光學(xué)零件加工

1、武 漢 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院光學(xué)零件加工實(shí)訓(xùn)報(bào)告平凸透鏡的加工及檢測(cè)系、專業(yè)：電子信息工程學(xué)院、光電子技術(shù)班 級(jí)：光電14303班實(shí) 訓(xùn) 人：曹錦指導(dǎo)教師：陳書(shū)劍 王世霞 顏昌俊 2015年10月28日摘 要此次實(shí)訓(xùn)的項(xiàng)目是光學(xué)零件的加工，主要是球面零件的加工，此外還有平行平板機(jī)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(duì)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(shí)訓(xùn)中的鍍膜主要是為了起到一種保護(hù)鏡片的作用。棱鏡及平行平板的加工同樣是對(duì)手法的考驗(yàn)。本

2、次實(shí)訓(xùn)中小組中的成員基本能夠完成自己的鏡片加工，其中存在的主要的問(wèn)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(kāi)球面環(huán)節(jié)，精磨拋光則主要是細(xì)磨手法不對(duì)等。此類問(wèn)題在后來(lái)的定心磨邊的環(huán)節(jié)中都得到了充分的驗(yàn)證。本報(bào)告的主要目標(biāo)是：簡(jiǎn)述透鏡的加工過(guò)程，分析加工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題，及此類問(wèn)題的改進(jìn)方法。對(duì)比得出傳統(tǒng)和現(xiàn)代加工的不同特點(diǎn)了解光學(xué)零件的鍍膜過(guò)程、熟悉鍍膜機(jī)的使用及其各項(xiàng)性能。回顧整個(gè)實(shí)訓(xùn)過(guò)程中存在的操作方面的不足之處，進(jìn)一步加深對(duì)整個(gè)零件加工環(huán)節(jié)的了解，加深自己對(duì)各個(gè)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(xué)玻璃的加工分為傳統(tǒng)加工和現(xiàn)代加工，我們的實(shí)訓(xùn)

3、中主要是傳統(tǒng)加工方法。主要的加工零件為平凸透鏡，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(shí)訓(xùn)的內(nèi)容還包括平行平板棱鏡的加工，檢驗(yàn)等。1.2加工的特點(diǎn)傳統(tǒng)加工的特點(diǎn)是加工出來(lái)的零件的精度高，質(zhì)量好，因?yàn)樗褂玫闹饕鞘止橹?，因此?duì)操作人員的手法的要求很?chē)?yán)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)流程選擇原材料切割整平膠條滾圓球面銑磨（粗磨）精磨拋光自動(dòng)定中心磨邊檢驗(yàn)光心、光軸、曲率OK清洗外觀檢驗(yàn)包裝（流水下道）NGOKNG1.4粗磨下料1、切割：選取材料并把毛坯玻璃放入玻璃切割機(jī)(1-1圖)里面。2、去除直角:把切割好的毛坯玻璃按尺寸在簡(jiǎn)易切割機(jī)上切割，

4、再把切割好的矩形的四個(gè)直角用簡(jiǎn)易切割機(jī)把四個(gè)直角切掉。圖1-13、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)所示。4、滾圓：使用滾圓機(jī)滾圓，把粘好的玻璃放在滾圓機(jī)里面滾圓，在剛開(kāi)始滾圓的時(shí)候橫向進(jìn)刀可以大些，后半段加工余料的時(shí)候調(diào)小進(jìn)刀量，直到把工件開(kāi)至合適尺寸。圖1-25、開(kāi)球面：在滾圓結(jié)束就是開(kāi)球面，可以用銑磨機(jī)開(kāi)球面也可以用傳統(tǒng)的手工開(kāi)球面。實(shí)訓(xùn)中我們使用的是銑磨機(jī)開(kāi)球面（如圖1-3）。開(kāi)球面所使用的是球面銑磨機(jī)，對(duì)角度的精準(zhǔn)手法要求較為嚴(yán)格。1.5精磨拋光圖1-31、清洗：把粗磨開(kāi)好球面的工件用清水洗干凈，清除工件表面的粗砂同時(shí)還要清除模子表面的殘余的磨料，這樣是為了防

5、止在磨的時(shí)候粗砂劃傷工件的表面。2、原理：精磨在我們的實(shí)訓(xùn)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(xì)磨所加的壓力，通過(guò)磨具、磨料、工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件表面的成型。在細(xì)磨前應(yīng)該根據(jù)工件表面粗磨的狀態(tài)決定砂的型號(hào)3、方法：磨球面時(shí)應(yīng)將工件放入砂輪里輕輕加力，并且沿反方向轉(zhuǎn)動(dòng)工件，不時(shí)的轉(zhuǎn)動(dòng)工件，使工件的各個(gè)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(jiǎn)便，但基本一致主要是力度和手法應(yīng)使工件各個(gè)面都能得到充分的研磨。4、機(jī)器：實(shí)訓(xùn)中所選用的研磨機(jī)是（如圖1-4）所示的四軸研磨拋光機(jī)。古典法的精磨拋光是在同一臺(tái)機(jī)器上完成的。每臺(tái)機(jī)子的模

6、具都是固定的，在拋光前應(yīng)將模具放在開(kāi)水里面燙，使模具表面軟化。圖1-45、磨料的選擇：細(xì)磨選的是w40的細(xì)砂，精磨使用的是w14、w7的磨料。但在由細(xì)磨轉(zhuǎn)為粗磨的過(guò)程中應(yīng)該把工件洗干凈，母的是防止兩種不同的磨料的混合使細(xì)砂中混入粗砂，使工件表面出現(xiàn)刮痕。6、拋光： 上盤(pán)：使用瀝青剛性上盤(pán)，上盤(pán)完成后，用酒精擦干凈工件表面的污垢。 預(yù)熱拋光模：把拋光模放在熱水中浸泡，讓拋光模變軟圖1-5 調(diào)整好研磨機(jī)的轉(zhuǎn)速，并在拋光模上加少許的拋光粉，對(duì)于拋球面的就把拋光模貼緊工件用手在工件上來(lái)回推幾下使拋光粉在工件的表面充分的分散。對(duì)于拋平面的則是在模盤(pán)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(dòng)的反

7、方向轉(zhuǎn)動(dòng)工件。準(zhǔn)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(shí)別：光圈高低判斷一側(cè)加壓法：低光圈，條紋彎曲的凹向背著加壓點(diǎn)P（如圖1-7a）, 高光圈：條紋彎曲的凹向朝著加壓點(diǎn)P（如圖1-7b）.周邊加壓法：低光圈，當(dāng)沿P方向加壓，空氣隙減小時(shí)，條紋從邊緣向中心移動(dòng)（如圖1-6a）。高光圈，高光圈：當(dāng)沿P方向加壓，空氣隙減小時(shí)，條紋從中心向邊緣移動(dòng)（如圖1-6b）。圖1-6 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(pán)：工件光圈檢測(cè)修改完畢拋光合格后就下盤(pán)清洗，清洗工件用到的是酒精和汽油。汽

8、油是為了清除工件上盤(pán)時(shí)的瀝青，酒精是為了洗掉工件上的洋干漆。1.6定心磨邊1、在實(shí)際的生產(chǎn)過(guò)程中透鏡的定心磨邊分兩步進(jìn)行。定心：通過(guò)光學(xué)或機(jī)械的方法尋找并確定透鏡光軸與基準(zhǔn)軸重合的位置，即透鏡光學(xué)表面定心頂點(diǎn)處的法線與基準(zhǔn)軸重合的位置，這里的基準(zhǔn)軸就是機(jī)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(xué)定心和機(jī)械定心兩類。2、定心原理：機(jī)械法定心是將透鏡放在一對(duì)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(lái)實(shí)現(xiàn)定心。其中一個(gè)接頭可以轉(zhuǎn)動(dòng)，另一個(gè)既能轉(zhuǎn)動(dòng)又能沿軸向移動(dòng)。圖1-83、機(jī)器的操作：自動(dòng)

9、定心磨邊機(jī)（見(jiàn)圖1-8）先開(kāi)電源，再開(kāi)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(shí)把工件加上去夾緊，接著把開(kāi)關(guān)調(diào)至半自動(dòng)化，自動(dòng)定心磨邊機(jī)會(huì)自動(dòng)完成磨邊定心的任務(wù)。4、操作自動(dòng)定心磨邊機(jī)是應(yīng)該注意操作步驟，夾取工件時(shí)同樣要注意手的姿勢(shì)否則容易傷到手或者造成設(shè)備的損壞。1.7鍍膜1、光學(xué)鍍膜是通過(guò)特殊的裝置在高溫真空的條件下，通過(guò)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(hù)、導(dǎo)電，等作用。按照材料劃分有：金屬、電解質(zhì)、有機(jī)。2、實(shí)訓(xùn)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、致密性及基片的附著力。

10、真空鍍膜機(jī)主要由，電控柜、控制系統(tǒng)、蒸發(fā)系統(tǒng)、機(jī)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(kāi)機(jī)前應(yīng)該清潔工作臺(tái)，核對(duì)生產(chǎn)工藝卡。 開(kāi)機(jī)流程：開(kāi)控制柜機(jī)械系統(tǒng)擴(kuò)散泵24v電源觸控屏PLC電源機(jī)械泵預(yù)閥擴(kuò)散泵工件夾具關(guān)閉預(yù)閥開(kāi)放氣閥通氣打開(kāi)真空室放清潔好的工件裝比較片往坩堝里裝膜料關(guān)上真空室的門(mén)開(kāi)低閥關(guān)低閥開(kāi)預(yù)閥開(kāi)高閥進(jìn)入PLC控制儀設(shè)置膜料的厚度膜的速度進(jìn)入鍍膜系統(tǒng)打開(kāi)氣柜電源開(kāi)烘烤開(kāi)工轉(zhuǎn)開(kāi)充氣離子源開(kāi)燈絲陽(yáng)極電源開(kāi)關(guān)燈絲電流30A陰極電流3-4A反順序關(guān)陽(yáng)極電流開(kāi)關(guān)燈絲電流通氬氣當(dāng)顯示為綠色是表示沒(méi)有氬氣開(kāi)電子槍充氣開(kāi)槍擋板開(kāi)電子腔燈絲開(kāi)高壓。 關(guān)機(jī)流程

11、：反順序上述流程。 如果要連續(xù)的給鏡片鍍膜加工，則重復(fù)上述流程加工件進(jìn)去如果不用則關(guān)上真空室的門(mén)抽真空3分鐘。 關(guān)機(jī)過(guò)程中要注意的事項(xiàng)為：反順序關(guān)閉個(gè)開(kāi)關(guān)（當(dāng)擴(kuò)散泵的溫度下降到50度時(shí)，關(guān)閉冷卻水系統(tǒng)關(guān)閉總氣路關(guān)閉總電源開(kāi)關(guān)）。 裝配工件，完成整個(gè)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(guò)傳統(tǒng)加工手法加工，加工速度慢操作較為復(fù)雜。從毛坯下料到加工完成所經(jīng)過(guò)的周期較長(zhǎng)，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(gè)實(shí)訓(xùn)加工中需要對(duì)每個(gè)加工環(huán)節(jié)都認(rèn)真完成，才能加工出高精度的鏡片。任何環(huán)節(jié)的出差錯(cuò)都有可能導(dǎo)致整個(gè)加工的失敗。平面零件加工摘 要光學(xué)平面零件是指由光學(xué)平面作

12、為工作面的光學(xué)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(gè)互相平行的光學(xué)平面構(gòu)成的光學(xué)零件系統(tǒng)稱為平行平板。通常以平面光學(xué)零件的面形精度和角度精度來(lái)衡量平面制造的精度，并以此將平面光學(xué)零件區(qū)分為高精度零件、中精度零件和一般精度零件。對(duì)棱鏡和平板的技術(shù)要求中，有一些是和透鏡的技術(shù)要求相同的，這些要求是：標(biāo)準(zhǔn)樣板精度等級(jí)、光圈數(shù)N、局部光圈數(shù)N、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(fù)。而角度要求是棱鏡和平板特有的。這篇報(bào)告主要介紹，平面零件的加工過(guò)程，指出加工過(guò)程中存在的問(wèn)題，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)以及所得到的體會(huì)。實(shí)訓(xùn)中我們的主要加工對(duì)象是

13、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(bào)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(jī)的使用。都為傳統(tǒng)的手工加工，因此對(duì)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(guò)程中，主要為手工操作。但在剛剛開(kāi)始加工時(shí)需要在自準(zhǔn)測(cè)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(kāi)始加工的鏡片的偏差都在幾分，因此剛剛開(kāi)始加工的時(shí)候一般都是要開(kāi)機(jī)床的。但在加工過(guò)程中也要不時(shí)的取下來(lái)放到自準(zhǔn)測(cè)角儀上觀察防止不小心磨過(guò)。加工過(guò)程中要注意自己的加工手法，對(duì)于較高的

14、一面可以用較大的勁，在加工過(guò)程中同時(shí)也要轉(zhuǎn)動(dòng)鏡片防止鏡片中間沒(méi)有被磨到。等到鏡片的偏差只有一分左右時(shí)就要關(guān)掉機(jī)床，因?yàn)闄C(jī)床的轉(zhuǎn)速過(guò)快，一分的誤差太小很容易就會(huì)把一分的誤差磨掉而出現(xiàn)新的誤差。此時(shí)應(yīng)該把機(jī)床關(guān)掉直接用手握住鏡片在磨盤(pán)上轉(zhuǎn)，并且需要不時(shí)的清洗觀察。1.3 45°直棱鏡的加工在這次的 實(shí)訓(xùn)中加工45°角直棱鏡的要求是，兩個(gè)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(guò)細(xì)磨加工而達(dá)到要求。在加工直角棱鏡的時(shí)候我們用的都是細(xì)砂，在機(jī)床上完成加工但機(jī)床的速度都比較慢。由于兩個(gè)45°角都比較薄加工的時(shí)候容易磨破，所以加

15、工是一般都會(huì)倒角，并且對(duì)加工者手法要求嚴(yán)格。加工過(guò)程之中一般是先加工零件的平面，對(duì)于平面的檢測(cè)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(duì)著光照強(qiáng)的地方觀察工件和刀口尺接觸的地方是否有細(xì)縫，如果有則需要繼續(xù)加工，如果沒(méi)有則說(shuō)明工件的平行度良好。1.4 雙面磨拋機(jī)雙面加工技術(shù)是指同時(shí)對(duì)平板類光學(xué)零件的兩個(gè)平面同步進(jìn)行加工的技術(shù)。顯然，這種兩面同步加工的技術(shù)，比每個(gè)面分別單次加工的效率要高得多，但相應(yīng)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，般速度不高。下模比較

16、大，上模比較小，擋圈直徑比上模大，比下模小。適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)上模的擺動(dòng)量，可以實(shí)現(xiàn)平板的上下表面同時(shí)精磨或拋光。研磨或拋光時(shí)，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(dá)不到很高的要求，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(jī)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(jī)床的主軸轉(zhuǎn)動(dòng)。在上下模之間，還有帶動(dòng)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(dòng)，繞著上下模的中心作行星運(yùn)動(dòng)，既有繞中心的公轉(zhuǎn)，又有繞行星輪自我中心的自轉(zhuǎn)。而

17、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(yùn)動(dòng)，是行星運(yùn)動(dòng)與自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)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(yīng)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，在拋光階段，使用自己配制好的拋光液，加工時(shí)，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(dòng)、內(nèi)齒輪和中心齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)行星輪運(yùn)動(dòng)，工件又由行星輪帶動(dòng)作行星運(yùn)動(dòng)，緩慢運(yùn)動(dòng)正常之后，上模開(kāi)始接觸，并逆向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使工件的運(yùn)動(dòng)進(jìn)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(duì)于操作人員需要熟練的手法還要細(xì)心

18、，要懂的自準(zhǔn)測(cè)角儀的使用，對(duì)于棱鏡的加工同樣如此。雙面磨拋機(jī)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(guò)實(shí)訓(xùn)應(yīng)該熟悉機(jī)器的各種性能，掌握其使用方法其他項(xiàng)目摘 要高速磨拋機(jī)是一種現(xiàn)代加工的設(shè)備，在具體的操作使用時(shí)可以調(diào)節(jié)其擺幅和偏心在試訓(xùn)過(guò)程中我們主要的操作是調(diào)節(jié)它的擺幅和偏心。光學(xué)零件的膠合工藝是指將兩個(gè)或兩個(gè)以上的透鏡、棱鏡、平面鏡，彼此吻合的光學(xué)表面，按照一定技術(shù)要求粘結(jié)成為光學(xué)部件的工藝。常見(jiàn)的有膠合法、光膠法、機(jī)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(jiǎn)化光學(xué)零件的加工、保護(hù)光學(xué)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(gè)與該晶體軸成預(yù)定角度方向的基準(zhǔn)面。

19、其他 面均由該基準(zhǔn)面來(lái)確定。在晶體加工中，先是根據(jù)晶體生長(zhǎng)出來(lái)的宏觀外形，棱、面與軸的關(guān)系進(jìn)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(gè)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(jī)如有圖所示為實(shí)訓(xùn)中接觸到的高速磨拋機(jī)，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(shí)候應(yīng)該注意鐵筆防止鐵筆直接掉下來(lái)砸壞工件，在加工過(guò)程中應(yīng)該打開(kāi)水龍頭并且保持水注射到工件的表面。防止在加工的過(guò)程中過(guò)熱而使工件炸裂。在調(diào)整機(jī)器的擺幅和偏心的時(shí)候應(yīng)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(jī)的擺幅和偏心。1.2 透鏡的膠合結(jié)合力法膠合法光膠法機(jī)械法定義利用透明光學(xué)