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1、光学零件加工光学零件加工第1页，本讲稿共30页粗磨下料精磨加工抛光工艺镀膜工艺第2页，本讲稿共30页（一）切割外圆玻璃切割机特点：切口平整性好，劳动强度低，但是装 夹费事，尤其对切小块料更显得不便 操作步骤：开电源开液压（使砂轮与玻璃块的边缘重合）顺时针旋转手轮两圈多三格按慢下直至砂轮的最低点到达玻璃快得中央时停止在按慢进待切割完毕后按快上与快退再将上两个步骤重复一次直至将玻璃切下取下玻璃块、关液压关电源一、毛坯加工第3页，本讲稿共30页 特特 点：设备简单、不需要装点：设备简单、不需要装夹，但是劳动强度大，切口的平夹，但是劳动强度大，切口的平整性不好。整性不好。操作步骤：开电源操作步骤：开电
2、源打开水阀打开水阀进行切进行切割割关水阀关水阀关电源关电源第4页，本讲稿共30页（二）整（二）整 平平 方法：手握工件，使其在铸铁研磨盘上沿椭圆形路线运方法：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的方向相反，同时加砂加水，动，运动方向应与磨盘转动的方向相反，同时加砂加水，研磨时需要多磨的地方应加大压力，如在凸出部、形快研磨时需要多磨的地方应加大压力，如在凸出部、形快的厚端部或者让需要多磨的部分在磨盘的边缘部分停留的厚端部或者让需要多磨的部分在磨盘的边缘部分停留的时间较长些。的时间较长些。目地：磨平锯切时留下的不平痕迹及破口目地：磨平锯切时留下的不平痕迹及破口 第5页
3、，本讲稿共30页二二.粗磨加工粗磨加工（一）胶条：（一）胶条：按零件厚度按零件厚度方向胶成长条方向胶成长条 目地：块料经切割后具有一定形状和大目地：块料经切割后具有一定形状和大小的光学零件毛坯，利用磨料或磨具小的光学零件毛坯，利用磨料或磨具加工成具有一定几何形状、尺寸精度加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的半成品光学零件。和表面粗糙度的半成品光学零件。步骤：先用刀口尺在工件上选择一个平整步骤：先用刀口尺在工件上选择一个平整面并将其放在直角形夹具的一个直角边面并将其放在直角形夹具的一个直角边上，在该玻璃上涂上适量的光学粘胶将上，在该玻璃上涂上适量的光学粘胶将下一个工件的平整与那个直角面
4、对齐且下一个工件的平整与那个直角面对齐且与下面的工件压紧，每个直角形夹具最与下面的工件压紧，每个直角形夹具最多放七个工件。最后在两端加上保护玻多放七个工件。最后在两端加上保护玻璃。璃。第6页，本讲稿共30页（二）滚圆（二）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研磨目的：除去切割后的工件四周多余的部分，得到一个具有一定几何尺寸的圆柱体。备注：滚圆机每小格为0.01mm，转动一大圈为1mm，所需的工件半径为52mm。步骤：将玻璃长条装夹在滚圆机啊打开电源按液压启动顺时针旋转手轮转动五格按下工进完成一次后按返回再将上两个步骤不断重复，期间用游标卡尺不断测量工件半径使
5、其满足要求卸下玻璃长条关液压及电源第7页，本讲稿共30页（三）开球面（三）开球面将滚圆后的毛坯磨出球面形状铣磨机磨削原理：采用斜截圆原理，用筒形金刚石磨轮在球面铣磨机上加工零件 优点：效率高，开的球面正，表面粗糙程度好，劳动强度小缺点：不易调节球面半径达到要求手工磨削 步骤及总结：用100的金刚砂将铣磨机开过的半成品球面完成。从边缘将工件放入，沿磨具旋转的反方向转动工件，利用手腕运动，不要使用太大的力气。磨削一段时间后，食指固定住工件的中央让工件顺着磨具转动一个小角度后在一次进行方向转动并多次重复该步骤优点：可以达到任何工件要求缺点：劳动强度大，效率低第8页，本讲稿共30页（四）粗磨（四）粗磨
6、 先使用100#砂研磨，研磨到一定程度后再使用280#砂研磨以达到大致要求注意：当磨削及的转速越快或者砂粒越粗时，要多加水；按住工件的力度不能太大第9页，本讲稿共30页精磨加工精磨加工 古典法精磨：用散粒磨料细磨时，磨料在研磨磨具和零件之间处于松散的自由状态，借助细磨所加压力，通过模具、模料和零件之间的相互运动，实现零件表面成型目的第10页，本讲稿共30页散粒磨料细磨技术的关键散粒磨料细磨技术的关键细磨磨具的的面形精度研磨的速度压力的调整第11页，本讲稿共30页精磨注意事项精磨注意事项精磨前调整零件轴线与机床主轴轴线重合，精磨前调整零件轴线与机床主轴轴线重合，对于面形精度越高的零件来说，同轴度
7、要对于面形精度越高的零件来说，同轴度要求越高求越高精磨非球面时，一般先修磨非球面度最大、精磨非球面时，一般先修磨非球面度最大、带宽最宽的部位，此时尽可能地减少磨和带宽最宽的部位，此时尽可能地减少磨和球面接近的部位球面接近的部位可以保持曲面平滑可以保持曲面平滑第12页，本讲稿共30页精磨加工的过程精磨加工的过程 根据被加工的零件的技术要求和镜盘大小选择机床，一般机床根据被加工的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镜盘计算，球面镜盘应进行换算。可加工的最大镜盘尺寸按平面镜盘计算，球面镜盘应进行换算。决定机床转速、三脚架摆幅、铁笔的前后位置和高低。决定机床转速、三脚架
8、摆幅、铁笔的前后位置和高低。将镜盘或模具装在机床主轴。将镜盘或模具装在机床主轴。在下盘上均匀涂抹些磨料将，放上镜盘，手推动几下，使其在下盘上均匀涂抹些磨料将，放上镜盘，手推动几下，使其分布均匀。然后手扶铁笔，架至上盘支撑孔内，开动机器分布均匀。然后手扶铁笔，架至上盘支撑孔内，开动机器 镜盘和模具研合后，可再铁笔上增加荷重以加快研磨速度镜盘和模具研合后，可再铁笔上增加荷重以加快研磨速度 清洗镜盘。检验无砂眼和擦痕再换用第二道磨料清洗镜盘。检验无砂眼和擦痕再换用第二道磨料 检查细磨质量，合格后送往抛光检查细磨质量，合格后送往抛光第13页，本讲稿共30页抛光工艺抛光工艺 抛光是加工工艺中最关键的工序
9、，对零件的基本技术要求N和N、表面粗糙度等要求都是在这一工序得到保证。抛光的目的:：一是去除精磨的破坏层，达到规定的表面质量要求；二是精修页型，达到图纸要求的光圈和局部光圈，最后形成透明规则的表面第14页，本讲稿共30页影响抛光工艺的因素影响抛光工艺的因素抛光机转速工件所受的压力抛光模的面形情况抛光粉的质量第15页，本讲稿共30页抛光粉的作用抛光粉的作用其一是以抛光剂颗粒的坚硬特性，在模具和机床的作用下，对玻璃表面的硅胶层进行微小的切削玻璃被去除，并使玻璃露出新表面，进而得以水解其二是以抛光剂颗粒表面的吸附特征，使硅胶层以分子级程度被抛光剂吸附而剥落。第16页，本讲稿共30页样板检验样板检验
10、被检验光学表面相对于参考光学表面的偏差称面形被检验光学表面相对于参考光学表面的偏差称面形偏差。通常，在光学加工中，光学零件的面形偏差偏差。通常，在光学加工中，光学零件的面形偏差是通过与样板参考表面比较而鉴别出来的。若两者是通过与样板参考表面比较而鉴别出来的。若两者的面形的面形(球面或平面球面或平面)不一致，存在微小误差时，就不一致，存在微小误差时，就形成一个楔形空气隙，类似一个薄膜，从而产生薄形成一个楔形空气隙，类似一个薄膜，从而产生薄膜干涉现象，如图膜干涉现象，如图63(a)63(a)所示。若用单色光源，空所示。若用单色光源，空气隙呈环形对称时，则产生明暗相间的同心圆干涉气隙呈环形对称时，则
11、产生明暗相间的同心圆干涉环，用白光照射产生彩色圆环。这些圆环称作环，用白光照射产生彩色圆环。这些圆环称作光圈光圈光圈光圈，又叫又叫牛顿环牛顿环牛顿环牛顿环。光学零件面形偏差是在圆形检验范围。光学零件面形偏差是在圆形检验范围内，通过垂直位置所观察到的光圈数目、形状、变内，通过垂直位置所观察到的光圈数目、形状、变化和颜色来确定的，并且面形误差用光圈数表示，化和颜色来确定的，并且面形误差用光圈数表示，所以，样板检验亦称所以，样板检验亦称“光圈检验光圈检验”第17页，本讲稿共30页抛光操作过程抛光操作过程 检查抛光模的面形情况是否合格，不合格的研磨至要求方可使用检查抛光模的面形情况是否合格，不合格的研
12、磨至要求方可使用 将抛光模在将抛光模在50605060温水中烫一下，在抛光模面上涂上抛光液，温水中烫一下，在抛光模面上涂上抛光液，覆盖在镜面上，用手推动几下，使之均匀。放下铁笔，开动机覆盖在镜面上，用手推动几下，使之均匀。放下铁笔，开动机床，开始抛光。床，开始抛光。抛光一段时间后，应检查表面质量和面形，若磨点、砂眼去除抛光一段时间后，应检查表面质量和面形，若磨点、砂眼去除均匀，则抛光应继续进行。若光圈过高，过低则随时调整有关均匀，则抛光应继续进行。若光圈过高，过低则随时调整有关工艺参数以控制光圈变化。工艺参数以控制光圈变化。当工件表面光圈合格后，然后洗净工件抛光面并擦干再涂保护漆，当工件表面光
13、圈合格后，然后洗净工件抛光面并擦干再涂保护漆，待保护漆烤干后即可下盘。冷却之后用汽油，酒精洗净工件即可。待保护漆烤干后即可下盘。冷却之后用汽油，酒精洗净工件即可。第18页，本讲稿共30页镀膜工艺镀膜工艺 镀膜工艺是用不同的材料在基片表面形成新表面的方法，镀膜方法有真空蒸发、真空溅射、化学还原、溶胶凝胶等 镀膜的作用：控制光线，保护光学零件表面第19页，本讲稿共30页镀膜的目的镀膜的目的美观减少反射增加光学系统的透射率提高影像的清晰度提高附加价值第20页，本讲稿共30页光学薄膜的种类光学薄膜的种类增透膜 降低光学零件表面对指定波段光线的反射，从而增加光学组件的透光率增反膜使指定波段的光线在膜层上
14、大部分接近全部反射回去，增加光学表面反射率分束膜将投射到膜层的光能量按照一定的比例反射和折射出去滤光膜保护膜导电膜第21页，本讲稿共30页光学薄膜在光学系统的作用光学薄膜在光学系统的作用提高光学效率，减少杂光实现光线的调整和再分配通过对波长的选择性使透过率提高第22页，本讲稿共30页膜层厚度的控制膜层厚度的控制目测法：根据不同厚度反射的光线亮度不一样判断镀膜的厚度光电法：光线照射到工件表面，反射和透射的光被传感器接收，转化为电信号，从而根据电信号判断厚度晶振法：监测晶振片的振动频率，根据厚度与频率的变化计算当前厚度第23页，本讲稿共30页镀膜工艺的过程镀膜工艺的过程一、开机前准备 检查水、电、
15、气。依次接通总水源、总气源、总电源。其中水压0.20.25MPa，水温20，电：总功率约50KW，220V/380V，50HZ。气：气压0.5Mpa。第24页，本讲稿共30页二、开机打开总电源开关(总电源信号灯亮）真空自动开机。扩散泵温度必须大于250（约预热1小时）。打开高压电源及高压开关，氧气阀打开，氧气总压力必须大于2MPa，氧气输出压力控制阀必须小于0.5MPa（一般在0.2MPa左右）。打开监控系统电源，打开坩埚电源。三、装工件达到装工件要求时，将工件按照要求放到镀膜室里面待镀膜第25页，本讲稿共30页四、抽真空以上步骤完成后，关上镀膜室门，进行抽真空工序五、烘烤当真空度达到低真空（
16、低真空信号灯亮，真空度为3.0E-0）方可开烘烤，同时真空镀必须高于10-2Pa。按下按钮烘烤1烘烤2烘烤3工转（工转的电压为1V，烘烤温度达到设定值320时.必须稳定10分钟。）六、轰击待烘烤完毕后，打开Ar源，实施轰击，进一步洗净工件表面第26页，本讲稿共30页七、预熔真空度达到高真空时，坩埚转换到手动打下控制开关自动手动。电子枪转换到手动打下控制开关EXTINT。打开外控选择按钮ACCFIL。融料时需注意事项：1、挡板是否在关闭状态。电子枪功率逐渐上升，要高于镀膜时的设定值。2、高功率时电子枪斑点不可在坩埚边上融料。3、高功率时电子枪斑点不可过小，融好后需在坩埚中心位置停留10秒。融完后
17、按下外控按钮OFF。电子枪转换到自动INTEXT，同时EMNSCAMPOS转换到自动。坩埚转换到自动手动自动。第27页，本讲稿共30页八、镀膜（满足以上条件及检查后方可进行以下步骤）按下监控按钮STOPRESETSTART蒸镀时须注意坩埚的转换是否与制程相对应，是否转换到为，电子枪的功率与斑点是否有浮动，及斑点位置是否在坩埚中心位置。同时要观察蒸镀时的速率、电流大小；氧气的流量。九、起件蒸镀完成后先关电子枪外控按钮OFF；工转电流调到0.5V进行2分钟烘烤，关烘烤1烘烤2烘烤3。工转调到0.5V。烘烤温度必须低于280方可开门，按取件进行泄气开室门，然后取出卡伞进行清洁、添加材料进行下次蒸镀，从打开室门到关门时间为5分钟左右。第28页，本讲稿共30页十、关机先清洁蒸镀室，关室门抽真空（手动关门），蒸镀室在停机状态下保持低真空状态。按真空（低阀信号灯亮）自动冷泵（扩散泵降温约1.5小时）。关坩埚电源、监控系统、关电子枪高压电源、氧气阀。当真空系统自动关闭后关掉总电源、总水源、总气源。第29页，本讲稿共30页第30页，本讲稿共30页