光學(xué)零件加工技術(shù)

..精品精品光學(xué)零件加工技術(shù)鄔 建 生00目 錄二、準(zhǔn)球心法和傳統(tǒng)法比較三、切削工序的要求六、修磨皿的技巧七、影響拋光的因素〔研磨粉〕的影響九、研磨皮及選擇十一、計(jì)算公式十三、機(jī)床的選擇十四、機(jī)床的調(diào)整十六、品質(zhì)特別分析步驟十七、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)序 言光學(xué)零件的坯料備制；冷加工是以散粒磨料或固著磨料進(jìn)展鋸切、粗磨、精磨、拋光和定心磨邊。括鍍膜、刻度、照相和膠合等。冷加工各工序的主要任務(wù)是：粗磨〔切削〕工序：是使零件具有根本準(zhǔn)確的幾何外形和尺寸?！彻ば颍菏鞘沽慵庸さ揭?guī)定的尺寸和要求，作好拋光預(yù)備。拋光〔精磨〕工序：是使零件外表光亮并到達(dá)要求的光學(xué)精度。定心工序：是相對于光軸加工透鏡的外圓。方向轉(zhuǎn)折。1、范成法原理的銑磨〔切削〕2、壓力轉(zhuǎn)移原理的高速粗磨3、壓力轉(zhuǎn)移原理的高速拋光?！睬邢鳌?，雖然加工效率較高，但其影響誤差的因素較〔?！尘叩拿嫘?，才能保證零件的面形精度。準(zhǔn)確修整面形精度需要操作者的閱歷和技巧，而且需反復(fù)修整。一、 1.傳統(tǒng)研磨其主要特點(diǎn)是：〔1〕承受一般研磨機(jī)床或手工操作；要求人員技術(shù)水平較高；研磨材料多承受散砂〔研磨砂〕拋光瀝青拋光劑是用氧化鈰或氧化鐵；壓力用加荷重方法實(shí)現(xiàn)雖然這種方法效率低,但加工精度較高所以，目前仍被承受。高速研磨拋光〔或稱弧線搖擺法〕。其主要特點(diǎn)是：承受高速、高壓和更有效的利用拋光模，大大提高了拋光效率成型的。范成法較廣；范成法對機(jī)床精度及調(diào)整要求較高，目前很少承受。二、準(zhǔn)球心法和傳統(tǒng)法較準(zhǔn)球心法或鏡盤〕繞鏡盤〔或拋光?！车那手行淖骰【€搖擺，而壓力方向始終對準(zhǔn)球心，因此鏡盤所承受的是恒壓，給均勻拋光制造了條件。傳統(tǒng)法重壓塊加壓，體積大，振動(dòng)大。三、球面研磨對鏡盤的考慮鏡盤張角不宜過大，以便于光圈穩(wěn)定，在多行的鏡盤中，張角不宜大于140°；140°影響也不大。剛性上盤磨中準(zhǔn)球心所需要的基準(zhǔn)面〔假設(shè)鏡盤裝在主軸上〕承座〔定位孔〕軸線與球面法線重合、深度全都；曲率半徑與被粘結(jié)面曲率半徑要合理承座〔定位孔〕與膠球模軸向基準(zhǔn)面間的相對尺寸全都，并有消氣孔。粘結(jié)膠程度足夠；粘結(jié)面積足夠；粘結(jié)溫度適宜。三、對切削工序的要求二是外表粗糙度要符合粗磨的要求；三是要去除確定的余量，保證將毛坯雜質(zhì)層去除干凈。結(jié)。1.切削設(shè)備精度工件軸全跳動(dòng)： 3um磨輪軸全跳動(dòng)： 3um工件軸母線精度: 1um工件軸移動(dòng)精度: 對球面來講，既不產(chǎn)生非球面度，同外表又不會(huì)產(chǎn)生超菊花紋和過深碎裂層。四、粗磨工序的要求其加工質(zhì)量。粗磨外表的性質(zhì)可由宏觀的和微觀的外表不規(guī)章性來表示。拋光模材料能大大削減這種宏觀不規(guī)章性。微觀不規(guī)章性是由玻璃磨削的本質(zhì)打算的。1.外表構(gòu)造對精磨過程的影響玻璃磨削后留下凹凸層和裂紋層，拋光工序的效率就取決于這兩層的性紋層。的連續(xù)，接觸面積增大，壓強(qiáng)減小，拋光液的附著力氣降低，使拋光過程減慢。鈍化程度隨過程的持續(xù)時(shí)間而定，而持續(xù)時(shí)間直接打算于裂紋層的深度。使用的拋光劑而定，其他因素還有主軸轉(zhuǎn)速、壓力和拋光液的進(jìn)入力氣等。件，雖然凹凸層較小，但裂紋層卻很深。磨工序的重要指標(biāo)來考慮。五、如何保持粗磨皿外表曲率半徑的精度？就不愿定能保證鏡片的加工精度。保持粗磨皿曲率半徑不變或少變，就應(yīng)實(shí)行：合理選擇工治具的關(guān)系。少，上面治具有翹邊的趨勢。有塌邊的趨勢。假設(shè)上面治具尺寸比下面治具的尺寸大，則在搖擺時(shí)，下面治具的邊緣露出的時(shí)機(jī)又會(huì)太少，下面治具的邊緣磨損過甚，下面治具有塌邊的趨勢。六、修磨皿的技巧在修凹的磨皿時(shí)，鏡片光圈細(xì)〔偏負(fù)〕，則應(yīng)多磨削凹磨皿的中心局部。假設(shè)凸凹對修，應(yīng)將凸在下，凹在上，擺幅要大，約為凹磨的1/2。鏡片光圈粗〔偏正〕，則應(yīng)多磨削凹的磨皿邊緣局部。1/3?！财?fù)〕，則應(yīng)多磨削凹的磨皿邊緣局部。1/2。鏡片光圈粗〔偏正〕，則應(yīng)多磨削凸磨皿的中心局部。假設(shè)凸凹對修，應(yīng)將1/3。1040°。七、影響拋光的因素工件的粗糙度空氣含塵量零件與治具大小比列拋光劑的性質(zhì)工作軸轉(zhuǎn)速搖擺的頻率、擺幅及擺幅中心位置拋光面的溫度、壓力拋光劑的輸入量及溫度八、拋光劑〔研磨粉〕的影響研磨粉對不同類型的光學(xué)材料,或光學(xué)材料一樣但外表質(zhì)量要求不同的光學(xué)零件有著不同的影響。研磨粉的不同制法和不同的工藝處理，以及它的物理性能，對研磨效率有很大的影響，不同制法的氧化鐵其結(jié)晶構(gòu)造不同，其研磨力氣不同；不同制法研磨力氣比未經(jīng)過燒制工藝處理的高。硬度太大會(huì)在玻璃外表產(chǎn)生擦痕，硬度太低會(huì)將低研磨效率。研磨液的濃度對于氧化鐵〔紅粉〕研磨液，承受氧化鐵與水的重量之比為 1：3~1：4。對于氧化鈰〔黃粉、白粉〕研磨液，承受氧化鈰與水的重量之比為1：5或稍稀。研磨液的濃度與抱負(fù)值不符，將導(dǎo)致研磨效率的降低。當(dāng)濃度過高時(shí)，研磨效率反而降低，由于水量缺乏，導(dǎo)致熱量難以散發(fā)。當(dāng)濃度過低時(shí)，則外表溫度下降，同時(shí)削減微小切削作用。研磨液的供給量量。研磨時(shí)保持適中的研磨液供給量。拋光液參數(shù)液溫低易起劃痕，過高易使拋光層變形，一般把握在30~38℃之間，流量900~1000L/min，PH3~9。溫度下降，不利與化學(xué)作用，同時(shí)使吻合度變差。PH磨液為中性〔PH=7〕；化鈰研磨液略偏酸〔PH=6~6.5〕為好用。光學(xué)研磨中，添加在研磨液中能夠轉(zhuǎn)變研磨工藝性能的物質(zhì)，稱為添加穩(wěn)定劑。添加劑對氧化鐵研磨液，能提高研磨效率和改善光學(xué)外表質(zhì)量的添加劑：[Zn(NO3)2]、硫酸鋅[ZNSO4]、氯化鎳[NICL3]、氯化鐵[FECL3]等。對于氧化鈰研磨液，能提高研磨率和改善光學(xué)外表質(zhì)量的添加劑：硝酸鈰銨[〔NH4〕2CE(NO3)6]、硫酸鋅[ZNSO4]。添加劑的參與量不是任意的，每一種添加劑對于不同品位的拋光粉，不同類型的光學(xué)玻璃都有其抱負(fù)的參與量。影響外表光滑度的因素〔正〕，當(dāng)中間已拋亮?xí)r，邊緣尚有砂眼，另外，當(dāng)鏡片發(fā)生“走動(dòng)”時(shí)，也會(huì)引起邊緣有砂眼。鏡片中間有砂眼另一種是由于細(xì)磨后光圈低得太多，邊緣已拋亮中間尚未拋到，鏡片“走動(dòng)”也會(huì)有可能造成鏡片中間有砂眼。鏡片外表有粗砂眼則往往是細(xì)磨不充分所造成。拋光過程中有時(shí)會(huì)在鏡片外表產(chǎn)生油斑似的東西，這與玻璃的化學(xué)穩(wěn)定硫酸鋅加以消退〔6〕。在用原器〔樣板〕檢驗(yàn)鏡片外表光圈時(shí)，假設(shè)沒有認(rèn)真地將原器〔樣板〕和鏡片外表擦干凈，也簡潔使鏡片外表受到損傷?！簿郯被姿嵋阴ァ?，按使用的原料不同，分為聚醚型和聚酯型。但當(dāng)配料和制模工藝稍有偏差時(shí)，性能差異則很大。研磨皮〔拋光?！乘裕谛弈Ｇ皯?yīng)把拋光模放在拋光液中浸泡，到達(dá)吸水平衡后再修模否則，會(huì)引起拋光模的面形變化；使用后應(yīng)浸泡在拋光液中，否則，由于水份蒸發(fā)，造成面形變化，再次使用時(shí)會(huì)降低拋光模鏡片的吻合性。聚氨酯拋光模必需與光學(xué)玻璃的牌號、氧化鈰磨粉的規(guī)格,相互匹配好。拋光模的選擇太厚，則硬度太小，簡潔變形、加工的零件易塌邊；太薄，又使拋光模與鏡片的吻合性不好，零件外表易產(chǎn)生劃傷。十、傳統(tǒng)加工要求拋光膠的選擇拋光膠的硬度對拋光工作能否順當(dāng)進(jìn)展是格外重要用軟些的。拋光直徑大的鏡盤所用拋光膠應(yīng)選擇軟一些。拋光膠硬度是否合拋光膠的選擇拋光膠的硬度對拋光工作能否順當(dāng)進(jìn)展是格外重要十一、計(jì)算公式 an=A+〔n-1〕ran：為第nA：為最內(nèi)第一圈的工件數(shù)，它一般是341R6，即每圈件數(shù)〔6≈2π〕N:為第幾圈例：a9=3+(9-1)*6=3+8*6=3+48=519951整體張貼數(shù)計(jì)算：為治具的直徑d2㎜SnS9=9*3+6/2*9*(9-1)→3*1442/4*(6+2)2=27+27*8=3*20736/4*64=27+216=62208/256=243pcs=243pcs61449243pcs張貼量計(jì)算；d>1·179R1.035R≤d≤1·179R可三件d＜1.035RD/R0.7＜d/R＜0.78六件，中一外五0.66＜d/R＜0.70.6＜d/R＜0.66十一件，內(nèi)三外八0.55＜d/R＜0.6當(dāng)用α。=arcSin〔b/2R〕30°以上,bαR相對轉(zhuǎn)速、磨削壓力等參數(shù)進(jìn)展設(shè)定。深度△H=R±√R2-〔D/2〕2〔+凹 相反取正凸型參照值大于設(shè)計(jì)值△H取正相反取負(fù)R為曲率半徑、D為直徑、計(jì)算開發(fā)機(jī)種之曲率半徑、邊厚差等都可以參考△H=R±√R2-〔D/2〕2〔+凹 -凸〕雙凸 一凹一凸 TC+△H1-△H2雙凹 TC+△H1+△H2〔△H1為R1面深度〕〔△H2為R2面深度〕〔TC為中心厚度〕原器值〔光圈條數(shù)〕與圖面設(shè)計(jì)值計(jì)算：R△=N*0.00055*〔2R/D〕2 N ：光圈條數(shù)R:標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)值〔曲率半徑〕〔鏡片為毛坯直徑、定心為成品有效徑〕R△：公差值切削角度公式：Sina=D/〔2*(R±r)〕?D=2Sina(R±r)D:砥石的直徑a:砥石的傾斜角r：砥石的端面圓弧半徑〕的關(guān)系〔磨皿在下〕Dm=〔1.1～1.3〕Dj；Dm/DjDm/DjDm/Dj大，反之相反。粗磨皿掩蓋比計(jì)算：P=Z×(?/2)2×π/(2πRH)?P=Z?2/(8RH)?：鉆石直徑H：球冠高度R：鉆石曲率半徑十二、光圈的識別光圈的形成：半徑大小的差異，反響為兩接觸面間空氣隙的大小。當(dāng)兩接觸外表存在微小的空氣隙時(shí)，光線通過該兩外表進(jìn)展反射或透射，1.在拋光加工中,正確地粗光圈:樣板與工件中心接觸，條紋從中心向邊緣集中。細(xì)光圈:樣板與工件邊緣接觸，條紋從邊緣向中間收縮。光圈〔失高〕檢查方法光圈的檢查可以用：道工序全都。0.03用千分表切削——粗磨——精磨〔拋光〕-10～-6 -5～0用貼皿切削—水跡—粗磨———精磨〔拋光〕-10～-6〔2/3〕 -5～0修整措施(1)光圈橢圓與局部不規(guī)光圈花，干預(yù)條紋帶鋸齒狀光圈中心高或低光圈橢圓與局部不規(guī)

在拋光模修得比較規(guī)章的前提下，主要是很多，甚至有停滯現(xiàn)象，光圈會(huì)消滅橢圓。光圈“花”，干預(yù)條紋帶鋸齒狀主要是拋光模面形不規(guī)章，在修正時(shí)用力過重。在室溫很冷的狀況下，拋光需加溫至30℃左右。光圈中心高或低研磨桿搖擺偏中心，光圈中心會(huì)變高；研磨桿擺零件光圈有很細(xì)的塌邊動(dòng)偏邊緣，光圈中心會(huì)變低?！睷〕那是聚氨酯拋光模的弱點(diǎn)，聚氨酯拋光模有確定的彈不到的局部聚氨酯拋光模高出壓到的局部，促成零件塌邊。光圈修整措施在改光圈的過程中，最重要的是先要知道所用的拋光，進(jìn)展修整拋光模和調(diào)整擺幅、位移、轉(zhuǎn)速等?！曹洝?，就簡潔消滅中間局部力點(diǎn)之間有確定距離，由于力矩作用，使拋光模發(fā)生徑向流淌。假設(shè)拋光模在上方，流淌方向是向心的，結(jié)果使中間局部凸起，在鏡片中間磨成一個(gè)凹穴。成塌邊。〔拋光模在上〕，同時(shí)在拋光摸中心開槽和邊緣修刮，擺幅中等，擺速稍慢。面形，有時(shí)可能由于改低得很多的光圈時(shí)，邊緣磨削量太大即所謂改得“太模重貼或少許刮一刮邊緣，擺幅和位移不要太大〔鏡片在下〕。擺幅不大時(shí)，可以適當(dāng)?shù)匦迴伖饽Ｖ醒植?。圈的方法是換一個(gè)相對尺寸適宜的拋光模和將擺幅增大一些。從以上分析來圈就能取得主動(dòng)權(quán)。十三、機(jī)床的選擇十

傳統(tǒng)研磨拋光機(jī)床種類很多，形式各S6、S4〔技研〕腳踏修皿機(jī)。球心研LP330、SSP6、MF2、光進(jìn)及仿光進(jìn)機(jī)臺。/700~900/分；1800~3000/分。面鏡盤的大小。因大球面鏡盤需有較慢的轉(zhuǎn)速、擺速，較大的擺幅和較大的功率，而小鏡盤則相反。故加工大小不同的球面鏡盤就應(yīng)選擇相應(yīng)的機(jī)床。機(jī)床的調(diào)整

對于鏡片失高為0.85R時(shí)或半球，可取偏角15°,35°～40°比較適宜。準(zhǔn)球心機(jī)床：〔或治具〕，使球心與擺架的擺心重合。假設(shè)不準(zhǔn)球心搖擺，會(huì)使壓力不均勻，使光圈難以把握。一是擺架的偏角;二是擺架的擺幅。〔2〕松開偏心盤〔搖擺部位〕的螺帽，調(diào)整〔3〕轉(zhuǎn)變擺架的搖擺位置時(shí)，松開擺架各關(guān)心鎖緊手柄〔螺帽〕，調(diào)整擺架到需要的角度后，再緊固手柄〔螺帽〕。正確地調(diào)整擺幅是把握光圈的重要因素之一。15°,50°,10°,右擺工藝過程40°比較適宜。

檢查弧線搖擺時(shí)的準(zhǔn)球心程度，拋光液在調(diào)整好拋光液溫，檢查是否暢通無阻；1鐘；機(jī)床的調(diào)整機(jī)床的調(diào)整持清潔。傳統(tǒng)研磨拋光機(jī)床：

裝上工件及模具，調(diào)整研磨桿的長〔靠近操作者〕和向內(nèi)側(cè)移動(dòng)時(shí)，都可以到達(dá)加大其與主軸的距離。但向主軸外側(cè)移動(dòng)研磨桿，上架搖擺的弧線距離加大，光圈變化速度比向內(nèi)側(cè)移動(dòng)時(shí)快些。從法向分力的角度考慮，轉(zhuǎn)變高光圈時(shí)宜輕，轉(zhuǎn)變低光圈時(shí)宜重。機(jī)床調(diào)整是否正確是影響光圈不穩(wěn)定的主要因素。擺機(jī)床調(diào)整包括：轉(zhuǎn)速、壓力、鏡與工具的相對轉(zhuǎn)速、相對位移等方面。幅的大小〔針對上擺機(jī)床〕擺幅越大，上面治具的中部與下面0.4～0.55研磨桿的前后調(diào)整研磨桿的前后調(diào)整是指上面治具的中心偏離下面治具的中心，向著垂直于擺幅方向的位移，此位移量對于球面為0～0.4。主軸轉(zhuǎn)速與上擺轉(zhuǎn)速之比主軸轉(zhuǎn)得越快，下面治具的邊緣磨削較多，上擺轉(zhuǎn)速越快，上面治具的中心與下面治具的中心局部磨削較多。十五、超聲清洗原理對于球面為1~2.5倍。 超聲波清洗光學(xué)零件的原理主要是：超聲場的空化作用與清洗液的化學(xué)作用。光學(xué)零件的外表污染包括：還消滅由于局部發(fā)熱而形成的炭化膜層；有時(shí)零件還消滅氧化膜層。產(chǎn)生交變的壓縮與疏松振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，即空化現(xiàn)象。清洗效應(yīng)有三種：的清洗效應(yīng)之一。生布滿氣體或蒸汽的空穴，而這些空穴的上固體粒子裂開而分別，這是空化現(xiàn)象的清洗效應(yīng)之二。形成乳濁液，這是空化現(xiàn)象的清洗效應(yīng)之三。至于清洗液溶解污染介質(zhì)的力氣明顯也起著重要的作用。在實(shí)際清洗過程中，幾種清洗效應(yīng)是同時(shí)發(fā)生、穿插進(jìn)展的。為了提高清洗質(zhì)量，必需合理選擇超影響清洗聲波的功率和頻率、清洗劑種類、液溫及清洗機(jī)的工作過程。的因素清洗工藝的技術(shù)關(guān)鍵：光學(xué)玻璃經(jīng)過清洗后能否到達(dá)外表不留任何油污，污跡，外表光滑，水膜完好！影響清洗后玻璃質(zhì)量的因素及相應(yīng)的解決方法等，在機(jī)械處理中，如：研磨，擦試，測應(yīng)力時(shí)，人為導(dǎo)致的污染狀況不一；清洗劑的選擇其能動(dòng)及溫度，水質(zhì)；國際上應(yīng)用最廣的清洗劑為CFC-，1-1-1三氯乙烷〔簡稱ODS〕等，此類清洗劑對臭氧層有破壞，屬于非環(huán)保性清洗劑；我們承受非ODS的水類堿性清洗劑，主要由水，堿C3H8，〔3〕溶液的濃度直接影響清洗度的大小；PH8.5-12PH10，側(cè)外表活性物質(zhì)作用要減弱，當(dāng)PH值大于12時(shí)，側(cè)清潔度下降。在實(shí)際使用中覺察當(dāng)溶液濃度4%-7%時(shí)，側(cè)清洗效果〔4〕溶液溫度及浸泡時(shí)間也同樣影響去污效率；當(dāng)溫度上升，溶液的反響速度也上升，污染物的粘度下降，便于污染物脫離，但溶液的穩(wěn)定度下降。實(shí)際覺察溶液溫度50度，浸泡