光学零件加工

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1、武汉职业技术学院实训报告平凸透镜的加工及检测系、专业：电信学院光电系班 级：光电10302班实训人：胡荣华指导教师：吴晓红彭卫国2011年10月17日此次实训的项目是光学零件的加工，主要是球面零件的加工，此外还有平行 平板机棱镜的加工。球面零件的加工主要为粗磨下料、精磨抛光、镀膜，粗磨下 料的工艺较为传统，但对手法也有一定的要求。再就是精磨抛光，此部分主要看 的是加工者的手法，手法直接影响到后面的定心以及镜片的好坏。最后就是镀膜， 镀膜的作用有很多，我们的实训中的镀膜主要是为了起到一种保护镜片的作用。 棱镜及平行平板的加工同样是对手法的考验。本次实训中小组中的成员基本能够完成自己的镜片加工，其

2、中存在的主要的 问题在于球面镜的精磨抛光、粗磨下料部分。粗磨下料部分主要在开球面环节， 精磨抛光则主要是细磨手法不对等。此类问题在后来的定心磨边的环节中都得到 了充分的验证。本报告的主要目标是：简述透镜的加工过程，分析加工过程中出现的问题， 及此类问题的改进方法。对比得出传统和现代加工的不同特点了解光学零件的镀 膜过程、熟悉镀膜机的使用及其各项性能。回顾整个实训过程中存在的操作方面 的不足之处，进一步加深对整个零件加工环节的了解，加深自己对各个环节的印 象。关键词：球面零件加工环节加工手法主要内容1.1概述光学玻璃的加工分为传统加工和现代加工，我们的实训中主要是传统加工方 法。主要的加工零件为

3、平凸透镜，它的主要操作流程是；粗磨下料、精磨抛光、 定心磨边、镀膜等。这次实训的内容还包括平行平板棱镜的加工，检验等。1.2加工的特点传统加工的特点是加工出来的零件的精度高，质量好，因为它所使用的主要 是手工为主，因此对操作人员的手法的要求很严格。此类加工适用于少量、高精 度的加工需求。1.3加工生产流程OK厂、NG1r清威/检验光心、自动定中洗(光轴、曲率丿心磨边A1.4粗磨下料1、切割:选取材料并把毛坯玻璃放入玻璃切割机（1T图）里面。2、去除直角:把切割好的毛坯玻璃按尺寸在简易切割机上切割, 再把切割好的矩形的四个直角用简易切割机把四个直角切 掉。3、胶条：把切割好的毛坯玻璃用玻璃胶粘在

4、一起放在如（1-2图1-1图）所示。4、滚圆：使用滚圆机滚圆，把粘好的 圆机里面滚圆，在刚开始滚圆的时 可以大些，后半段加工余料的时候玻璃放在滚 候横向进刀 调小进刀量，直到把工件开至合适尺寸。5、开球面：在滚圆结束就是开球面，可以用铣磨 图1-2机开球面也可以用传统的手工开球面。实训中我们使用的是 传统的手工开球面（如图1-3）。开球面所使用的是100#的 粗砂，在压杆研磨机上完成，对手法要求较为严格。1.5精磨抛光1、清洗：把粗磨开好球面的工件用清水洗干净，清除工件表面 的粗砂同时还要清除模子表面的残余的磨料，这样是为了防图1-3止在磨的时候粗砂划伤工件的表面。2、原理：精磨在我们的实训中

5、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间处于松散的状态。借助细磨所加的压力，通过磨 具、磨料、工件之间的相对运动，实现零件表面的成型。在细磨前应该根据 工件表面粗磨的状态决定砂的型号3、方法：磨球面时应将工件放入砂轮里轻轻加力，并且沿反方向转动工件，不 时的转动工件，使工件的各个表面都能够被砂轮磨到。磨平面的方法与球面 的相比操作较为简便，但基本一致主要是力度和手法应使工件各个面都能得 到充分的研磨。图144、机器：实训中所选用的研磨机是（如图1-4 ）所示的四轴研磨抛光机。古典 法的精磨抛光是在同一台机器上完成的。每台机 子的模具都是固定的，在抛光前应将模具放在开

6、 水里面烫，使模具表面软化。6、抛光:5、磨料的选择：细磨选的是302#的细砂，精磨使 用的是303#、304#的磨料。但在由细磨转为粗 磨的过程中应该把工件洗干净，母的是防止两种 不同的磨料的混合使细砂中混入粗砂，使工件表 面出现刮痕。图15上盘：使用沥青刚性上盘，上盘完成后，用酒精擦干净工件表面的污垢。 预热抛光模：把抛光模放在热水中浸泡，让抛光模变软 调整好研磨机的转速，并在抛光模上加少许的抛光粉， 对于抛球面的就把抛光模贴紧工件用手在工件上来回 推几下使抛光粉在工件的表面充分的分散。对于抛平面 的则是在模盘上滴几滴抛光粉液体然后用手握住工件 在模子上沿模子转动的反方向转动工件。准备工作

7、完毕 后就用铁笔压住工件大概十五分钟后就上砣。（如图1-5） 光圈的识别：光圈高低判断一侧加压法：低光圈，条纹弯曲的凹向背着加压点P （如图1-7a）,高光 条纹弯曲的凹向朝着加压点P （如图1-7b）. 周边加压法：低光圈，当沿P方向加压，空气隙减小时，条纹从边缘向中心 移动（如图1-6a）。高光圈，高光圈：当沿P方向加压，空气隙减小时，条 纹从中心向边缘移动（如图1-6b）。dd(b)(a)(b)图1-7图1-68、光圈的修改：低光圈工件往里收，多抛工件的边缘部分，如果是高光圈工件 往外拉多抛工件的中心部分。9、下盘：工件光圈检测修改完毕抛光合格后就下盘清洗，清洗工件用到的是酒 精和汽油。

8、汽油是为了清除工件上盘时的沥青，酒精是为了洗掉工件上的洋 干漆。1.6定心磨边图1-81、在实际的生产过程中透镜的定心磨边分两步进行。定心：通过光学或机械的 方法寻找并确定透镜光轴与基准轴重合的位置，即透镜光学表面定心顶点处 的法线与基准轴重合的位置，这里的基准轴就是机床的回转轴。磨边：透镜 定心后夹紧，用砂轮或金刚石磨轮磨削透镜的外圆，以获得图纸要求直径的 透镜。透镜的定心方法主要分光学定心和机械定心两类。2、定心原理：机械法定心是将透镜放在一对同轴精度高、 端面精确垂直于轴线的接头之间，利用弹簧压力夹紧透 镜，根据力的平衡来实现定心。其中一个接头可以转动， 另一个既能转动又能沿轴向移动。3

9、、机器的操作：自动定心磨边机（见图1-8）先开电源，再开水泵、砂轮，接着根据零件的大小调节千分尺。调 节至合适大小时把工件加上去夹紧，接着把开关调至半 自动化，自动定心磨边机会自动完成磨边定心的任务。4、操作自动定心磨边机是应该注意操作步骤，夹取工件时同样要注意手的姿势 否则容易伤到手或者造成设备的损坏。1.7镀膜1、光学镀膜是通过特殊的装置在高温真空的条件下，通过汽化使膜料均匀的覆 盖在工件表面的一种工艺。其用途有，减反、内反、外反、分束、滤光、保 护、导电，等作用。按照材料划分有：金属、电解质、有机。2、实训中的镀膜是在高真空的环境下完成的，在高真空 环境下完成的镀膜，可以提高膜沉积的速度

10、、纯度、 致密性及基片的附着力。真空镀膜机主要由，电控柜、 控制系统、蒸发系统、机械系统、冷却系统。蒸发系 统主要的加热方式为，电阻加热和电子束加热。3、工艺流程： 开机前应该清洁工作台，核对生产工艺卡。 开机流程：开控制柜一机械系统一扩散泵一24v电源一触控屏一PLC电源机械泵一预阀一扩散泵一工件夹具一关闭预阀一开放气阀一通气一打开 真空室一放清洁好的工件一装比较片一往坩埚里装膜料一关上真空室的 门一开低阀一关低阀一开预阀一开高阀一进入PLC控制仪一设置膜料的 厚度一膜的速度一进入镀膜系统一打开气柜电源开烘烤一开工转一开充 气离子源一开灯丝一阳极电源开关一灯丝电流30A一阴极电流3-4A一反

11、 顺序关阳极电流开关一灯丝电流一通氩气一当显示为绿色是表示没有氩 气一开电子枪充气一开枪挡板一开电子腔灯丝一开高压。 关机流程：反顺序上述流程。 如果要连续的给镜片镀膜加工，则重复上述流程加工件进去如果不用则 关上真空室的门抽真空3分钟。 关机过程中要注意的事项为：反顺序关闭个开关（当扩散泵的温度下降 到50度时，关闭冷却水系统一关闭总气路一关闭总电源开关）。 装配工件，完成整个平凸透镜的加工流程。结论平凸透镜、棱镜、平行平板的加工，通过传统加工手法加工，加工速度 慢操作较为复杂。从毛坯下料到加工完成所经过的周期较长，且只能够小批 量的加工生产。但它的加工的精度高质量好，整个实训加工中需要对每

12、个加 工环节都认真完成，才能加工出高精度的镜片。任何环节的出差错都有可能 导致整个加工的失败。参考文献1. 吴晓红、光学零件的加工武汉职业技术学院2. 王之江、实用光学技术手册机械工业出版设武汉职业技术学院实训报告平面零件加工系、专业：电信学院光电系班 级：光电10302班实训人：胡荣华指导教师：吴晓红彭卫国2011年10月30日光学平面零件是指由光学平面作为工作面的光学零件。它包括平晶、平行平 板、平面反射镜、光楔、滤光片及棱镜等。由两个互相平行的光学平面构成的光 学零件系统称为平行平板。通常以平面光学零件的面形精度和角度精度来衡量平面制造的精度，并以此 将平面光学零件区分为高精度零件、中精

13、度零件和一般精度零件。对棱镜和平板的技术要求中，有一些是和透镜的技术要求相同的，这些要求 是：标准样板精度等级、光圈数N、局部光圈数“、表面粗糙度、表面疵病B、 气泡度q,它们的定义、规定及要求也都适用于棱镜，这里不再重复。而角度要 求是棱镜和平板特有的。这篇报告主要介绍，平面零件的加工过程，指出加工过程中存在的问题，总 结经验以及所得到的体会。实训中我们的主要加工对象是直角棱镜、平行平板。关键词：平面零件、加工要求、精度主要内容1.1概述本报告主要讲述使用传统工艺加工方法加工45直棱镜，平行平板，及双 面磨抛机的使用。都为传统的手工加工，因此对加工的精度有较高的要求。其中 平行平板的误差在1

14、5左右1.2平行平板的加工平行平板的加工过程中，主要为手工操作。但在刚刚开始加工时需要在自准 测角仪上观察哪边搞哪边低，这样做的目的是找出高的那一面，而需要磨的就是高的那面。一般的刚刚开 始加工的镜片的偏差都在 几分，因此刚刚开始加工 的时候一般都是要开机床 的。但在加工过程中也要 不时的取下来放到自准测角仪上观察防止不小心磨过。加工过程中要注意自己的加工手法，对于较高的一面可以用较大的劲，在加 工过程中同时也要转动镜片防止镜片中间没有被磨到。等到镜片的偏差只有一分左右时就要关掉机床，因为机床的转速过快，一分 的误差太小很容易就会把一分的误差磨掉而出现新的误差。此时应该把机床关掉 直接用手握住

15、镜片在磨盘上转，并且需要不时的清洗观察。1.3 45。直棱镜的加工在这次的实训中加工45角直棱镜的要求是，两个腰相等90直角垂直, 平面要求平行度好。由于我们拿到的是粗磨好了的工件，需要通过细磨加工而达到要求。在加工 直角棱镜的时候我们用的都是细砂，在机床上完成加工但机床的速度都比较慢。 由于两个45角都比较薄加工的时候容易磨破，所以加工是一般都会倒角，并 且对加工者手法要求严格。加工过程之中一般是先加工零件的平面，对于平面的检测我们用到的是刀口 尺，具体的操作方法是；左手拿着工件右手拿着刀口尺把刀口尺平放在工件的平 面上，对着光照强的地方观察工件和刀口尺接触的地方是否有细缝，如果有则需 要继续加工，如果没有则说明工件的平行度良好。1.4双面磨抛机双面加工技术是指同时对平板类光 学零件的两个平面同步进行加工的技术。 显然，这种两面同步加工的技术，比每 个面分别单次加工的效率要高得多，但 相应的设备要求和控制要求也要高得多。双面加工的基本原理图，（如右图） 1 -下模；2 -工件；3 -分离片；4-挡 圈；5 -上模；6 -铁笔杆.这种双面加工，一般速度不高。下模比较大，上模比较小，挡圈直径比