00光學(xué)玻璃加工實(shí)習(xí)報(bào)告

實(shí)習(xí)報(bào)告姓名：蔣xx學(xué)號(hào)：2007312200xx指導(dǎo)老師：實(shí)習(xí)報(bào)告 實(shí)習(xí)時(shí)間：2011.6.27—7.8實(shí)習(xí)地點(diǎn)：武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院指導(dǎo)老師：陳謝師傅（下料粗磨和鍍膜）何師傅（精磨拋光）所在組成員：武漢的七月就像被鋪了層火似的，火熱的天氣更彰顯得火爐城市的美譽(yù)。就在這個(gè)七月，我們進(jìn)行了為期兩周的實(shí)習(xí)期，從6月27日開始，到7月8日實(shí)習(xí)結(jié)束。盡管只有10天的實(shí)習(xí)，但我們從中學(xué)到的專業(yè)知識(shí)，能讓我們受益非淺。毫無(wú)實(shí)踐的我們，從實(shí)習(xí)中重新學(xué)習(xí)了大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，并且將之前的理論運(yùn)用到生產(chǎn)工藝當(dāng)中，讓我們切身感受到了光學(xué)工業(yè)制造的過(guò)程。在實(shí)習(xí)前，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了工程光學(xué)和光學(xué)設(shè)計(jì)這兩門專業(yè)課程，對(duì)光學(xué)零件的一些性質(zhì)有所了解，陳書劍老師首先給我們介紹了光學(xué)制造技術(shù)，然后再?gòu)睦碚撋辖o我講述了光學(xué)零件的加工工藝。光學(xué)制造技術(shù)從狹義上講，就是指光學(xué)零件的加工制造和光學(xué)系統(tǒng)的裝配和校正。光學(xué)零件加工工藝的發(fā)展由傳統(tǒng)的磨眼睛片，到傳統(tǒng)加工工藝，再到現(xiàn)代加工工藝。傳統(tǒng)加工工藝使用的是散粒磨料及通用機(jī)床，以以輪廓成形法對(duì)光學(xué)玻璃進(jìn)行研磨加工。操作中以松香柏油粘結(jié)膠為主進(jìn)行粘結(jié)上盤。用金剛砂進(jìn)行粗磨與精磨，使用松香柏油拋光模與拋光粉（主要是氧化鈰）對(duì)零件進(jìn)行拋光加工。影響工藝的因素多且易變，加工精度可變性大，對(duì)操作人員的技術(shù)要求高，而對(duì)機(jī)床精度、工夾磨具要求不是很苛刻。而光學(xué)零件的現(xiàn)代加工工藝，采用固著磨料，專用機(jī)床，以范成法對(duì)光學(xué)玻璃進(jìn)行銑磨成型，用金剛石丸片粘結(jié)成成型模具對(duì)工件進(jìn)行精磨；用拋光丸片粘結(jié)成拋光模，對(duì)工件進(jìn)行拋光；工藝參數(shù)一經(jīng)確定則比較穩(wěn)定。精度變化小，易于定時(shí)定光圈定表面質(zhì)量加工，形成流水線作業(yè)；機(jī)械化程度高，工序數(shù)少，對(duì)操作人員技術(shù)要求較低，而對(duì)機(jī)床調(diào)整要求較高，工夾磨具專用且精度要求高。適于大批量、單一品種加工工藝采用。光學(xué)零件的加工過(guò)程主要有10個(gè)步驟：1.設(shè)計(jì)光學(xué)零件圖，2.下料，3.粗磨，4.精磨，5.拋光，6.透鏡的定心定邊，7.光學(xué)零件的膠合，8.光學(xué)零件的鍍膜，9.光學(xué)光刻，10.晶體定向。其中我們參與的有設(shè)計(jì)光學(xué)零件圖，下料，粗磨，精磨，拋光和鍍膜這6個(gè)步驟，其中設(shè)計(jì)光學(xué)零件圖在我們的光學(xué)設(shè)計(jì)與系統(tǒng)裝校的課程中已經(jīng)學(xué)習(xí)過(guò)了，其余5個(gè)步驟就在武漢職業(yè)技術(shù)學(xué)院的實(shí)習(xí)中進(jìn)行的。我們需要作的就是這5個(gè)步驟。在聽完了陳書劍老師的課后，我們?cè)谥x師傅的帶領(lǐng)下就進(jìn)行實(shí)訓(xùn)的第一個(gè)環(huán)節(jié)：粗磨。一．粗磨1.切割由于下料這一步比較簡(jiǎn)單，謝師傅替我們先下料了，我們只要求做粗磨這個(gè)環(huán)節(jié)。粗磨，也分為幾步：毛坯加工，磨球面，磨平面，滾圓。在實(shí)訓(xùn)中，我們需要使用兩種切割機(jī)，第一種是被稱作為外圓切割機(jī)（請(qǐng)看圖1）。這種切割機(jī)具有切口平整性好，勞動(dòng)強(qiáng)度低的優(yōu)點(diǎn)，但是裝夾特別費(fèi)事，不太適合小塊材料的切割。我們將一塊較大的毛坯切割成兩大塊，用得就是這個(gè)外圓切割機(jī)。而對(duì)于小塊材料的切割，我們使用的則是手工切割機(jī)（如圖2）。圖1：外圓切割機(jī)實(shí)圖手工切割機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)單，不需要裝夾，但是勞動(dòng)強(qiáng)度差，平整性差，操作起來(lái)有一定的危險(xiǎn)性。我們將一塊較大毛坯切割成8塊，一共切了16塊小毛坯，這些小毛坯用來(lái)滾圓。圖2：手工切割機(jī)2.開平面在切割完光學(xué)玻璃后，需要將零件進(jìn)行磨平處理，這一步是為了下一步的磨球面處理做下基礎(chǔ)。放置好平面磨具，啟動(dòng)機(jī)器后然后按照一定的順序進(jìn)行開平面磨處理。如圖3所示圖3：開平面磨具3.開球面開平面工序完成后，然后就是開球面的工序了。取下平面磨具，放置球面磨具，啟動(dòng)機(jī)器。磨球面時(shí)，必先進(jìn)行倒角處理，一來(lái)防止操作人員受傷，二來(lái)可以避免光學(xué)零件在粗磨過(guò)程中出現(xiàn)的邊緣缺口現(xiàn)象。磨球面時(shí)，需要注意得是，如果受力不均勻，那么就會(huì)出現(xiàn)兩邊不對(duì)稱的現(xiàn)象，因此開球面是粗磨的最關(guān)鍵部分。為了避免出現(xiàn)受力不均勻，磨球面時(shí)謹(jǐn)記要定時(shí)的旋轉(zhuǎn)零件，這樣使它受力均勻。注意，在開球面時(shí)，先使用280的粗砂，磨到快成一球面時(shí)，必須使用240的細(xì)砂。粗砂由于顆粒比較大，對(duì)零件的磨損程度也較大，適合于零件的變形，而細(xì)砂顆粒比較少，使用它是為了使其表面光滑。請(qǐng)看圖4圖4：開球面磨具圖5：外圓銑磨機(jī)4.滾圓圓形零件的毛坯膠成長(zhǎng)條后進(jìn)行磨外圓，稱作滾圓。外圓銑磨機(jī)加工外圓，外圓銑磨機(jī)采用光學(xué)筒形砂輪，在磨削時(shí)砂輪與工件旋轉(zhuǎn)形成某一角度（平常為30°左右）使一次磨削量增大。這一步比較簡(jiǎn)單，對(duì)粗磨的要求不是很高，因此大家都作得不錯(cuò)。請(qǐng)看圖5粗磨的檢驗(yàn)粗磨將塊料經(jīng)切割后具有一定形狀和大小的光學(xué)零件毛坯，利用磨料或磨具加工成具有一定幾何形狀、尺寸精度和表面粗糙度的半成品光學(xué)零件。在實(shí)訓(xùn)過(guò)程中，謝師傅要求我們做到中心厚度在10.6mm左右，直徑應(yīng)該達(dá)到53mm，光潔度應(yīng)該達(dá)到球面沒(méi)有瑕疵。在粗磨完成后，需要進(jìn)行包括面形檢驗(yàn)、中心厚度檢驗(yàn)和光潔度檢驗(yàn)。（1）面形檢驗(yàn)①樣板法：用金屬樣板卡工件被加工表面，觀察兩者曲率的吻合程度，這種方法精度不高；②用簡(jiǎn)易球徑儀測(cè)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；③擦貼法：即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，觀察工件表面與模具的接觸情況，一般要求工件外圓要均勻擦貼。并且環(huán)帶要圓，其擦貼度約為1/2~1/3，這種檢查方法精度較高。（2）中心厚度檢驗(yàn)：用游標(biāo)卡尺測(cè)量中心厚度。（3）光潔度檢驗(yàn)：用肉眼觀察表面粗糙度，無(wú)砂眼和擦痕即可。（4）光圈判斷：利用標(biāo)準(zhǔn)的光圈可以檢驗(yàn)出是高光圈還是低光圈來(lái)。高光圈:樣板與工件中心接觸形成的光圈。低光圈:樣板與工件邊緣接觸形成的光圈。經(jīng)過(guò)上述四個(gè)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)本人所做的毛坯中心厚度符合要求。由于本人在開始磨球面時(shí)沒(méi)有倒角處理，致使毛坯邊緣處有些許缺口，另外還有少許砂眼和擦痕。屬于低光圈，經(jīng)過(guò)謝師傅的解釋，球面磨具由于年代久遠(yuǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)的半徑有稍微的差距，因而形成低光圈。二精磨及拋光在粗磨完成后，接下來(lái)就是精磨和拋光的工序。這道工序同樣分成以下幾步：圖六：上盤及下盤上盤、下盤：把光學(xué)零件粘結(jié)在粘結(jié)模上的過(guò)程稱為上盤或膠盤，它是裝夾光學(xué)零件的一種方式。把零件從粘結(jié)模上取下的過(guò)程稱為下盤。精磨：進(jìn)行上盤處理后，就可以精磨了。精磨的目的就是保證工件達(dá)到拋光前所需要的面形精度、尺寸精度、表面粗糙度。這是整個(gè)光學(xué)零件加工最重要的一道工序。精磨磨得好，那么光學(xué)零件的質(zhì)量就比較高；如果精磨出現(xiàn)了一些差錯(cuò)，那么這個(gè)零件將會(huì)達(dá)不到要求，很有可能成為次品處理。圖7：精磨機(jī)床圖七為精磨用得機(jī)床，從圖中可以看出來(lái)，精磨與粗磨的機(jī)器，有少許不同。粗磨需要人工來(lái)操作，對(duì)技術(shù)人員的要求比較高；而精磨完全需要機(jī)器來(lái)操作，對(duì)技術(shù)人員的要求不是那么高；精磨的效率在于粗磨的效率，得取決于使用了機(jī)器操作。3.拋光：精磨與拋光使用的是同一臺(tái)機(jī)器，粗磨完成后，缷下精磨磨具，裝上拋光用得磨具。然后涂上拋光粉，啟動(dòng)機(jī)器，不定時(shí)地加拋光粉，以免機(jī)器磨壞光學(xué)零件。4.清洗：拋光完成后，需要對(duì)玻璃元件進(jìn)行清洗。零件的清洗是光學(xué)零件生產(chǎn)過(guò)程中，在各工序之間必須采取的工藝。清洗目的是清除前道工序在零件表面的殘余物，為下道工序創(chuàng)造清潔的零件表面。由于使用了有機(jī)物品，因此清洗時(shí)必須使用含有高濃度的酒精，或者汽油才能清洗掉光學(xué)零件表面的雜物。精磨的檢驗(yàn)：清洗完后，需要對(duì)光學(xué)零件進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)包括光學(xué)零件的氣泡度、應(yīng)力雙折射、光學(xué)均勻性、條紋度、表面疵病、光圈數(shù)等，精磨的檢驗(yàn)非常嚴(yán)格，使用得儀器也是比較多，由于條件有限，何老師只檢驗(yàn)光圈數(shù)、表面疵病。光圈檢驗(yàn)的基本原理：球面零件經(jīng)拋光后，其面形精度主要使用光學(xué)樣板檢驗(yàn)，若兩者的面形不一致，就形成一定的空氣隙，當(dāng)波長(zhǎng)為λ的光射到空氣隙上，便形成等厚干涉條紋。所得到的干涉圖樣就是牛頓環(huán)，又叫光圈。所以樣板檢驗(yàn)又叫“光圈檢驗(yàn)”。相鄰兩條紋之間空氣隙厚度差近似為λ/2，光圈數(shù)為N部位所對(duì)應(yīng)的空氣隙厚度變化。表面疵病是指拋光后的光學(xué)表面存在的擦痕、麻點(diǎn)、開口氣泡、破點(diǎn)及破邊等，光學(xué)零件表面疵病在圖紙上用字母“B”表示。開口氣泡和破點(diǎn)可以視為麻點(diǎn)，所以表面疵病主要是標(biāo)注擦痕、麻點(diǎn)及破邊。表面疵病的檢驗(yàn)方：以黑色屏幕為背景，光源為電壓36V，功率60W-100W的普通白熾燈，在透射光和反射光下用6×放大鏡觀察。檢驗(yàn)結(jié)果：在檢查光圈時(shí)，大多數(shù)同學(xué)沒(méi)有達(dá)到0光圈的要求，只有極少數(shù)人能夠達(dá)到0光圈的要求，在進(jìn)行表面疵病檢驗(yàn)時(shí)，由于在粗磨過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，以致全組都出現(xiàn)了較多的疵病，因此被列為次品處理。三鍍膜在鍍膜這道工序中，陳書劍老師先給我們講述了鍍膜的基本原理及一些重要的理論，實(shí)踐操作過(guò)程由謝師傅進(jìn)行操作的，我們一組的人在一旁觀賞。由于鍍膜機(jī)已經(jīng)壞了，這道工序沒(méi)有做成，因此稍帶遺憾。光學(xué)薄膜不僅用于純光學(xué)器件，在光電器件、光通信器件上也得到廣泛的應(yīng)用。幾乎所有的光學(xué)系統(tǒng)和廣電系統(tǒng)或光電儀器都包含有各種光學(xué)薄膜。鍍膜是將光學(xué)薄膜沉積在光學(xué)零件表面的制造過(guò)程。光學(xué)薄膜按照用途分為增透膜（減反射膜）、內(nèi)反射膜、外反射膜、分束膜、濾光膜、保護(hù)膜、導(dǎo)電膜、偏振模、新型功能薄膜；按照薄膜的材料分為金屬膜，電解質(zhì)膜，有機(jī)薄膜，鍍膜采用的工藝主要有沉積的方法和真空蒸發(fā)鍍膜。沉積的方法：（1）物理氣相沉積PVD技術(shù)的沉積物直接來(lái)自鍍料。需要使用真空鍍膜機(jī)，制造成本，但膜層厚度可以精確控制，膜層強(qiáng)度好，目前已廣泛使用。根據(jù)膜料氣化方式的不同，又分為熱蒸發(fā)、濺射、離子鍍及離子輔助鍍技術(shù)。其中熱蒸發(fā)技術(shù)使用廣泛。（2）化學(xué)氣相沉積CVD技術(shù)是反應(yīng)器內(nèi)化學(xué)物質(zhì)經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物的技術(shù)。其工藝簡(jiǎn)單，制造成本低，但膜層厚度不能精確控制，膜層強(qiáng)度差，較難獲得多層膜，還存在廢水廢氣造成污染的問(wèn)題，已很少使用。圖8：鍍膜機(jī)的真空室本次實(shí)訓(xùn)中使用得是真空蒸發(fā)鍍膜，其基本原理是真空蒸發(fā)鍍膜法就是在的真空中加熱鍍膜材料，使它在極短時(shí)間內(nèi)蒸發(fā)，蒸發(fā)了的鍍膜材料分子沉積在基片表面上，由于基片表面溫度較低，便凝結(jié)其上形成薄膜。鍍膜機(jī)如圖8和圖9所示。圖9：鍍膜機(jī)的正面圖真空鍍膜機(jī)的最主要的部分就是真空系統(tǒng)，如圖8所示。其原理圖如圖10所示。圖10：鍍膜機(jī)的真空系統(tǒng)其工藝流程圖如圖11所示四實(shí)驗(yàn)總結(jié)經(jīng)過(guò)兩周的實(shí)訓(xùn)過(guò)期，獲得了不少的知識(shí)。首先是對(duì)生產(chǎn)工藝有了深刻地了解，然后也學(xué)到很多東西。在學(xué)習(xí)理論時(shí)，沒(méi)有理解透的知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)實(shí)習(xí)加深了印象。以前還不太清楚自己的專業(yè)是做什么用得，現(xiàn)在我已經(jīng)對(duì)自己的專業(yè)有所深厚的了解?，F(xiàn)代光學(xué)制造技術(shù)，仍然十分廣泛，如光端機(jī)、激光等，都已經(jīng)是光機(jī)電一體化了，希望光學(xué)專業(yè)出身的人會(huì)有一個(gè)美好的未來(lái)。當(dāng)自己第一次制造出自己的成品來(lái)時(shí)，心中有一種極大的滿足感，實(shí)習(xí)是快樂(lè)的，盡管武漢的天氣一點(diǎn)也不饒人。雖然自己的成品仍然是件次品，可是在這做的過(guò)程中，收獲很大。在粗磨過(guò)程中，由于沒(méi)有仔細(xì)聽?zhēng)煾档脑?，我不慎把手磨傷了，成為這一期第一個(gè)也是唯一一個(gè)掛彩的人，但是這也是一個(gè)教訓(xùn)。幸虧這只是一點(diǎn)點(diǎn)小傷，如果碰到那種大型機(jī)器時(shí)，有可能會(huì)有生命危險(xiǎn)，因此要多聽從老師傅的建議。在進(jìn)行生產(chǎn)工藝時(shí)，安全才是第一的要求。這一點(diǎn)我深有體會(huì)。第二點(diǎn)體會(huì)：做事要認(rèn)真。不管一道工序是何其簡(jiǎn)單，但是每一道工序會(huì)對(duì)生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品都會(huì)有些影響，即使是看起來(lái)微不足道的工序。就像做精磨的實(shí)訓(xùn)中，由于等待時(shí)間非常長(zhǎng)，而且工序非常簡(jiǎn)單，只是在那里添加拋光粉的工作，結(jié)果大家都不以為然地在那里磨洋工，玩手機(jī)聊天，最后這一組出來(lái)的成品被師傅宣布全都成為次品。這樣的結(jié)果雖然令人很失望，但是也表明了做事要認(rèn)真，不能一點(diǎn)馬虎。第三點(diǎn)體會(huì)：理論與實(shí)踐同樣的重要。沒(méi)有人會(huì)對(duì)理論感興趣，但是，由于理論的缺乏，一開始動(dòng)手做時(shí)腦袋感到一片空白，不知道如何下手。幸好有師傅的幫助，才會(huì)知道如何操作。即使會(huì)做，但是沒(méi)有理論的支撐，只會(huì)像一臺(tái)機(jī)器一樣，知其然不知所以然。因此理論與實(shí)踐同等重要，要重視理論。現(xiàn)在好多人都輕視理論，輕視知識(shí)，這樣的結(jié)果只會(huì)給個(gè)人帶來(lái)文化上的缺失和技術(shù)的退步。沒(méi)有成熟的理論，計(jì)算機(jī)也不會(huì)無(wú)緣無(wú)故地產(chǎn)生。建立在理論上的技術(shù)，才會(huì)帶來(lái)生活上的進(jìn)步。重視傳統(tǒng)技術(shù)，無(wú)論有多古老。我們一開始都很輕視這種半機(jī)械半手工的制造工藝，師傅們也說(shuō)這是比較老的一種工藝，但是上網(wǎng)查查才知道，精密光學(xué)玻璃全部都是由手工制造的，沒(méi)有一塊玻璃是全由機(jī)器制造。精密儀器，多半是傳統(tǒng)工藝，這讓我很吃驚。當(dāng)今社會(huì)，智能與自動(dòng)化早就橫行天下，為何還有手工工藝的制造？反而是越高精湛的技術(shù)越傳統(tǒng)。這就說(shuō)明了傳統(tǒng)是不能由機(jī)器代替的，傳統(tǒng)有其過(guò)人之處，因此應(yīng)該重視傳統(tǒng)。這是我的第四點(diǎn)體會(huì)，希望能與人產(chǎn)生共鳴。需要有革新的想法，亦步亦趨的做法固然可取，不過(guò)新想法會(huì)帶來(lái)更便利。我們的創(chuàng)新思維，似乎已經(jīng)衰竭得一干而凈，面對(duì)復(fù)雜的設(shè)備和不可挑剔的技術(shù)，我們貌似只有屈從于其膝下的命運(yùn)。革新，不等于創(chuàng)新，革新只是技術(shù)上的一點(diǎn)小改變，而不是顛覆了整個(gè)技術(shù)，這其實(shí)很多人是可以做到的。比如秦國(guó)的李冰父子修了一條水利工程，叫都江堰，他們吸收了韓國(guó)人修水利的做法，并且繼承了韓國(guó)的技術(shù)，但做了一點(diǎn)小小的改變，在水湍急之處修建了一個(gè)魚嘴型的口了，就這個(gè)小小的改變，就成全了天府之國(guó)的美譽(yù)；現(xiàn)在修的水利工程多半是繼承前蘇聯(lián)的技術(shù)，卻沒(méi)有一點(diǎn)革新之處，帶來(lái)了嚴(yán)重的生態(tài)災(zāi)害。這一點(diǎn)要學(xué)習(xí)下秦人李冰父子。這是體會(huì)之五