光学透镜的加工流程

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1、光学冷加工工序第1道：铣磨，是去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质，（约0.05-0.08）起到成型作用.第2道 精磨，是将铣磨出来的镜片将其的破坏层给消除掉，固定R值.第3道 抛光，是将精磨镜片再一次抛光，这道工序主要是把外观做的更好。第4道 清洗，是将抛光过后的镜片将其表面的抛光粉清洗干净.防止压克.第5道 磨边，是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。第6道 镀膜，是将有需要镀膜镜片表面镀上一层或多层的有色膜或其他膜第7道 涂墨，是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑墨.第8道 胶合，是将有2个R值相反大小和外径材质一样的镜片用胶将其联合.特殊工序:多片加工（成盘加工）和小球面加工（20跟轴）

2、线切割根据不同的生产工艺，工序也会稍有出入，如涂墨和胶合的先后次序。玻璃镜片抛光工艺用抛光机和抛光粉或抛光液一起下进行抛光要设定抛光时间,压力等参数.抛光后要立 即进行清洗可浸泡,否则抛光粉会固化在玻璃上，会留有痕迹的.1抛光粉的材料抛光粉通常由氧化铈、氧化铝、氧化硅、氧化铁、氧化锆、氧化铬等组份组成，不 同的材料的硬度不同，在水中的化学性质也不同，因此使用场合各不相同。氧化铝和氧化铬 的莫氏硬度为9,氧化铈和氧化锆为7,氧化铁更低。氧化铈与硅酸盐玻璃的化学活性较高， 硬度也相当，因此广泛用于玻璃的抛光。为了增加氧化铈的抛光速度，通常在氧化铈抛光粉加入氟以增加磨削率。铈含量较 低的混合稀土抛光

3、粉通常掺有38的氟；纯氧化铈抛光粉通常不掺氟。对ZF或F系列的玻璃来说，因为本身硬度较小，而且材料本身的氟含量较高，因 此应选用不含氟的抛光粉为好。2. 氧化铈的颗粒度粒度越大的氧化铈，磨削力越大，越适合于较硬的材料,ZF玻璃应该用偏细的抛光粉。 要注意的是，所有的氧化铈的颗粒度都有一个分布问题，平均粒径或中位径D50的大小只决定了抛光速度的快慢，而最大粒径Dmax决定了抛光精度的高低。因此，要得到高精度 要求，必须控制抛光粉的最大颗粒。3. 抛光粉的硬度抛光粉的真实硬度与材料有关，如氧化铈的硬度就是莫氏硬度7左右，各种氧化铈 都差不多。但不同的氧化铈体给人感觉硬度不同，是因为氧化铈抛光粉通常

4、为团聚体。当然， 有的抛光粉中加入氧化铝等较硬的材料，表现出来的磨削率和耐磨性都会提高。4. 抛光浆料的浓度抛光过程中浆料的浓度决定了抛光速度，浓度越大抛光速度越高。使用小颗粒抛光粉时, 浆料浓度因适当调低镜片抛光光学镜片经过研磨液细磨后，其表面尚有厚约2 3m的裂痕层，要消除此裂痕层的 方法即为抛光。抛光与研磨的机制一样，唯其所使用的工具材质与抛光液(slurry)不同， 抛光所使用的材料有绒布(cloth)、抛光皮(polyurethane)及沥青(pitch)，通常要达到高精 度的抛光面，最常使用的材料为高级抛光沥青。利用沥青来抛光，是藉由沥青细致的表面， 带动抛光液研磨镜片表面生热，使

5、玻璃熔化流动，熔去粗糙的顶点并填平裂痕的谷底，逐渐 把裂痕层除去。目前抛光玻璃镜片所使用的抛光粉以氧化铈(Ce02)为主，抛光液调配的比例依镜片 抛光时期不同而有所不同，一般抛光初期与和抛光模合时使用浓度较高的抛光液，镜片表面 光亮后，则改用浓度较稀的抛光液，以避免镜面产生橘皮现象(镜片表面雾化)。抛光与研磨所用的运动机构相同，除了抛光的工具与工作液体不一样外，抛光时所需 环境条件亦较研磨时严苛。一般抛光时要注意的事项如下：抛光沥青的表面与抛光液中不可有杂质，不然会造成镜面刮伤。抛光沥青表面要与镜片表面吻合，否则抛光时会产生跳动，因而咬持抛光粉而刮伤镜 片表面。抛光前必须确定镜片表面是否有研磨

6、后所留下的刮伤或刺孔。抛光工具的大小与材质是否适当。沥青的软硬度与厚度是否适当。抛光的过程中必须随时注意镜片表面的状况及精度检查。透镜表面瑕疵的检查，因为 检测的过程是凭个人视觉及方法来判断，所以检验者应对刮伤及砂孔的规范有深刻的认知, 要经常比对刮伤与砂孔的标准样版，以确保检验的正确性。光学冷加工工艺资料的详细描述（工艺过程老化）1. 抛光粉1.1对抛光粉的要求a. 颗粒度应均匀，硬度一般应比被抛光材料稍硬；b. 抛光粉应纯洁，不含有可能引起划痕的杂质；c. 应具有一定的晶格形态和缺陷，并有适当的自锐性；d. 应具有良好的分散性和吸附性；e. 化学稳定性好，不致腐蚀工件。1.2抛光粉的种类和

7、性能常用的抛光粉有氧化铈（CeO2 ）和氧化铁（FeO3）。a. 氧化铈抛光粉 颗粒呈多边形，棱角明显，平均直径约2微米，莫氏硬度78 级，比重约为7.3。由于制造工艺和氧化铈含量的不同，氧化铈抛光粉有白色（含量达到 98%以上）、淡黄色、棕黄色等。b. 氧化铁抛光粉俗称红粉，颗粒呈球形，颗粒大小约为0.51微米，莫氏硬度4 7级，比重约为5.2。颜色有从黄红色到深红色若干种。综上所述，氧化铈比红粉具有更高的抛光效率，但是对表面光洁度要求高的零件， 还是使用红粉抛光效果较好。2. 抛光模层（下垫）材料）常用的抛光模层材料有抛光胶和纤维材料。2.1抛光胶抛光胶又名抛光柏油，是由松香、沥青以不同的

8、组成比例配制而成，用于光学零件 的精密抛光。2.2纤维材料在光学工件的抛光中，若对抛光面的面形精度（光圈）要求不高时，长采用呢绒、 毛毡及其它纤维物质作为抛光模层的材料。3. 常用测试仪器光学零件的某些质量指标，如透镜的曲率半径、棱镜的角度，需要用专门的测试仪 器来测量。常用的仪器有：光学比较侧角仪、激光平面干涉仪、球径仪和刀口仪等。4. 抛光在抛光过程中添加抛光液要适当。太少了参与作用能够的抛光粉颗粒减少，降低抛 光效率。太多了，有些抛光粉颗粒并不参与工作，同时也带来大量液体使玻璃边面的温度下 降，影响抛光效率。抛光液的浓度也要适当，浓度太低，即水分太多，参与工作的抛光粉颗 粒减少并使玻璃表

9、面温度降低，因此降低抛光效率。浓度太高，即水分带少，影响抛光压力， 抛光粉不能迅速散布均匀，导致各部压力不等，造成局部多磨，对抛光的光圈（条纹）质量 有影响。而且单位面积压力减少，效率降低，抛光过程中产生的碎屑也不能顺利排除，使工 件表面粗糙。一般是开始抛光时抛光液稍浓些，快完工时，抛光液淡些，添加次数少些，这 有利于提高抛光效率和光洁度。另外，一般认为抛光液的酸度（pH值）应控制在68之 间，否则玻璃表面会被腐蚀，影响表面光洁度。在抛光过程中检查光圈（条纹）时，如不合格，可以通过调整抛光机的转速和压 力、工件与模具（抛光机下盘）的相对速度、相对位移、摆速和修整抛光模层等方法进行修 改。a.

10、提高主轴转速，能增加边缘部位与上模接触区域的抛光强度。经验证明，若速度过 高，抛光表面温度升高，从而使抛光模层硬度降低，影响修改光圈（条纹）的效果。b. 增加荷重以加大压力时，可提高整个抛光模和工件间接触区域的抛光强度，也将使 抛光表面的温度升高，降低抛光模层的硬度。c. 加大铁笔（上盘主轴）的位移量，可使上盘的中间部位和下盘的边缘部位同时得到 修整。d. 加大摆幅长度，增加摆轴速度会使上盘的中间部位和下盘的边缘部位加速抛光。e. 刮槽是减少开槽部分的压力承受面和摩擦面，因此抛光下盘在开槽部分的抛光效力 降低。反之，未开槽部分的抛光效力有所增大。均匀开槽时，能使抛光下盘的流动性适合与 工件表面

11、的曲率。同时，既能使抛光液含量增加，容易渗入抛光下盘面而增加抛光效力，又 能减轻抛光机传动负荷。综上所述，为了控制和稳定抛光条件，工作场地应保持较为稳定的温度（25乜左右） 和湿度（相对湿度为6070%）。研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响光学玻璃腐蚀是伴随着光学玻璃抛光及抛光下盘以后的全过程，它受抛光粉及抛光 用水的酸碱度以及抛光液使用时间延续趋于呈碱性及周围环境中潮湿空气、酸性气体等因素 影响而产生的一种化学腐蚀。因此，可以认为光学玻璃腐蚀是一个化学过程，如果仅仅停留在 抛光下盘以后，采用若干防护措施，显然是不够的。应在抛光过程中就采取必要的防护措施。ZF、ZBaF. LaK等光学玻璃在抛光过

12、程中及抛光下盘以后的腐蚀问题长期 以来一直影响着这些光学玻璃零件的加工质量和生产效率。通过对光学玻璃在抛光过程中稳 定性课题的研究和生产实验，研制并筛选出比较理想的光学玻璃抛光添加剂;即在这些化学 稳定性差的光学玻璃抛光液中，添加适当的pH值调节剂及表面稳定剂，减少了ZK、ZF、 ZBaF、LaK等系列化学稳定性差的光学玻璃在抛光过程中的腐蚀问题显著提高了抛 光表面质量和合格率，并进一步提高了光学玻璃零件加工的效率和效益及其工艺技术水平.一、引言光学玻璃腐蚀是伴随着光学玻璃抛光及抛光下盘以后的全过程，它受抛光粉及抛光用 水的酸碱度以及抛光液使用时间延续趋于呈碱性及周围环境中潮湿空气、酸性气体等

13、因素影 响而产生的一种化学腐蚀。因此，可以认为光学玻璃腐蚀是一个化学过程，如果仅仅停留在抛 光下盘以后，采用若干防护措施，显然是不够的。应在抛光过程中就采取必要的防护措施。随 着中高档光学仪器需求量的增加,ZK、ZF、ZBaF、LaK等化学稳定性差的光学玻 璃应用比较普遍，因此，光学玻璃在加工过程中的腐蚀问题,显得更为突出。光学玻璃的腐蚀是 一个化学过程。依照光学玻璃在抛光过程中的化学作用这一基本思路，除选择合理的工艺参 数外，对光学玻璃在抛光过程中产生腐蚀问题采取积极的防护措施:即在抛光液中添加适当 的PH值调节剂和表面稳定剂，为光学玻璃抛光创造一个良好的工艺条件;再在抛光下盘以 后，采取若

14、干防护措施，提高化学稳定性差的光学玻璃防腐蚀的可靠性，基本上可解决与光学 玻璃加工相伴而行的化学腐蚀问题，取得较好的效果。二、光学玻璃腐蚀及其表象光学玻璃的耐水性及耐周围环境酸、碱等不同介质的侵蚀 主要取决于光学玻璃化学稳定性，这与不同光学玻璃组成结构及SiO2的含量有关。但在 光学玻璃抛光过程中的腐蚀，更直接原因则是受抛光液的酸、碱性的影响;抛光下盘以后，则是 受周围潮湿空气及带酸性气体等因素的影响。玻璃的水解作用,可以看成是水与玻璃表面硅 酸盐发生水合和水解作用反应，使玻璃表面碱金属或碱土金属离子置换出来,结果在玻璃表 面形成硅酸凝胶、氢氧化物、碳酸盐等。即Na2SiO3+2H2O = H

15、2SiO3+2NaOH2NaOH + CO2=Na2CO3+H2OBaSiO3+2H2O = H2SiO3+Ba(OH)2溶液呈现碱性时形成的硅酸凝胶薄膜减缓水的侵蚀作用。但硅酸凝胶薄膜往往呈多孔 状或因龟裂而产生裂纹，于是富集在溶液中的碱就会进一步侵蚀玻璃的网络体，使玻璃结构 遭到破坏。如果SiO2含量高，形成的硅氧四面体SiO4相互连接程度大,键数多，键能强, 网络结构坚固，不易被水侵蚀。因此, SiO2含量高的光学玻璃化学稳定性就好;反之SiO 2含量低，而碱金属或碱土金属氧化物含量高的光学玻璃化学稳定性就差，极易被腐蚀。腐蚀 的结果:轻则改变玻璃表面组成,产生氢氧化物、硅酸凝胶，甚至碳

16、酸盐的覆盖物;重则玻璃的 网络结构遭到腐蚀破坏。这里以腐蚀现象严重的ZF6、ZBaF3等光学玻璃为例：ZF6、 ZBaF3这两种光学玻璃SiO2的含量均在30%左右,同时耐水性差PbO、BaO的含量大大超过一般光学玻璃，它本身的组成结构就决定其化学稳定性差ZF6光学玻璃的 PbO含量高达65%以上，玻璃的耐水性显著降低，这就可能在抛光过程中受水或抛光下盘 以后受潮湿空气侵蚀，其表面则有Pb(OH)2生成。即PbSiO3+H2O = Pb(OH)2+H2SiO3Pb(OH)2是一个很弱的碱，或者说是一个两性化合物，在水中溶解度极小，属微溶性 化合物，水解溶液中0H-离子很少。因此,ZF玻璃遇水后腐蚀缓慢，情况并不严重;但受还原 性物质NaSiO3的影响，这类