的作用，伹這是次要的。6＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝固著磨料的研磨它與金屬的加工很相似。在磨具表面上固著的金剛石顆粒，具有鋒利的棱角，就像用扁鏟（鏨子）鏨削鑄鐵那樣，又像車刀進(jìn)行切削加工，如同1-3所示。在銑削加工中，磨具和工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的切削力R可分解成水平力Fr和垂直分力Fn。在垂直分力Fn的作用下，磨粒進(jìn)入玻璃的深處破壞玻璃，形成互相交錯(cuò)的錐形裂紋，裂紋角度大約為°，它的大小不隨玻璃牌號(hào)和磨料種類改變。裂紋角度的寬度比磨粒角度大，當(dāng)金剛石棱尖深入玻璃時(shí)，將玻璃劈出碎片而脫落。玻璃破碎情況如圖1-4所示磨具的主要運(yùn)動(dòng)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，但還存在工件與磨具的振動(dòng)位移，致使劃痕邊錄不整齊'并且方向紊亂。由于玻璃是典型的脆性材料，因此，磨具磨削的結(jié)果使玻璃表面出現(xiàn)起伏的凸凹層k.工產(chǎn)生的破壞層n，是由凸凹層k和裂紋層m構(gòu)成。磨具給予玻璃的水平分力Fk與加工表而平行，它與玻璃相對(duì)磨具的速度方向成。角。實(shí)際上是切削力，因此，切削玻璃和產(chǎn)生熱量所消耗的功與Fk大小成正比。在銑削過程中，玻璃表面和結(jié)合劑基體之間有一定間隙，以保證充分供應(yīng)冷卻液，并避免結(jié)合劑與玟璃產(chǎn)生有害的摩擦。磨粒與玻璃相互泎用的部分,不超7＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝過磨粒最大尺寸的三分之一。隨著磨具使用時(shí)間的增加，園著磨粒變鈍，切削力增加，磨粒從結(jié)合劑中脫落，相鄰的新顆粒開始起作用，這樣的研磨過程反復(fù)繼續(xù)下去，使玻璃表層不斷被去除。在光學(xué)工藝中，采用固著的金剛石磨具加工玻璃，是提高生產(chǎn)效率最有效的加工方法。用固著磨料研磨玻璃效率高地原因是：1)固著的磨粒象無數(shù)把車刀，在玻璃加工表面留下相互交叉的、不間斷的劃痕。2)固著磨粒只作用于玻璩表面，直到表面硤壞，而不參于它們之間的互相磨碎3）磨具的工作壓力，僅僅作用于突出的為數(shù)不多的顆粒上，因此磨粒受力很大。4）切削速度很髙，達(dá)到。5)磨粒尺寸不均勻?qū)ρ心ビ绊懖淮螅驗(yàn)閰⒓佑行а心サ闹皇菑慕Y(jié)合劑中突出的顆粒梭尖部分。6)冷卻液充分供給，可以及時(shí)將玻璃碎屑和熱量帶走.7）在采用較大粒度的磨料時(shí)，可用小的進(jìn)給盤，則表面上會(huì)形成小的微觀不平度.采用散粒研磨和銑磨，其表面質(zhì)量不一樣，銑磨比散粒研磨的砂面要細(xì)。當(dāng)磨輪粒度為時(shí)，其銑蘑表面的凸凹層為27~53um，相當(dāng)240#散粒磨枓研磨的砂面.由于固著磨料加工具有效亊高等一系列優(yōu)點(diǎn),再加上人造金剛石的普及，因而且廣泛用于高速精磨中，并開始用微細(xì)的固著磨料拋光玻璃。外圓銑磨工藝外圓銑磨可分為普通外圓銑磨和無心外圓銑磨。8＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝普通外圓銑磨普通外圓銑磨用于棒料或膠條的磨外圓，工件外徑與長度之比為1:10。外圓銑磨主要包括磨輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)的主切削運(yùn)動(dòng)；工件轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周進(jìn)給；工件的縱向進(jìn)給，即工件每一轉(zhuǎn)期間沿自身軸線方向移動(dòng)的距離；磨輪的橫向進(jìn)給，也稱磨削深度或吃刀量，即當(dāng)工件縱向行程終了時(shí)，磨輪作橫向進(jìn)給。光學(xué)玻璃外圓銑磨機(jī)一般是：磨頭軸縱向水平布局，可橫向調(diào)整吃刀深度；主軸箱與尾架均水平布局，可隨工作臺(tái)在床身上縱向移動(dòng)，工作臺(tái)的位置和行程均可調(diào)整，采用平行磨輪。也有的外圓銑磨機(jī)的磨輪軸與工件主軸間成一適當(dāng)?shù)慕嵌?，并采用筒形砂輪。Q818外圓銑磨機(jī)（如下圖）用于磨削（Φ10-Φ80）×300的棒料或膠條。采用金剛石筒形磨輪，直徑為Φ70mm8400r/min.磨頭最大可調(diào)角度45°。用手輪通過兩對(duì)齒輪、絲桿、螺母，實(shí)現(xiàn)磨頭的橫向進(jìn)給。外圓銑磨機(jī)工件主軸傳動(dòng)示意圖工件軸由馬達(dá)1，通過二級(jí)皮帶輪2傳動(dòng)，蝸輪、蝸桿副3減速，三聯(lián)齒輪4、5調(diào)速，使主軸有六種轉(zhuǎn)速，即40、57、78、91、、175r/min，工件支撐于工件軸與尾架間。工件的縱向進(jìn)給由液壓系統(tǒng)控制，液壓無極調(diào)速范圍在57-1730r/min.液壓9＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝系統(tǒng)裝于床身下面，床身上面而裝置進(jìn)給油缸及工作臺(tái)面，由油缸活塞帶動(dòng)工作臺(tái)面作縱向進(jìn)給。無心外圓銑磨無心外圓銑磨用于玻璃棒料磨外圓。過去多用于磨小直徑的棒料，目前，因棒料毛坯供應(yīng)較多，中等直徑的用的也較多，其加工橢圓度和錐度比外圓銑磨還好些。無心外圓磨的工作原理如圖所示，磨輪1高速旋轉(zhuǎn)作主切削運(yùn)動(dòng)；導(dǎo)輪3用耐磨橡皮制成，作低速旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)方向與磨輪相同；工件2放置在磨輪與導(dǎo)輪之間，下面有支板4擋?。挥捎诠ぜc導(dǎo)輪之間的摩擦力大，所以，工件被導(dǎo)輪帶動(dòng)，并與導(dǎo)輪相反方向旋轉(zhuǎn)，作圓周進(jìn)給，由磨輪將工件磨成圓柱；磨輪軸與導(dǎo)輪軸保持一傾角a1-6，目的是使工件自動(dòng)縱向進(jìn)給，調(diào)整傾角a的大小，可以改變工件的縱向進(jìn)給速度；導(dǎo)輪可作橫向調(diào)整，滿足不同直徑的玻璃棒料的銑磨。無心外圓銑磨機(jī)原理示意圖10＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝銑磨加工原理在銑磨機(jī)上，采用金剛石磨具成型加工玻璃的工序，稱作粗磨的銑削加工，又稱范成法加工。所謂范成法是利用磨輪刃口軌跡包絡(luò)面成形球萌的方法，其原理是英國人泰勒（W.Tay-Lor）于1920年首先提出的。燒結(jié)金剛有磨具是內(nèi)文（P.Neren1922年他就開始制造這種磨具。但當(dāng)時(shí)在玻璃加工中并沒有得到實(shí)際應(yīng)用。直到五十年代，國外出現(xiàn)鐵磨機(jī)，并且隨著人造金剛石的大量生產(chǎn)和燒結(jié)磨具性能的改善，銑削加工方法才開始用于光學(xué)玻璃的粗磨加工。我國是六十年代中期才開始從國外引進(jìn)這項(xiàng)新工藝的?，F(xiàn)在，使用散粒磨料的手工操作方法已被金剛石磨具銑削加工所取化，基本上實(shí)現(xiàn)了粗磨機(jī)械化。無論是加工效率.還是加工精度，后者要比前者高的多。2.1球面銑削原理球面銑削加工原理如圖2-1磨輪軸線和工件軸相交于0點(diǎn)，并旦兩軸夾角為，磨具繞自身軸離速旋轉(zhuǎn)，工件繞自身軸低速轉(zhuǎn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)軌跡的包鉻面就形成球面，11＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝圖2-1球面銑削加工圖（）銑凸球面（b）銑凹球面銑削加工的磨具中徑一般為銑磨透鏡直徑的四分之三。當(dāng)透鏡表面特別陡峭時(shí)，例如，1在加工超半球的工件時(shí)，對(duì)磨頭中徑的荽求很嚴(yán)格，而球面曲率半徑較大或加工平面零件身，對(duì)磨具中徑要求相對(duì)地說來就不那么嚴(yán)格，只要超過透錘直徑的一半就可以了。球面半徑的大小與兩軸的夾角a有關(guān)。當(dāng)磨具選定后，中徑Dm和端面圓弧半徑r為定值，調(diào)節(jié)不同的aR的球面，其R與a的關(guān)系式如下：（2-1）（2-2）下面通過幾何解釋和數(shù)學(xué)推導(dǎo)，說明銑削加工的運(yùn)動(dòng)軌跡形成球面的過程。(一）幾何解釋在銑削加工時(shí)，磨輪端面在工件表面上某一瞬間的切削軌跡是一個(gè)圓，此圓的回轉(zhuǎn)軸線與工件軸傾斜a角，所以稱為斜截圓。圖2-2(a〕是加工原理的透視圖，圖2-2(b〕是圖(a)中包含O'X'軸與0A軸所在平面的投影圖。12＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝圖2-2范成法銑削球面的原理在圖2-2（a）中，垂直于直線OX并通過A點(diǎn)的平面將球切割，其切口形成一個(gè)圓，它相當(dāng)于斜截圓。斜截圓與OX軸的交點(diǎn)為0、從0'點(diǎn)到圓周上的距離為ro，ro相當(dāng)磨輪中Dm之半，即ro=Dm/2。從球心0到斜截圓周上任意點(diǎn)的距離相等，此距離定為R(相當(dāng)工件半徑），令、、、、為圓周上的點(diǎn)，那么亦即ABCD是以0為球心，R為半徑的球上的圓，此圓半徑為r。圓心0'是直線OX(相當(dāng)磨輪軸線）垂直于此圓的垂足。角AOX=a(相當(dāng)兩軸夾角），面OA=ro=Dm/2,則在圖2-2(b〉中,把斜截圓上的一點(diǎn)A與球心0相連的直線OA作為軸〈相當(dāng)OX對(duì)OA回轉(zhuǎn)，并保持角aOA=R的關(guān)系。若旋轉(zhuǎn)一周，圓ABCD描述的軌跡，是以0為球心的球面，也就是球面ACEFG被加工出來。如果OX軸不繞OA軸回轉(zhuǎn)，而是兩者各繞OX軸和OA軸作自身轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡與上相同。由此可見，銖削加工表面的形狀，實(shí)際上是某一加工周期內(nèi)，斜截圓運(yùn)動(dòng)軌跡的總和。如圖2-3所示。13＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝圖2-3斜截圓的運(yùn)動(dòng)軌跡圖2-4磨輪軸與工件軸的坐標(biāo)系(二）斜截圓的軌跡方程在圖2-40為工件軸和磨輪軸的交點(diǎn)（即0點(diǎn)為工件表面的曲OZ為工件軸線，OA=R,OZ'磨輪軸線，0'為斜截圃的中心，ro為斜截圓半徑，在’.Y’.Z’坐標(biāo)系中，斜截圓的方程為X'Y'2r220Z'R2r02（2-3）設(shè)M為斜截圓上的一點(diǎn)，M點(diǎn)在X,Y.Z坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（X,Y,Z,M點(diǎn)在’,Y’,Z’坐標(biāo)系中的坐標(biāo)為（’,Y’,Z’）,滿足（2-3）式，將M點(diǎn)的（’,Y’,Z’）轉(zhuǎn)換到X,Y,Z坐標(biāo)中，即求出M點(diǎn)兩坐標(biāo)的關(guān)系。根據(jù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換公式'XYcosaZsina'ZYsinaZcosa'XX（2-4）將（2-3）式代入（2-4）式，并化簡得（2-5）（2-5）式是以R為半徑的球面方程，它說明斜截圓上任意一點(diǎn)的軌跡方程14＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝為球面，即銑削加工的運(yùn)動(dòng)軌跡為球面。2.2平面銑磨原理平面銑削加工的目的，是獲得具有一定平面度或平行度要求的平面零件。平面零件實(shí)際上是曲率半徑為∞的球面零件。按球面銑射原理公式（2-1當(dāng)a=0.即工件軸與磨輪軸平行，并且處于兩一平面內(nèi)時(shí)，R=∞，則斜截圓在-工件表面上的軌跡是一個(gè)平面。因此，球面銑磨機(jī)可以銑磨平面零件.在生產(chǎn)中，很多光學(xué)廠是采用大型球面銑磨機(jī)加工平面或棱鏡。目前國內(nèi)已有專供加工平面零件的銑磨機(jī)，如PM500大型平面銑磨機(jī)，加工的直徑范圍為500mm2-5所示。工件繞自身軸轉(zhuǎn)動(dòng)，起進(jìn)給作用。磨輪繞高速軸旋銑磨工件，同時(shí)磨輪叉沿軸向進(jìn)刀，達(dá)到逐漸吃刀銑磨工件的目的。平行平面銑磨原理如圖2-6面。磨輪繞自身軸線旋裝，又沿軸向進(jìn)刀。工件在工作臺(tái)的拖到下，進(jìn)行縱向送進(jìn)或返回，國產(chǎn)PM25型就是專用于銑磨平行平面的銑磨機(jī)，它的加工范圍是，厚度為5~100mm，長度為250mm.15＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝2.3銑槽及磨圓弧原理有些光學(xué)零件，如棱鏡和平面鏡等，為了便于安裝固定或減輕重量等原因，往往需要進(jìn)行銑槽、磨圓弧或其它成型表面的加工等。由于粗磨機(jī)械化加工工藝的發(fā)展，目前，對(duì)這類零件的加工也多采用金剛石磨具，代替手工研磨。圖4-11所示，是采用成型金剛石磨輪銑圓弧面。圖4-12所示，是采用平砂輪加工棱鏡的圓弧面。圖4-13所示是采用柱形金剛石磨輪銑槽。16＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝磨料金剛石磨輪的選擇磨料(一)種類研磨光學(xué)玻璃所用的磨料有天然磨料和人造磨料兩大類。主要的天然磨料有金剛石（AL2O3）和金剛砂（主要成分也是氧化鋁，但含量低于60%常用的人造磨料有人造金剛石、人造剛玉、人造碳化硅（）和碳化硼（B4）等。在粗磨中，使用最多、效率最高地磨料是碳化硅（俗稱金剛砂），其莫氏硬度為9.5‐9.75莫氏硬度為9價(jià)格便宜，使用廣泛，金剛石的硬度最髙，莫氏硬度為10，它多以固著磨具的形式用于研磨和其他工序中。碳化硼的硬度僅次于金剛石，它適用于精磨。(二）粒度磨料的粒度是以顆粒的大小分類的。我國的磨料粒度號(hào)規(guī)定,對(duì)用篩逸法獲得的磨料，粒度號(hào)用一英寸長度上有多少個(gè)篩孔數(shù)來命名的。如粒度是指一英寸長度上有60個(gè)孔，依次類推。而用“"表示的微粉粒度，是用水選法分級(jí)的，其粒度號(hào)表示磨料的實(shí)際尺寸，如W20，表示該號(hào)微粉主要組成粒度尺寸為。一些主要國家金剛石粒度表示法17＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝磨具通常采用的磨具有兩種。一種是普通磨嵙制成的砂輪，另一種是用結(jié)合劑固著的金剛石磨具。金剛石磨具使用壽命長，生產(chǎn)效率高，它已成為粗磨機(jī)械化加工的主要工具。因此，深入了解、正確選擇、合理使用金剛石磨具，對(duì)提髙生產(chǎn)效率和改善加工質(zhì)量具有重要義。(一）金剛石磨具的結(jié)構(gòu)金剛石磨具通常是由金剛石層、過渡層和基體三茚分抅成，如面3-1所示。1.金剛石層它是金剛石磨具的工作部分，由金剛石顆粒和結(jié)合劑組成。因?yàn)榻饎偸且环N稀有昂貴的材料，所以金剛石磨具只在金剛石層中含有金剛石。金剛石層的厚度，主要根據(jù)工件的磨削余量和深度而定，粗磨銑磨機(jī)上用的磨輪，金剛石層厚度一般在2~3mm左右。18＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝2.過渡層只含有結(jié)合劑，對(duì)金剛石層和基體之間起著連接固結(jié)作用。過渡層-般為1?2mm。3.基體用于承載金剛石層和過渡層，并在磨具便用時(shí)，牢固地將其固定在機(jī)床磨頭軸上。一般金屬結(jié)合劑的鋸片和磨輪選用鋼作基體，樹脂結(jié)合劑磨輪選用鋁、銅或電木等作基體。金剛石磨輪的選擇金剛石磨具特性標(biāo)志有粒度、硬度、濃度、結(jié)合劑種類和磨具形狀尺寸等。金剛石磨具的特性由下述參數(shù)表示,金剛石種類有天然的和人造的，分別用JT和JR表示.金剛石磨具的特性標(biāo)志及書寫順序如下:1)磨料:代號(hào)為JT,JR-1，JR-2，JR-32)粒度:常用80#W53)硬度:常用Z(ZY(中硬〉4)濃度:常用25%，50%，70%，100%5)結(jié)合劑：樹脂結(jié)合劑（S)，青銅結(jié)合劑（Q)，陶瓷結(jié)合劑〔電鍍結(jié)合劑(D)6)形狀:（BW119＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝碗形二號(hào)輪(BW2D1，雙面凹輪〔PSA）筒形輪（NP,NHPBG）等7)外徑:代號(hào)D8)厚度:代號(hào)H9)孔徑:代號(hào)d10)金剛石層環(huán)厚:代號(hào)b11)金剛石層層厚:代號(hào)h

12)金剛石角度:代號(hào)a粒度金剛石磨具的粒度對(duì)磨削效率和表面粗糙度的影響正好相反，粒度越細(xì)，工件表面粗糖度愈小，則效率越低，粒度對(duì)表面粗糙度的影響近似成直線關(guān)系。選擇粒度的原則是：在保證工件粗糙度要求的前提下，盡可能采用粒度粗的磨輪加工，以提高磨削效率。但是，在濃度一定的情況下，粒度越大，粒數(shù)越小，每個(gè)顆粒上受到的壓力加大，則造成磨具磨耗增大、銑磨用的磨具粒度，范圍180#到200#。結(jié)合劑結(jié)合劑是把金剛石顆粒固結(jié)于磨具基體上的物質(zhì)，結(jié)合劑對(duì)磨具的使用壽命和磨削能力影響很大。因此，合理地選擇結(jié)合劑，對(duì)提高生產(chǎn)率和零件表面質(zhì)量是很重要的。目前，國內(nèi)外使用的結(jié)合劑共有四大類。耐麿性由弱到強(qiáng)的順序?yàn)?，樹脂結(jié)合劑，陶瓷結(jié)合劑，金屑結(jié)合劑和電鍍結(jié)合劑，金屬結(jié)合劑又分為銅基、硬質(zhì)合金基和鐵基三種。一些主要國家結(jié)合劑代號(hào)對(duì)照表見表3-220＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝目前國內(nèi)使用的磨具采用的結(jié)合劑有：（）青銅結(jié)合劑青銅結(jié)合劑，耐磨性好，磨耗小，使用壽命長，可以承受較大的載荷磨削。但是，青銅結(jié)合劑磨具成本髙，本身自銳性稍差，鈍化的金剛石顆粒不能及時(shí)脫落，磨削過裎中不便充分冷卻，易堵塞發(fā)熱，有時(shí)需修整。青銅結(jié)合劑磨具使用很廣泛。通常用于開料鋸片、磨外圓的平形磨輪、銑磨平面、球面的金剛石磨輪以及高速精磨磨具等。(2)電鍍結(jié)合劑電鍍金剛石磨具是用電沉積金厲的方法，把金剛石顆粒"嵌接"在基體表面上。通常磨具表面只有一層金剛石顆粒，如圖3-3所示。這種磨具結(jié)合力很強(qiáng)，磨削效率高。電鍍磨具與同一濃度的壓制磨具相此，有近10倍的金剛石顆粒參加磨削。金屬結(jié)合劑的壓制磨具，表面工作層僅有5%-10%的磨粒構(gòu)成磨削刃。另外，電鍍結(jié)合劑的鎳結(jié)合層與工件之問并不接觸，21＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝因此磨具的壽命長，直到金剛石顆粒被磨損到結(jié)合層為止。由于磨具的鎳結(jié)合層與工拌不接觸，摩擦力小，為高速磨削提供可能。麿具磨損后，可用重新鍍制的方法使其復(fù)新，磨具不必報(bào)廢。由于磨輪具有開放式結(jié)構(gòu)，所以冷卻液可以連續(xù)不斷地與金剛石切削點(diǎn)充分接觸，從而避免金剛石由于過熱而引起碳化。它的缺點(diǎn)，一是磨具在使用末期，磨損至基底時(shí)，為防止突然發(fā)生卡死現(xiàn)象，必須采用監(jiān)控表；二是金剛石磨損時(shí)性能會(huì)發(fā)生變化。金剛石層不能太厚。因此，電鍍結(jié)合劑磨具，目前僅用于制作特小、特薄和其他特殊形狀的磨具，如套料筒、內(nèi)圓切割鋸片等。但由于電鍍金剛石磨具獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，它具有廣泛的發(fā)展前景。(3)樹脂結(jié)合劑樹脂結(jié)合劑的磨具，加工的表面粗糙度小，磨削中不易堵塞，容易修整，但其結(jié)合力小，耐磨性差，不適合于大負(fù)荷磨削。樹脂結(jié)合劑磨具多用于精磨和初拋光（4）陶瓷結(jié)合劑陶瓷結(jié)合劑的金剛石磨具酎磨性強(qiáng)，磨削中不易堵塞和發(fā)熱。耐磨性和磨削效率介于樹脂結(jié)合劑和金屬結(jié)合劑之間。同時(shí)，具有良好的耐熱性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐水性，它不怕腐燭和潮濕。因此，可以使用任何一種冷卻液。但是由于這種磨具的脆性大，在光學(xué)加工中應(yīng)用裉少。硬度磨輪的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。磨粒易脫落則磨具軟,反之則硬。磨輪硬度的選擇，對(duì)磨削效率、加工質(zhì)量和磨具壽命影響很大，若磨具硬度過高，則結(jié)合劑把已經(jīng)磨鈍而失去磨削能力的磨粒牢牢把持住而不讓其脫落，這樣會(huì)造成磨具與工件之間摩捺力增大，發(fā)熱量大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使零件炸裂。同時(shí)，硬度過髙將大大降低磨削效率和表面.質(zhì)量。相反，磨具硬度過低，磨粒還在鋒利時(shí)候就會(huì)掉下來，這樣不但會(huì)影響效率，而且還造成磨具不應(yīng)有的損耗。磨具硬度等級(jí)由軟到硬分為超軟（CR)，軟（，中（(ZY)，硬（）和超硬（CY22＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝玻璃材科較軟時(shí)，磨輪硬度可選擇硬些，工件加工面積大，磨具硬度可選軟些。濃度金剛石磨具的濃度，是指在磨具金剛石層內(nèi)每立方厘米的體積內(nèi)，含有金剛石的重量，規(guī)定每立方厘米中含有4.4克拉金剛石作為100%濃度。"克拉"是金剛石重量的計(jì)暈單位，1克拉=0.2g50%12克拉/cm。若濃度過髙，結(jié)合劑相對(duì)減少，這樣對(duì)金剛石顆粒的把持力減弱，使磨粒有過早脫落的可能，不能充分發(fā)揮磨料的磨削作用。若濃度過低，使磨輪表面金剛石頼粒減少，作用在每顆磨粒上的切削力相應(yīng)增大，也有促使磨粒過早脫落的可能。銑磨加工中工藝參數(shù)的選擇工藝參數(shù)是指在加工過程中影響效率和質(zhì)量的獨(dú)立參數(shù)。如磨頭轉(zhuǎn)速，工件轉(zhuǎn)速，磨削深度，冷卻液種類等。磨頭轉(zhuǎn)速磨頭轉(zhuǎn)速是由機(jī)床性能決定的，一般銑磨機(jī)不調(diào)速，磨頭轉(zhuǎn)速為定值，但適用范圍大的機(jī)床如QM300大型銑磨機(jī)，設(shè)有兩種轉(zhuǎn)速。另外國外生產(chǎn)的銑磨機(jī)，加工范圍較寬，因此很多機(jī)床都設(shè)有調(diào)速機(jī)構(gòu)，如LOH廠制造的1、RF223＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝均有調(diào)速機(jī)構(gòu)。磨輪邊緣線速度又稱磨削速度。磨削速度愈大，磨削效率愈高，表面粗糙度愈小。銑磨實(shí)驗(yàn)表明，磨輪邊緣線速度在12~35m/s時(shí)，磨削效果較好。如果磨削速度過高，則機(jī)床震動(dòng)加劇，會(huì)影響工件的質(zhì)量;如果速度偏低，切削力增大，影響切削效率，而且金剛石顆粒易脫落。磨輪的轉(zhuǎn)速與邊緣線速度的關(guān)系為式中:Dm---磨輪中徑，mmN---磨輪轉(zhuǎn)速，r/minV---磨輪邊緣線速度，m/s工件轉(zhuǎn)速工件軸轉(zhuǎn)速，可以拫據(jù)工件直徑大小和進(jìn)給速度加以調(diào)整。一般銑磨機(jī)均有調(diào)速機(jī)構(gòu)，如QM30小型透鏡銑磨機(jī)，工件軸轉(zhuǎn)速為27r/min的無級(jí)變速。工件線速度實(shí)際上是進(jìn)給速度，一般選250mm/min較為合理。在實(shí)際操作中，常以加工時(shí)間體現(xiàn)進(jìn)給速度。加工一個(gè)面的時(shí)間，小球面銑磨機(jī)為0.5?，中球面為0.7?6min，大球面為4?。進(jìn)給速度低，加工時(shí)間長，表面粗糙度高。銑磨深度銑磨深度是指工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周的吃刀量。實(shí)踐表明，吃刀量大，磨削效率愈高，但表面粗糙度愈大。在銑磨周期內(nèi)，磨去量一般是經(jīng)過多次銑削完成的。從磨具合理使用的角度考慮，銑磨深度不應(yīng)超過金剛石層的厚度，否則易損壞磨輪。尤其在加工塊料毛坯時(shí)，更應(yīng)特別注意吃刀量不能過大。在彈性進(jìn)給的條件下，銑磨深度與磨輪轉(zhuǎn)速、工件線速度，磨削壓力以及金剛石24＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝粒度和工件材料等有關(guān)。冷卻液冷卻液具有冷卻、清洗和潤滑作用。對(duì)于粗磨銑削加工來說，冷卻液的主要作用是冷卻。因?yàn)椴ＡУ膶?dǎo)熱性差，在高速磨輪作用下，玻璃去除量大，產(chǎn)生大量的摩擦熱，如果不把這些熱量及時(shí)帶走，不僅使磨具磨損嚴(yán)重，而且工件的質(zhì)量也難以保證。目前國內(nèi)在銑削加工中，采用的冷卻液主要有三大類：水溶性冷卻液、乳化液冷卻液、油性冷卻液。、水溶性冷卻液水溶性冷卻液水溶性冷卻液是一種含有表面活性劑的水溶液。它可以起到良好的冷卻、清洗和潤滑作用，使加工表面的粗糙度小。水溶性冷卻液主要用于金剛石高速精磨和小球面銑磨加工。、乳化液冷卻液乳化液冷卻液，是由礦物油和水在乳化劑作用下所形成的一種穩(wěn)定的乳化液。由于它既含有水又含有油，因此它兼有水和油做冷卻液的優(yōu)點(diǎn)，既冷卻、清洗、潤滑和防銹性好。主要缺點(diǎn)是配置困難，易油水分相不均勻，另外，容易堵塞磨輪。在光學(xué)加工中，主要使用水包油型乳化液，它是一種用少量的油分散在大量水中的乳化液。在配置水包油型乳化液時(shí)，首先配成乳化油，即母油，然后再將母液稀釋20至50倍使用。乳化油的主要成分是基礎(chǔ)油、乳化劑和防銹劑。此外，根據(jù)需要還可添加耦合劑、防霉劑和抗泡劑等?；A(chǔ)油的含量一般占乳化油的50%至70%常用的基礎(chǔ)油為輕質(zhì)潤滑油。為了25＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝使乳化油流動(dòng)性好，易于在水中分散乳化，大多選用粘度較低的5#，7#，10#輕質(zhì)潤滑油。油與水本來互不相溶，要使油與水乳化形成穩(wěn)定的乳化液，必須添加乳化劑。它的主要作用在于降低表面張力和界面張力，并在水油界面形成一層保護(hù)性吸附膜，從而使水油不溶的兩種液體能夠均勻分散、乳化，并且在一定時(shí)間內(nèi)不致因乳化液內(nèi)部或外界條件如溫度、濕度、濃度等的細(xì)小變化而發(fā)生油滴之間的聚集或膠凝現(xiàn)象。如果選用的乳化劑較大的降低了水的表面張力，使油的表面張力大于水的表面張力，水就會(huì)被油滴拉過去包著油滴，成為水包油型乳化劑，反之，則形成油包水性乳化劑。乳化劑是表面活性物質(zhì)，是一種有機(jī)化合物。根據(jù)乳化劑活性基因的性質(zhì)和分子結(jié)構(gòu)的不同，乳化劑大體可分為四類——陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性離子型。在乳化油的配置下應(yīng)用最廣泛的是陰離子型和非離子型乳化劑。普遍趨向于將這兩類乳化劑復(fù)合使用，以發(fā)揮各自的優(yōu)點(diǎn)。、油性冷卻液油性冷卻液是以礦物油為主體的冷卻液。它的表面張力小，潤滑性好，對(duì)金剛石磨具有較好的防護(hù)作用。但由于它粘度大，清洗作用差，玻璃碎屑不易沉淀，油類的比熱容、導(dǎo)熱系數(shù)和汽化熱的能力小，因此冷卻作用差。另外，油類易著火，油霧對(duì)皮膚有損害，影響操作者健康，并且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。在粗磨銑削加工中由于玻璃磨削量大，磨具易磨損，因此，常用油性冷卻液。主要是用機(jī)油和煤油：1混合，機(jī)油燃點(diǎn)較高，煤油粘度較小，兩種相對(duì)密度相同，混合后的油性冷卻液，既有較低的粘度又有較高的燃點(diǎn)。冷卻液的噴射方式有內(nèi)噴和外噴兩種。因磨輪轉(zhuǎn)速高，外噴易飛濺是，所以，以內(nèi)噴為主。加工小零件可采用外噴，加工大零件，同時(shí)采用內(nèi)外噴。26＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝六、金剛石磨具粒度---粒度大，磨削效率越高，但工件表面粗糙度會(huì)越大七、金剛石磨具濃度---濃度太大，結(jié)合劑少，金剛石顆粒還沒有磨鈍就掉了，磨具損耗大，磨削效率高。濃度太小，磨削效率低。銑磨球面產(chǎn)生的表面疵病銑磨球面產(chǎn)生的表面疵病常見的有：菊花紋（細(xì)密振紋）、寬疏菊花紋、麻點(diǎn)、擦貼圈有缺口（或中間環(huán)帶脫空）和球面偏心等，如圖5-1所示27＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝菊花紋菊花紋產(chǎn)生的原因比較復(fù)雜，主要是磨頭誤差與振動(dòng)影響造成的。此外，磨頭預(yù)緊力的大小對(duì)菊花紋也有一定影響。實(shí)踐表明，當(dāng)銑磨的透鏡產(chǎn)生振紋時(shí)，檢修磨頭，使之恢復(fù)精度要求，則能有效地減少菊花紋。因此對(duì)于高速轉(zhuǎn)動(dòng)的磨頭，必須具有較好的動(dòng)平衡，特別是皮帶傳動(dòng)的磨頭，馬達(dá)及皮帶輪的平衡也要加以重視。磨頭預(yù)緊力對(duì)菊花紋的影響表現(xiàn)在：如果壓緊力小，那就會(huì)在光刀過程中，因磨削力減小而引起磨頭振動(dòng)增大，從而產(chǎn)生較密細(xì)密振紋。為了判斷菊花紋的產(chǎn)生是否與預(yù)緊力有關(guān),可以將光刀過的零件表面與未光刀的零件表面進(jìn)行比較，如果后者的粗糙度比前者大.則可初步判斷磨頭的預(yù)緊力較小，這時(shí)應(yīng)增大預(yù)緊力，直到顯著減輕細(xì)密振紋為止。寬疏菊花紋銑磨表面，有時(shí)出現(xiàn)寬疏菊花紋，其產(chǎn)生的主耍原因工件主軸的軸向竄動(dòng)。主軸在每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)的過程中，雖然總的軸向竄動(dòng)在0.005mm軸向竄動(dòng)，見圖5-3.這種小竄動(dòng)的次數(shù)，正好與寬菊花瓣的數(shù)目相同，瓣紋的髙低不平也與工件主軸的微量軸向竄動(dòng)的振幅相近。因此，當(dāng)工件表而產(chǎn)生寬疏菊花紋時(shí)，可在其它因素不變的條件下，改變主軸轉(zhuǎn)速。如果所磨出的透鏡寬疏花紋數(shù)目仍然不變，則可以確定產(chǎn)生寬疏菊花紋的原因是工件主軸的軸向竄動(dòng)。28＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝這時(shí)將主軸檢修，消除上述微量小竄動(dòng)之后，寬疏花紋也隨之消除。上述兩種菊花紋在外觀上比較明顯，一般容易引起重視。對(duì)于嚴(yán)重的菊花紋路是應(yīng)該設(shè)法加以解決的，但是要完全消除它卻是不可能的，也是沒有必要的。通過對(duì)國內(nèi)外幾種銑磨機(jī)銑磨的透鏡表面進(jìn)行測試表明,菊花紋路的髙低不平度小于0.01mm，對(duì)于精磨影響不大。精磨所花費(fèi)的時(shí)間主要是用來消除麻點(diǎn)，菊花紋的允許值究竟多大合適，是當(dāng)前銑磨工藝中值得探討的問題之一。麻點(diǎn)試驗(yàn)表明，磨輪線速度逸擇不當(dāng)，進(jìn)刀速度與工件轉(zhuǎn)速配合不好是形成麻點(diǎn)的主耍因素。在銑削加工中，磨輪基體上固結(jié)許多金剛石小顆粒，它相當(dāng)于無數(shù)小金剛石鉆在劃玻璃，致使玻璃表面形成許多細(xì)密的玻裂層。如果工件轉(zhuǎn)速過高，特別是進(jìn)刀速度過快時(shí)，磨輪的銑削速度跟不上，也就是說前面該銑磨的玻璃還沒去除，后面的玻璃又?jǐn)D上來，致使金剛石磨輪過重地壓在玻璃表面，引起擠壓破裂，從而形成麻點(diǎn)。當(dāng)磨頭轉(zhuǎn)速為1400r/min時(shí)，選擇磨輪線速度為30m/s，這樣就能比較充分地發(fā)揮金剛石磨輪對(duì)玻璃的磨削作用，此時(shí)工件表面的光潔度比較高。此外，冷卻液沖噴的位置，應(yīng)該對(duì)準(zhǔn)磨輪銑削玻璃的接蝕部位；這樣可以及時(shí)沖洗磨削下來的玻璃屑，保持金剛石磨輪刃口的鋒利。否則，玻璃糊在工件表面及磨輪刃口上，不但影響銑磨效率，而且容易形成麻點(diǎn)。29＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝幾何形狀的疵病擦貼環(huán)帶有缺口銑磨透鏡時(shí)檢查工件的幾何形狀通常采用三種方法，一種是樣板法，即用金屬樣板卡工件設(shè)加工表面，觀察兩者曲率的吻合程度，這樣方法精度不高，第二種方法是用簡易球徑儀測量矢高，檢查被加工表面的曲率半徑，這種方法不能檢查零件表面形狀的局部誤差，第三種方法是擦貼法，即將貼置模表面涂上一層極薄的黃油．然后將工件表面與其對(duì)擦，觀察工件表面與磨具的接觸情況，一般要求工件外圓要均勻擦粘，并且環(huán)帶要圓，其擦貼度約為1/2～1/3。如圖5-3所示。這種檢查方法精度較高。用擦貼法檢查零件表面時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)擦貼環(huán)帶有缺口(圖5-3(d)過說明加工表面有局部凹陷。產(chǎn)生原因大致有：1．光刀時(shí)間不夠銑磨時(shí)是螺旋形進(jìn)刀，光刀的作用在于將螺旋形進(jìn)刀所產(chǎn)生前痕跡銑去。一般情況所采用的光刀時(shí)間為工件轉(zhuǎn)一周多所需的時(shí)間。2．密封墊圈過厚在銑磨工序中，常采用真空吸裝夾，要求在零件與夾具之間墊密封圈。如果橡皮圈過厚，在銑磨進(jìn)刀過程中，作用在工件上的軸向力臺(tái)引起密封圈嚴(yán)重不均30＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝勻壓縮，導(dǎo)致工件的偏斜，如圖5-4所示。在光刀肘軸向力減小，橡皮圈在彈力作用下又恢復(fù)到原來的位置，這樣作用的結(jié)果勢必造成零件表面有局部凹陷，即擦貼環(huán)帶有缺口。建議采用厚度為的耐油橡皮作密封圈。真空吸夾口與工件外徑的間隙不能過大，過大的間隙容易引起零件的偏斜，從而也會(huì)造成擦貼環(huán)帶有缺口，一般建議這個(gè)間隙為O.1mm。圖5-4夾口尺寸過大、密封圈過厚引起的誤差擦貼環(huán)帶脫空用擦貼法檢查工件時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)擦貼環(huán)帶脫空現(xiàn)象，即工件邊緣及頂部與精磨磨具擦貼，而其余部分不擦貼(見圖5-3種疵病的原因是機(jī)床工件主軸軸線與磨頭軸線不相交。從球面范成法銑磨原理可知，兩軸線相交是形成球面的必要條件。目前，在銑磨機(jī)的設(shè)計(jì)中，一般兩軸線不相交的允差為0.03mm。實(shí)踐證明，此誤差控制在以內(nèi)，擦貼環(huán)帶脫空的現(xiàn)象不明顯。球面偏心在銑磨中，對(duì)球面的偏心量也有一定的要求。過大的偏心量將增大磨邊的磨削量，甚至造成零件的報(bào)廢。造成球面偏心的重要原因是夾具定位面的偏心。因此在夾具制造中，要特別注意夾具定位面d與口徑D對(duì)工件回轉(zhuǎn)軸線的同心度。如圖5-5所示。31＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝圖5-5偏心的影響銑磨夾具的設(shè)計(jì)在透鏡銑磨中，所用的夾具通常有彈性裝夾、真空吸附裝夾和磁性裝夾。銑磨夾具的設(shè)計(jì)的要求在光學(xué)零件銑磨中，通常采用真空夾具、彈性夾具、磁性夾具和機(jī)械夾具。32＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝銑磨夾具應(yīng)滿足的要求：a.夾具設(shè)計(jì)應(yīng)滿足零件加工工序的精度要求；b.應(yīng)能提高加工效率；c.操作方便、省力、安全；d.具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本；e.夾具元件應(yīng)滿足通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的“三化”要求；f.具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，便于制造、檢驗(yàn)、裝配、調(diào)整、維修。彈性夾具設(shè)計(jì)彈性夾具是利用彈性夾頭上的三個(gè)槽和夾頭外圓錐面與夾帽內(nèi)圓錐面配合產(chǎn)生的彈力，來達(dá)到加緊零件的目的。彈性夾具的結(jié)構(gòu)如圖6-1所示。圖6-1彈性夾具（a）夾具口徑＞14~15mm;(b)夾具口徑＞45~100mm1—夾帽；2—夾頭通常夾頭是由黃銅H62＜0.01mm，并且軸線與端面要垂直，其允差為0.01mm彈性夾具的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)工件直徑公差要求寬，一般公差在±1mm情況下均能加工；彈性裝夾不易產(chǎn)生偏心。33＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝真空裝夾是利用真空吸附的作用力，將工件固定在夾具上，其工作原理如圖6-2所示。圖6-2真空吸附裝夾原理真空裝夾的空心夾頭通過閥門與真空是相通。當(dāng)真空閥門打開時(shí)，工件下面的空心腔被抽成真空，要求夾頭工作的真空度﹤40kPa。此時(shí)，工件在大氣壓力當(dāng)真空閥門關(guān)閉時(shí)，工件下面的空心腔與真空室切斷，換與大氣相通，解除真空吸附作用，工件被取下。真空吸附裝夾的優(yōu)點(diǎn)是：操作方便，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，不僅能單件加工，而且也適用于立式銑磨機(jī)上成盤加工，生產(chǎn)效率高。其缺點(diǎn)是：對(duì)工件的直徑公差要求嚴(yán)格，一般要求直徑公差在-0.02--0.05mm。如果直徑過大，則放不進(jìn)夾頭里；直徑過小，則裝夾不牢，且易偏心。另外，要求工件直徑≥15mm，否則會(huì)吸附不住。真空吸附夾具的結(jié)構(gòu)形式如圖6-3所示。圖6-334＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝磁性裝夾的夾具磁性裝夾是利用電磁吸力將共建固定的一種裝夾方式，如圖6-4所示。圖6-4磁性裝夾透鏡的磁性裝夾，是將工件先粘在具有一定平度要求的金屬導(dǎo)磁圓盤上，然后把粘好零件的導(dǎo)磁圓盤放到銑磨機(jī)的磁性工作盤上，并使二者對(duì)好中心，接著，打開磁力開關(guān)，將粘有透鏡的導(dǎo)磁圓盤吸住。取下工件前，需先用手扶住導(dǎo)磁圓盤，然后再關(guān)閉磁力開關(guān)，以防工件摔壞。由此看來，在臥式銑磨機(jī)上使用磁性裝夾很不方便。另外，采用磁性裝夾銑磨球面時(shí)定中心較困難，而且粘接上盤下盤和清洗等輔助工序又費(fèi)工時(shí)，因此，球面銑磨很少用磁性裝夾，它多用于平面的銑磨中。35＿＿＿＿＿＿＿河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿球面銑磨加工工藝銑磨面形的檢驗(yàn)光學(xué)面形狀、檢測是光學(xué)零件檢測中、最基本最重要的檢測項(xiàng)目之一，它直接影響光學(xué)零件的質(zhì)量，并且也是光學(xué)檢驗(yàn)水平的重要標(biāo)志。檢驗(yàn)光學(xué)玻璃面形的方法常用的有兩種：簡易球徑儀檢測和擦貼法檢測。１.1.斐索平面干涉儀檢測面形偏差用以檢測光學(xué)元件的面形、光學(xué)鏡頭的波面像差以及光學(xué)材料均勻性等的一種精密儀器。其測量精度一般為/10～/100,為檢測用光源的平均波長。常用的波面干涉儀為泰曼干涉儀和斐索干涉儀。斐索干涉儀有平面的和球面的兩種，前者由分束器、準(zhǔn)直物鏡和標(biāo)準(zhǔn)平面所組成，后者由分束器、有限共軛距物鏡和標(biāo)準(zhǔn)球面所組成。單色光束在標(biāo)準(zhǔn)平面或標(biāo)準(zhǔn)球面上，部分反射為參考光束；部分透射并通過被測件的，為檢測光束。檢測光束自準(zhǔn)返回，與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面干涉儀可以檢測平板或棱鏡的表面面形及其均勻性。用斐索球面干涉儀可以檢測球面面形和其曲率半徑，后者的測量精度約1微米；也可以檢測無限、有限共軛距鏡頭的波面像差。泰曼干涉儀檢測曼干涉儀由兩個(gè)準(zhǔn)直透鏡、分束器、標(biāo)準(zhǔn)平板以及標(biāo)準(zhǔn)球面鏡所組成。單色光經(jīng)小孔、光源準(zhǔn)直透鏡后被分束器分解成參考光束和檢測光束。二者分別由標(biāo)準(zhǔn)平面和檢測系統(tǒng)自準(zhǔn)返回后，再經(jīng)分束器，通過觀測準(zhǔn)直透鏡重合，形成等厚干涉條紋，如圖8-136＿＿＿＿＿＿＿河南