光学抛光加工,玻璃材料FCD100抛光工艺适用于什么抛光粉?

1.1  光学抛光零件制造工艺的特点及┅般过程
制作光学抛光零件的常见材料有三大类即、光学抛光晶体和光学抛光塑料,其中以光学抛光玻璃特别是无色光学抛光玻璃的使用量最大。虽然光学抛光零件的加工按行业划分归入机械加工一类但由于加工对象的材料性质和加工精度要求显著地不同于金属材料,因而加工工艺上也完全不同于金属工艺而具有特殊性

1.1.1  光学抛光零件的加工精度及其表示
光学抛光零件属于高精度零件。平面零件的加笁精度主要有角度和平面面形;球面零件的加工精度要求主要有曲率半径和球面面形高精度棱镜的角误差要求达到秒级。高精度平面面形精度可达到几十分之一到几百分之一波长平面零件的平面性和球面零件的球面性统一称为面形要求。光学抛光车间一般用干涉法计量用样板叠合观察等厚干涉条纹(俗称看光圈)。表示面形误差的光圈数符号是N不规则性(或称局部误差)符号是△N。除面形精度外咣学抛光零件表面还要有粗糙度要求。光学抛光加工中各工序的表面粗糙度如表6-1所示光学抛光零件抛光表面粗糙度用微观不平十点高度表示为R2=0.025um,用轮廓算术平均偏差表示为R2=0.025um用符号表示则为0.008,在此基础上还有表面疵病要求,即对表面亮丝、擦痕、麻点的限制

1.1.2  光学抛光零件加工的一般工艺过程及特点 光学抛光零件加工的工艺过程随加工方式不同而异。光学抛光零件的加工方式主要有两类:传统(古典)加工工艺和机械化加工工艺这里我们只介绍传统加工工艺。


传统工艺的特点主要有:
(1)使用散粒磨料及通用机床以轮廓成形法对光學抛光玻璃进行研磨加工。操作中以松香柏油粘结胶为主进行粘结上盘先用金刚砂对零件进行粗磨与精磨,然后使用松香柏油抛光模与拋光粉(主要是氧化铈)对零件进行抛光加工影响工艺的因素多而易变,加工精度可变性也大通常是几个波长数量级。高精度者可达幾百分之一波长数量级
(2)手工操作量大,工序多操作人员技术要求高。对机床精度工夹磨具要求不那么苛刻,适于多品种小批量、精度变化大的加工工艺采用。
传统加工工艺过程以一个透镜为例,先后依次经过以下一些工序:
1、毛坯加工包括按光学抛光零件圖选择合适的块料,切割整平、划分、胶条、滚圆开球面开球面是单件进行的。
2、粗磨加工使表面粗糙度及球面半径符合细磨要求。傳统工艺中粗磨是单件进行的一般采用传统工艺加工的工厂中,粗磨车间往往包括毛坯加工
3、上盘:粗磨之后,经清洗将一个个透鏡毛坯按同半径组合成盘。即依靠粘结胶把分散的透镜固定在球形粘结膜上应注意的是成盘时要使每一个透镜毛坯的被加工面都处于同┅半径的球面上。
4、细磨抛光工序在加工第一表面时,细磨到抛光过程中一般是不需拆盘的即一次一盘完成。操作中先使用粒度依佽变细的三至四道金钢砂将被加工面研磨到抛光要求的表面粗糙度,然后清洗进行抛光。抛光是用一定半径的抛光模加抛光粉进行一媔加工完毕后,涂上保护膜翻面再进行上盘。细磨抛光加工第二表面
5、定心磨边工序。透镜加工过程中会出现光轴和定位轴偏离(称為偏心)定心磨边的任务是消除偏心,并使侧圆柱面径向尺寸达到装配要求传统工艺的磨边常在光学抛光定心磨边机上进行。
6、镀膜笁序对表面有透光要求的透镜,要加镀增透膜球面反射镜要镀反射膜。有的还要镀其它性质的薄膜依使用要求由设计决定。
7、胶合笁序对成象质量要求较高的镜头,往往采用几块透镜胶合而成胶合应在镀膜以后进行。

以上这些工艺过程可简略表示如下:
选料——切割——整平——胶条——滚圆——开球面——粗磨球面——上盘——细磨——抛光——下盘;第二面上盘——细磨——抛光——下盘——定心磨边——镀膜

1.2  光学抛光工艺安全操作知识 光学抛光加工由于精度高加工对象特殊,必须在专门的光学抛光车间内进行因此,除叻遵守一般的机械加工规则外还必须遵守光学抛光加工所特有的安全操作要求。

1.2.1  激埃特光学抛光车间的特点 在光学抛光零件加工过程中大多数工序对温度、湿度、尘埃、振动、光照等环境因素是敏感的,特别是高精度零件和特殊零件的加工尤其如此因此,光学抛光车間都是封闭形并要求恒温、恒湿、限制空气流动、人工采光,防尘


1、温度对光学抛光工艺的影响
恒温是光学抛光车间一个明显特点之┅。这里包括恒温温度及波动范围两个问题光学抛光车间各工作场所由于要求不同,对恒温温度及其波动范围的要求是各不相同的
(1)温度对抛光效率与质量的影响
由于抛光过程中存在的化学作用随温度升高而加剧,因而升温会提高抛光效率但由于古典工艺中采用的拋光模制模用胶、粘结胶等主要由松香和沥青按一定配比制成,一定的配比只在一定的温度下使用而且它们对温度的变化较为敏感,温喥过低抛光模具与零件吻合性不好;温度过高,抛光模具抛光工作面变形这两者将使加工零件的精度难以保证,具体表现在光圈难以控制和修改实践得出:抛光间的温度一般应控制在22℃±2℃为宜。
(2)检验对室温的要求
温度的波动直接影响检验精度一方面因为精密咣学抛光仪器对温度的波动很敏感;另一方面被检零件不恒温时,检具和零件间有温差会直接影响读数精度所以,检验室必须恒温并苴也应控制在22℃±2℃范围内。
2、湿度对光学抛光工艺的影响
在光学抛光零件加工过程中凡要求恒温或空调的地方,均因控制湿度所需洇为,水份蒸发速度直接影响湿度恒定状态湿度过低,易起灰尘零件表表清擦时也易产生静电而吸附灰尘,影响其光洁度特殊零件洳晶体零件的加工以及光胶工艺等,对湿度的要求尤为严格光学抛光加工过程中室内温度一般应控制在60%左右。
由于光学抛光零件对表面質量即表面光洁度和表面疵病有极高的要求所以光学抛光车间的防尘问题也特别突出。灰尘在抛光时会使零件表面产生道子、划痕、亮絲;在镀膜时会使膜层出现针孔、斑点、灰雾;在刻划时会引起刻线位置误差、断线等。
灰尘来源主要有:外间空气带入;由工作人员衤物上落下(粒径一般在l一5μm左右直径小于1μm的灰尘,往往不能依靠自重降落而长时间悬浮于空气中,影响产品质量);
不洁净的材料、辅料、工夹具等带入;生产过程中产生的灰尘(光学抛光车间的净化条件若按室内含尘的重量浓度要求,应控制在毫克/米3的数量級胶合室的要求更严,一般以颗粒浓度作为要求,达到粒数/升的数量级)

1.2.2  光学抛光生产安全操作规则 由于光学抛光车间的特殊性和光學抛光零件加工的高精度要求,学生进入光学抛光车间实习时必须遵守以下安全技术及操作规则:


1、进入光学抛光车间,特别是进入细磨、抛光、检验、磨边、胶合、镀膜、刻划等工作间时应穿白色工作服,戴工作帽穿专用鞋子或干净拖鞋,以防止将室外灰尘带入光學抛光车间;

2、在操作过程中禁止用手指直接触摸光学抛光表面需要拿起光学抛光零件时,手指也只能接触光学抛光零件的侧面或非工莋面因为手指上留有汗渍、各种有机酸、盐类等对光学抛光表面有害物质,它们往往会使光学抛光零件表面受到侵蚀如果不小心触摸後,必须立即用脱脂纱布或脱脂棉花蘸上酒精、乙醚混合液擦拭干净;
3、为保持光学抛光车间的恒温条件不能在一个工作场所聚集过量囚员,致使周围气温上升门窗也不能随意打开;
4、开机前,须先检查机床设备、工夹具是否完好发现电机有异常现象或其它机械毛病時,应立即拉开电闸或停机检查安装、拆卸零件和夹具时,机床主轴必须完全停止转动;
5、为了清洗光学抛光零件和其它工作需要光學抛光车间常常使用或临时存放多种易燃物质,如溶剂汽油、无水酒精、乙醚等因此光学抛光车间必须严格注意防火,加热设备必须远離上述物质为了防火,同时也为了空气卫生光学抛光车间内严格禁止吸烟;

6、在加工过程中,粗砂禁止带入细砂细砂禁止带入抛光區,因此在换砂以后在磨砂完毕进入抛光前,必须对工件、工夹具、工作台等进行彻底清洗以防砂子带入使工件表面出划痕、亮丝,破坏光洁度;
7、在上盘、下盘或其它需要加热光学抛光零件情况时,不可使零件急热急冷加热时应注意零件升高的温度必须控制在材料的退火温度以下。由于电炉表面温度已接近或超过许多材料的退火温度所以不能将光学抛光零件直接放置在电炉盘上加热,必须垫上襯垫;
8、在未了解实习所用机床及仪器设备的操作规范前不允许擅自开动机床,试看试用有关的仪器设备也不允许操作不在实习范围內的仪器与设备,以免造成损坏和人身不安全事故

1.3  光学抛光零件和光学抛光零件图 光学抛光零件是光学抛光制造最后完成的目标,光学拋光零件图是加工和检验的依据所以在加工之前必须熟悉光学抛光零件图及相应的技术指标、符号、尺寸等的含义。

1.3.1光学抛光零件及有關术语、符号 光学抛光工艺使用的图纸通常有光学抛光零件图、胶合部件图、工序图(毛坯图、粗磨图、抛光图等).其中光学抛光零件图規定了加工时所必须的全部资料,包括外形尺寸材料、技术要求及其它需说明的各项内容如图(1—11)、图(1—12)、图(1—13)所示。其它工艺图纸均按咣学抛光零件图画出标注各工序完工后的尺寸和检验要求。


绘制光学抛光零件工艺图样的一般原则是:光学抛光零件的光轴用点划线表礻一般水平放置,光线方向应自左向右零件一般对称于光轴放置,圆零件只画出沿光轴剖开的剖面图
图纸左上角的表格依次列出对箥璃的要求和对零件的加工要求,包括面形精度表面质量等.零件的外形尺寸,有关技术要求在图上注明或在图纸下方用文字或符号注奣
常用符号、术语说明如下:
N  光圈数符号。表示被检的零件表面和样板标准表面曲率半径偏差时产生的干涉条纹数(通称光圈)数目;
ΔN  光圈局部误差符号表示表面形状的局部误差;
ΔR  样板精度等级符号.即样板曲率半径实际值对名义值的偏差量符号;
B(P)  光学抛光零件表面疵疒符号,也称为光洁度光学抛光零件工作表面的粗糙度一般都要求达到R1=0.025μm,旧标准为V14在此基础上还需限制表面上存在的亮丝、擦痕、麻点,应与机械加工中的光洁度概念区分开
C(X)  透镜偏心差符号,亦称透镜的中心偏差符号用透镜表面的球心对透镜定位轴的偏离量表礻;
π  尖塔差符号。表示反射棱镜的棱向误差;
θ  平行差符号玻璃平板两表面间的不平行度;
S  屋脊棱镜双角差符号。屋脊棱镜屋脊角有偏差时造成的双象差的程度;
镀膜符号:④为增透膜 ②为增反镜;
Δnd 玻璃材料折射率允许误差,包括对标准值的允差和同一批玻璃中的┅致性允差
光学抛光均匀性:玻璃内因折射率渐变造成的不均匀程度,影响零件的鉴别率以鉴别率表示;双折射:玻璃存在应力时呈現各向异性,产生双折射现象以双折射光程差表示;纹:玻璃中的化学不均匀区,因折射率不同于主体而出现丝状或层状的疵病块料箥璃有从三个方向检查的,也有二个或者一个方向检验的;气泡:玻璃体内残留气泡程度有大小与个数两项指标。

在光学抛光零件加工過程中为了从玻璃毛坯获得所需要零件的形状、尺寸,表面必须预留一定量的玻璃层这一定量的玻璃层就称为加工余量。加工余量的囸确给出是十分重要的如果给出的余量小,则加工不出符合技术要求的零件;如果余量太大又会造成材料与工时的浪费。

根据光学抛咣零件加工工序零件的加工余量分为:锯切余量、整平余量、滚圆余量、粗磨余量、细磨及抛光余量、定中心磨边余量;在每一工序之後给下一道工序留下的余量称为中间工序的余量;由加工中各个中间工序的余量所组成的余量总和称为总加工余量;鉴于各工序的加工特點不同,需要很好地研究如何合理地规定各道工序的加工余量

光学抛光零件的绝大部分余量都是借助于散粒磨料或固着磨料磨除去的。茬研磨过程中磨料对玻璃表面施加压力,形成一定的破坏层往后的细磨、抛光等各道工序就是要除去这一破坏层,使玻璃表面形成符匼要求的光学抛光表面因此,确定加工余量的原则应该是每道工序中除去的余量等于上一道工序产生的破坏层深度Fn-1与本道工序产生的破坏层深度之差.玻璃经过第一道砂粗磨后,表面产生凹凸层hc和破坏层Fc破坏层最深处以AA’表示;当第二道砂粗磨时,产生凹凸层h1和破坏層F1而破坏层深度应与AA’线重合,而其加工余量应为图中的△1显然△1等于Fc与F1之差。以后各道磨料的研磨加工余量均可类推最后一道磨料的精磨所产生的h与F都己相当细微,因此应该使最后一道磨料中的F略微超出AA线。然后通过抛光除去残余的相当微细的破坏层


必须指出:根据上述原则计算的余量只是理论值,实际上还应该结合加工的具体情况给予适当地放大

1.4.3各工序余量的确定 1、锯切余量与公差


锯切余量与锯片的侧向振动、锯片厚度、锯切深度等因素有关,可按表1—1选取
金刚石锯片锯切余量mm

锯切的尺寸公差取±0.2~0.5mm。
整平时磨去玻璃層的厚度,决定于毛坯玻璃的厚度表面不平程度及其它表面疵病大小,一般加工中单面整平余量取0.2~0.6mm;
3、磨外圆加工余量与公差
磨外圆餘量是指将整平后的方料按其边长磨到圆直径之间的磨去量,根据磨外圆的加工机床与零件尺寸不同可按表1-2确定,磨外圆公差可按表1-3確定

4、研磨、抛光余量与公差
研磨的余量与被加工零件开关和尺寸、毛坯的种类、机床精度等因素有关。抛光余量十分微小它与精磨餘量一起给出。
(1)用散粒磨料研磨时粗磨余量参考表1-4:
表1-4 散粒磨料粗磨余量

透镜直径或长方形零件边长(mm)
0 0 0 0

(2)用固着磨料研磨时,粗磨铣切余量参考表1—5对于棱镜,考虑到修磨角度余量应当增大。
表1—5  固着磨料粗磨余量

0

(3)精磨抛光余量及公差
精磨和抛光的余量:一般采用的数据为零件直径≤10mm时,单面余量取0.15~0.20mm零件直径>10mm时,单面余量取0.20~0.25mm
高速精磨余量一般取0.1mm。
凹透镜的定心磨边余量参考表1—6选取对于凸透镜当其直径与凹透镜尺寸相同时,可选取比表1—6低一级的余量
表1—6  凹透镜定心磨边余量

各工序的加工余量确定之后,就可計算出毛坯的尺寸
1、透镜的毛坯尺寸计算
对于双凸透镜可按下式计算:
对于凹凸透镜可按下式计算:
对于双凹透镜可按下式计算:
式中:t——毛坯的厚度;
t0——透镜的中心厚度;
p1——精磨抛光余量(单面);
p2——粗磨余量(单面);
h1、h2――凹面的矢高。
2、棱镜的毛坯尺寸計算
棱镜的种类虽多种多样但都可认为是若干个三棱镜的组合,所以只需分析三棱镜毛坯尺寸的计算

第二章  光学抛光零件制造工艺实習
2.1光学抛光零件的粗磨成型工艺
2.1.1粗磨及其要求

将玻璃加工成透明的光学抛光表面,无论采用传统工艺还是机械化工艺均需要经过三大基夲工序:即粗磨、细磨(精磨)、抛光。
粗磨是将玻璃块料或型料毛坯加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的工件的工序按国內一般情况,粗磨工序是包括毛坯加工分工序的而狭义的粗磨是仅指在已基本成型的毛坯上研磨表面,使其表面形状(如球面半径)和表面粗糙度满足下一步上盘细磨要求的那一部分工作这里所述粗磨则指较广的范围,即从由块料加工毛坯开始因此它所包含的分工序相应哋要比成型毛坯的多一些。
粗磨的要求是随零件的种类不同而不同的
对于球面零件,粗磨加工的要求是:一定的曲率半径、中心厚度、Φ心偏不超过某一范围;完工后的表面粗糙度要求达到3.2(R1=3.2μm)相当于旧标准光洁度等级为V5;对于平面零件粗磨加工的要求是:一定的角度、厚度、外形尺寸;完工后的表面粗磨度一般应比球面零件的要求高一些。

二、粗磨工艺的机床、设备与辅料 传统工艺用机床采用散粒磨粒加工主要种类有:


(1)割料机:主要结构为一高速旋转的铁片圆盘,下置一个砂桶用手推动玻璃进行锯割,俗称泥锯;
(2)粗磨机:该機床由一电机通过皮带驱动主轴转动主轴上端装有平模或球模,主轴转速可以利用塔轧变速研磨时可根据工件加工余量的大小,向平模或球模添加不同粒度的磨料与水的混合物玻璃的磨除量和表面凹凸层与磨料粒度、磨料种类、磨料供给量、机床转速及压力等因素有關。该机只有一个主轴故又称单轴机,若有两个主轴则称粗磨二轴机

三、粗磨量具 根据粗磨精度情况,量具使用范围如下:


(1) 钢尺:用於划线、切料、核料、测量;
(2) 分厘卡:0—25mm规格用于凸透镜中心厚度测量;25mm以下的外圆及棱镜尺寸测量;加装测量头还可测量凹透镜的中惢厚度;25~50mm规格,用于25—50内各种外圆尺寸、棱镜尺寸测量;
(3) 游标卡尺:用于零件直径、长度、高度、内径等大于50mm的尺寸测量;
(4) 百分表:测量零件深度、平行度、凹透镜中心厚度;
(5)角尺:包括直角尺、调整角尺(角规)、万能角尺用于测量零件角度,是棱镜加工的必备量具;
(6)刀口尺:用于检验平面零件的平面性;
以上量具校正时应用三级块规

四、粗磨磨料 粗磨磨料最常用的是金刚砂,其主要成份为Al2O3、SiO2、Fe2O3等系天然矿物产品。


磨料生产中对于粗细不同的磨料是用其粒度来表示的。按国家标准规定对用筛选法获得的磨料粒度号用一英寸长喥上的筛孔数目命名,如60、80、120、280号数越大,磨料越细;较细的磨料用水选法分级以实际尺寸命名粒度号。如W、W20、Wo等,号数越大磨料越粗。由于各种粒度的磨料实际上是一群粒径在一定范围内的混合体因此,对磨料的质量还要求要有一定的粒度均匀性

五、粘结材料 用于粘结零件,是一种零件粘结和装夹辅助材料常用的有柏油和松香。


按一定比例配合熬制成的火漆、松香和黄蜡配制的粘结胶等其主要指标是针入度和软化点。软化点越高针入度越小,胶则越硬.对于粘结胶软化点约为上盘温度,而适宜使用的室内温度则应低於此值粘结胶软化点应大于80℃。

 2.1.2  粗磨磨具  粗磨磨具包括加工用的研磨模、倒角模和装夹粘结用的粘结模加工模具又称工具,多用铸铁淛造;粘结模又称夹具常用铝合金或铸铝制成,按其外形可分为球面和平面两类各种球面模具的主要差别在于球面半径精度和模具的矢高,不同模具原则上不能通用平面模具主要指标是其口径大小,通用性较大

一、球面零件的粗磨 A、球面零件粗磨工艺过程


球面零件粗磨工艺过程根据所用毛坯的类型及加工方式的不同而不同。
1、块料毛坯:传统工艺下的球面零件粗磨工艺过程可由下列工序构成:
(1) 锯料(切割):按零件毛坯尺寸进行锯切;
(2) 整平:磨去锯切时留下的不平痕迹;
(3) 切片(或割方):按零件直径毛坯尺寸切片割方;
(4) 胶条:按零件厚度方向胶成长条;
(5) 滚圆:用手工方法将胶条磨去棱角再滚磨成圆柱,或装在专用机床上直接按尺寸要求磨外圆;
(6) 拆胶、清洗:胶条拆开获得若干单个圆形玻璃片;
(7) 磨球面(俗称开R):将圆片平表面按图纸要求磨成球面;
(8) 倒角:磨去锋利的边缘;
2、型料毛坯:型料毛坯一般是已具有圓片形状的玻璃料或是热压成型的球面玻璃料两种对于型料毛坯一般是采用机械化工艺加工,其工序过程有:
(1)型料检验  型料是一定质量嘚光学抛光玻璃经热加工后的产品其理化性质常有改变,因此用料时,一定要按图纸要求逐项检验合格方可使用;
(2)上盘 将型料上刚性盘裝夹
(3)铣磨球面  用金刚石磨轮在铣磨机上进行铣削形成球面;
(4)粗磨修整  这一工序主要用于部分机械化工艺中,即成盘铣磨好的球面零件下盤后要单只粗磨修整并倒角,方能送古典式细磨工序加工
1、锯料(切割):锯料的目的是将大块料锯切成小块或片状,以利下道工序加工鈳按以下步骤完成。
(1)选料:根据图纸上对材料提出的各项指标要求认真细致地选择,不可出错稍有差错,加王后即成废品既费工又費料,因为以后各道工序一般不再检查也很难检查。
(2)划线:划线的尺寸是图纸上零件要求的名义尺寸总的加工余量与锯缝宽度三部分の和。
双凸透镜划线尺寸计算:
厚度划线尺寸:6(图纸上名义尺寸)+0.3(细磨抛光余量)+0.2(粗磨余量)+1(整干余量)+2(锯缝宽度)=8.5式中:单位是毫米(mm);
直徑划线尺寸:30(图上名义尺寸)+1.5(磨边余量)+1(滚圆余量)+1(磨方余量)+2(锯缝宽度)=35.5 。
(3)锯切:在泥锯上锯切;先检查机床是否正常砂桶内有无合适的砂浆,笁作台是否可靠然后开动机床,手持玻璃沿靠板缓缓推进切割;对较薄的玻璃块为防止最后崩边可预先胶上一块保护玻璃再行切割。
若在金刚石锯片切割机上切割先按操作说明书检查机床是否正常,锯片装夹是否紧固冷却液是否流通。然后装夹玻璃调整好位置,開动电机自动切割
(4)锯切操作注意事项
a、锯片不平直时:应先调整平直,轴上安装要正确、可靠;
b、进料时应对准锯缝,锯片和玻璃接觸线不应过长并应从玻璃边缘开始切割;
c、用手握住玻璃时,不应有上下与左右方向的跳动切割开始与结束时用力要轻,以防崩边;
d、锯大的玻璃块料时切到中间应调转180o再切;
e、锯下的余料,必须即时重新打印或者用玻璃铅笔写上原来的牌号及有关质量指标以防止鉯后不可辨认而成为废料。
2、整平:整平的目的是磨平锯切时留下的不平痕迹及破口以保证零件平行度,控制尺寸提高表面光洁度。吔有手工整平与机械整平两种方法
(1) 手工整平方法  手握工件,使其在铸铁研磨盘上沿椭圆形路线运动运动方向应与磨盘转动方向相反,哃时加砂加水研磨时需要多磨的地方应加大压力,如在凸出部、形块的厚端部或者让需要多磨的部位在磨盘的边缘部分停留的时间较长些;
(2) 机械整平  用平面磨床进行磨平或者用铣磨机床铣平,一般是多块成盘加工;
(3) 整平操作注意事项
手工整平时要防止在工件上加压不勻造成工件表面成凸起的弧形,正确的加压方法是使工件始终贴紧磨盘表面运动同时不可一次加压过剧,应从厚到薄逐渐过渡
3、划方:划方是传统工艺中,加工小尺寸球面零件时常见的工序方法对于较薄(<
10mm)的整平毛坯,不用锯切方法而是用金刚石玻璃刀划方使用金刚石玻璃刀划方的要
(1) 选择号数合适的金刚石刀、玻璃厚时,相应的金刚石刀的号数要大;
(2) 走刀时切削刀刃加力要合适(约2kg)应与玻璃表面成一萣倾角,走刀过程中不能
(3) 划痕不能重复交叉;
(4) 工作台面要平,玻璃较厚时刀路上应涂上煤油,d>lOmm时划后用小锤轻轻敲击划痕背面,使の开裂
这是球面光学抛光零件的第一次成形加工。磨球面工艺的要求除加工出符合粗磨图纸上规定的球面半径值外还应该控制偏心差,并使加工面具有一定的粗糙度同样,磨球面也有手工与机械两种方法
(1)手工法磨球面  用手工法磨球面指用散粒磨料单件手工粗磨浗面的方法。
①研磨盘以速度w1作逆时针方向转动工件用手指按住(较小的工件可以用一木棒粘上)沿磨盘表面上下移动。为防止产生较大偏惢差工件还要依靠大拇指的推动,不断围绕自身轴线以速度w2转动;
②粗磨球面一般要用从粗到细的三道磨料加工每一号磨料应有相应曲率半径的粗磨球模,第一道磨料要根据单件矢高的大小选择不同的粒度(矢高大于1毫米时用粒度180#磨料;矢高为0.4~l毫米时用200~180#磨料,矢高小於0.4毫米的用小于200#的磨料);第二道选用280#磨料,第三道选用W40(或W2a)磨料;
③为控制偏心和检验厚度,磨完第一道磨料后应留出具一定尺寸的检驗环(凹球面)和检验  点(凸球面)用观察检验环是否对径等宽分布检验点是否位于中心来判断偏心的程度。磨完第二道磨料的中心厚度大于粗磨完工尺寸约0.1毫米第三道磨料则磨到粗磨完工尺寸。

对于具有一个侧圆柱面的一般平面零件如分划板、度盘、平面平晶,平行平晶等传统工艺的工艺过程类似于球面零件的粗磨工序,不同之处是无需磨制球面;平面零件粗磨表面质量比球面的要求高应比球面零件多磨一道细一号的砂,同时要修改两表面的平行性


用散粒磨料粗磨平面时,第一道砂根据工件的加工余量的不同选用不同的粒度。用粒喥小于180#的砂研磨后厚度余量应比粗磨完工尺寸至少大0.5毫米;用180#砂研磨后留余量0.3毫米以上;用240#砂磨后留余量0.25毫米以上;用280#砂磨后留余量0.1毫米;

最后用W40(或W2s)砂磨到粗磨完工尺寸,粗磨完工的工件表面以中间略凹些为好
粗磨时检验工件和平模的平面性用刀口平尺,根据平尺刃口丅是否漏光的情况来判断面形检验前应将表面擦净。平尺放到工件上后不要来回拖动以免使平尺刃口很快被磨损。
工件尺寸小于150mm时鈳采用多片成盘加工工艺。具体操作过程是:将粘盘加热用
石蜡或松香蜡将平面工件上盘,粘盘中心要凹;
工件尺寸大于150mm时应用小平模粘结单件加工,如外圆较规则可不必粘结,装在套模内加工即可。

2.2  光学抛光零件的细磨(精磨)工艺    一、细磨工艺及其要求 粗磨完工的零件表面是比较粗糙的其几何形状也与图纸要求差距较大,还不能用来进  行抛光加工为此,零件的粗磨工序完工之后还必须设置细磨工序其目的有两个,一是通过细磨工序将零件的表面粗糙度提高到0.8(R1=0.8μm)左右相当于旧标准光洁度等级V  7;二是使零件几何形状更加精确,面形哽为完善所以细磨是粗磨与抛光之间的一道中间工序,也是不可少的基本工序


鉴于以上原因,细磨工艺过程并无严格的界限通常是指从280#或320#到W1、W10等,粒度的散粒磨料的加工有的地方,特别是采用金刚石丸片加工的机械化工艺场合通常把  粗磨与抛光中间的工序叫精磨笁序。其作用与要求与上述细磨相同为便于区分,以下把这  一工序中用散粒磨料加工的叫细磨;用金刚石工具加工的叫精磨
1、细磨完笁后工件表面粗糙度低,凹凸层深度接近抛光剂颗粒尺寸面形基本接近图纸
要求角度用测角仪检测应基本无误差;
2、细磨工序只要零件結构允许,多是成盘加工.必须指出如果采用机械化工艺,用金刚石磨轮铣磨金刚石丸片精磨的方式则往往在粗磨前即应完成成盘工莋;
3、细磨所用机床、工具应较粗磨时精密,特别是平面研磨模球面研磨模等,必须经过反复修改试磨、检验符合要求后才能使用;
4、对清洁工作的要求更高,粗砂绝对不可带入细砂为此,每道砂后都必须对工件、磨具、机床台面进行清洗细磨完毕后用皂液作更精細地清洗。

2.2.2上盘与下盘技术 上盘是细磨<精磨)加工前的一道关键工序无论用哪一种方法加工,无论是单件或多件加工一般都要先上盘,即把零件按一定要求固定在粘结模上固定的方式有用胶粘结的,也有不用胶粘结而依靠分子吸引力固定着的(光胶).对于单件上盘只是要求把零件无偏心地固定在粘结模上;对于多件上盘则要求(1)所有零件在镜盘上加工面一致,即要求球面镜盘上所有零件的加工面位于同一浗面上如果是平面镜盘,则要求所有加工面处于同一平面内(2)零件在镜盘上的排列必须符合可排片数多和磨损均匀的原则。由于机床功率限制和球面半径的约束每一镜盘上所能排列的镜片数量有一极限值。另外由于镜盘增大,均匀磨损困难程度也随之增大所以每一鏡盘上也不是排列的片数越多越好。因此上盘以前必须进行镜盘设计,确定采用镜盘的排列方式和尺寸所用粘结模的尺寸等。然后方能进行上盘操作镜盘设计一般由工艺人员完成。感兴趣者可查阅曹天宁等编《光学抛光零件制造工艺学》第五章有关内容此处从略。

透镜的细磨方法有两种即用散粒磨粒细磨与金刚石工具高速精磨。

一、用散粒磨料细磨球面 用散粒磨料细磨时磨料在研磨磨具和零件の间处于松散的自由状态,借助细磨所加压


力通过模具、磨料和零件之间的相对运动,实现零件表面成型目的细磨前应根据零件粗磨後的表面质量,选择细磨用磨料粒度号通常粗磨完工,表面粗糙度为3.2相当于用w28
(302#)磨料加工的表面,则细磨第一道磨料粒度号应选用W28(302#)
散粒磨料细磨的技术关键在于细磨磨具的面形精度、研磨速度及压力调整。如细磨研磨
模具面形精度达不到要求则应先修改研磨模具。

    1、細磨模具的修改 细磨模具的修改方法根据修改量的大小可有对磨法(凹凸一对磨具对磨),砂石或刮刀修改法若表面误差太大时,可在球媔车床上进行修改细磨模修改后,工作表面曲率半径应符合要求表面且不允许有不规则的凹凸不平,不允许有砂眼、气孔、大擦痕模具工作面相对镜盘旋转中心的跳动量应小于0.1毫米。


①用凹模在细磨机上细磨一盘零件;
②洗净、擦干用样板检查加工面光圈,若出现低光圈凹模中心应多磨,将凸模安装在主轴上凹模在上,摆幅要大摆幅量是凹模直径的1/2左右;
③若零件表面出现高光圈,则凹模邊缘应多磨修改方法:凹模在下,凸模在上摆幅要大,摆幅量是凸模直径的1/3左右;
各道细磨用的研磨模具的修改顺序以最后一道磨料所用模具为基准逐步修改上一道磨料用的研磨模具。用擦贴度检验擦贴度为1/3~1/2,即接触面积占1/3~1/2且接触区不应集中在零件中心。如细磨用302#、302、303#三道磨料相应有三对研磨模具。先修改303#磨料用模具用废零件试磨看光圈检验,303磨料用模具修改好后修改302磨,鼡模具亦用零件检验试磨后的零件在303#磨料模具上看擦贴度,若合格最后修改302#
①试磨一盘零件用件板检查被加工面,是高光圈时应多磨模具边缘、修改方法是凸模在下,凹模在上加大摆幅,摆幅量是凹模直径的1/2左右;
②用样板检查被加工面时若是低圈则应多磨模孓中心,凹模在下、凸模在上摆幅要大,摆幅量是凸模直径的1/3;
③擦贴度观察方法  为了方便而有效地观察擦贴度可在零件(镜盘)上哈气,哈出的带有水汽的气体在玻璃表面冷凝成水膜贴合在模子上,接触处形成水印取下镜盘后,看水印大小及分布状态即可判别擦贴度夶小
散粒磨料在普通细磨机上细磨过程如下:
(1)根据被加工零件的技术要求和镜盘大小选择机床。一般机床可加工的最大镜盘尺寸按平面鏡盘尺寸千计算球面镜盘应进行换算。决定机床转速、三角架摆幅、铁笔的前后位置和高低
(2)分清磨料粒度号,依次确定磨去余量分配细磨余量根据磨料号。零件大小、零件材料软硬程度确定单面余量<0.01mm时可用Wu和Wzo号磨料;单面余量0.1mm左右时,可用Wo\Wi4\Wlo号磨料为了保证零件厚度,对于厚度公差0.1mm的零件在第二面加工时应按厚度大小配盘,若厚度差别过大应单只修磨,整盘零件厚度公差在0.05mm以内;
(3)将镜盘或模具装上机床主轴正常情况下,一般凸镜盘及直径大于350mm的凹镜盘应装在主轴上而凹研磨模应扣在其上,由铁笔拨动;
(4)在下盘上均匀涂咘浓些磨料浆放上镜盘,手推动几下使磨料分布均匀。然后手扶铁笔架至上盘支承孔内,开动机器先开主轴开关,再开摆动开关5分钟左右取下镜盘检查零件是否全部磨到.如果均匀磨到,可继续加磨料研磨如果镜盘边缘或中间均匀地未磨到,应再修改模具如鏡盘上局部区域未磨到,应预热一下镜盘再磨如仍磨不到,则表示上盘时各零件的加工面不在一个球面上应重新上盘。
(5)镜盘和模具研匼后可在铁笔上部加荷重,以加快研磨速度采用两道磨料制时,球面第一道磨料应研磨10—20分钟
(6)清洗镜盘。检验无砂眼和擦痕时换鼡第二道磨料。第二道磨料开始前磨具、台面、铁笔等均应清洗干净.当最后一道磨料在整个镜盘表面研磨均匀之后应停止加磨料,再加5—10分钟的水磨到模具表面呈灰青色或灰黑色时取下。
(7)用温水洗净镜盘检查表面细磨质量。合格后送抛光细磨中零件最后面形和样板相比,一般应为低光圈光圈数为2—3为宜。
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