河南工业职业技术学院毕业论文河南工业职业技术学院
毕业论文
论文题目：光学零件铣磨
题目光学零件铣磨
班级 0803
专业精密机械技术
学生姓名邢艳磊
指导教师贺老师
日期 ____2011年 5 月___19_日__
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前言
粗磨：将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序。粗磨的方式，根据生产批量和加工条件的不同，可以选择散粒磨料手工操作，也可以采用固着的金刚石磨具，在铣磨机上进行自动或半自动的机械加工。后者具有加工周期短，机械化程度高，磨具磨损低，加工质量稳定等优点。因此，金刚石磨具的铣削加工已逐渐代替散粒磨料的粗磨。
第一章研磨的本质
1.1散粒磨料的研磨
散粒磨料研磨，是指用磨料加水配成的悬浮液对玻璃进行研磨加工。
散粒磨料研磨加工的示意图见下图所示。
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分布在磨盘1和工件2之间的磨料颗粒3，借助磨盘的法向力和磨盘与工件的相对运动，首先使玻璃表面形成交错的裂纹，其裂纹角大约是900^-1500，然后磨料继续滚动，再加上水渗入裂纹的水解作用，就加剧了玻璃的破碎，由于切向冲击力的作用，磨料将玻璃进行微量破碎，形成破坏层叮，它由凸凹层k和裂纹层组成。凸凹层的高度大约是磨粒平均尺寸的1/4^-1/3，裂纹层二的深度比凸凹层k约大1一3倍。
下面分析研磨过程中受力情况。在图4-1 （a）中，磨料在某一瞬间，上端顶在磨具上，下端作用在玻璃上，R力的作用线为aa。作用力R分解成水平力F X和垂直力F Y在图4-1 （b）中，磨粒给予玻璃的力F.的作用方向与相对速度Y，一，的方向垂直，因此不可能为磨掉玻璃而作功，但是F.力能保证磨具、磨粒和玻璃之间的接触，并会引起玻璃表面出现裂纹和磨具的弹性变形。
磨粒给玻璃的作用力的分力F;的方向与玻璃宏观表面相切，并与和对速度VE的方向相反。分力F T能引起玻
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璃表面凸凹层的顶部被磨掉及磨具表面的磨损。另外，每个磨粒所受的F，力和F.力构成两个力偶，其合力偶使磨粒滚动，这时产生的冲击力，不仅使玻璃表层被去除，而且大颗粒磨粒可能被破碎，于是。又有另外的磨粒重复上述过程。如图4 -2所示。
在图4 -2中，磨料在滚动过程中，由于冲击作用，玻璃表面的凸出部分被敲掉，这时则会引起磨粒的滑功或磨粒处于大的凹陷处而不起作用。在研磨过程中，仅有15%的磨粒在起研磨玻璃的作用，其余的磨粒不参与有效研磨，它们一可能被水冲走，或者互相磨碎，最后与玻璃碎屑混在一起被水冲走。
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在研磨过程中，玻璃表面产生划痕的原因主要有两点：其一，有个别的磨粒长时间粘固在磨具上，相当一把刀在玻璃表面滑动，则会产生划痕，其二，若有以上的磨粒尺寸，大于基本尺寸的3倍时，它们在玻璃表面滑动或滚动留下的痕迹很深，不易被正常尺寸的磨粒去掉。通常磨粒的最大尺寸与最小尺寸的比为一般研磨表面的凸凹层厚度与磨粒尺寸有关，所以磨粒俞小，表面粗糙度愈小。
研磨过程的化学作用，主要是水参与了玻璃表层的水解反应，在裂纹缝隙中形成硅酸凝胶膜，硅酸凝胶膜的体积膨胀，使玻璃裂缝加深变宽，促进了玻璃碎屑的脱落。
由此可见，研磨的过程主要是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面破坏的过程。水解作用虽然起一定的作用，但这是次要的。
1.2、固着磨料的研磨
铣削加工，是采用固着磨料的金刚石磨具研磨玻璃，它与金属的加工很相似。在磨具表面上固着的金刚石颗
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粒，具有锋利的棱角，就象用扁铲C子）要削铸钞、那样，又象车刀进行切肖d加工。如图4一3所示。
在铣削加工中，磨具和工件的相对运动产生的切削力R可分解成水平分力F，和垂直分力F-。在垂直分力F,的作用下，磨粒进入玻璃的探处破坏玻璃，形成互相交错的锥形裂纹，裂纹角度大约为1550，它的大小不随玻璃牌号和磨料种类而改变。裂纹角的宽度比磨粒宽度大，当金刚石棱尖深入玻瑞时，将玻瑰劈出碎片而脱落。玻璃破碎情况如下图所示。
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磨具的主要运动是旋转运动，但还存在工件与磨具的振动位移，致使划痕边缘不整齐，并且方向紊乱。由于玻璃是典型的脆性材料，因此，磨具磨削的结果使玻璃表面出现起伏的凸凹层h0加工产生的破坏层n，是由凸凹层k 和裂纹层。构成。磨具给予玻璃的水平分力‘与加工表面平行，它与玻璃相对磨具的速度Y F、方向成180。角。F。实际上是切削力，因此，切削玻璃和产生热量所消耗的功与F。大小成正比。
在铣削过程中，玻璃表面和结合剂基体之间有一定间隙，以保证充分供应冷却液，并避免结合剂与玻璃产生有害的摩擦。磨粒与玻璃相互作用的部分，不超过磨粒最大
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尺寸的三分之一。
随着磨具使用时间的增加，固着磨粒变钝，切削力增加，磨粒从结合剂中脱落，相邻的新颗粒开始起作用，这样的研磨过程反复继续下去，使玻璃表层不断被去除。
在光学工艺中，采用固着的金刚石磨具加工玻璃，是提高生产效率最有效的加工方法。
用固着磨料研磨玻璃效率高的原因是固着的磨粒象无数把车刀，在玻璃加工表面留下相互文叉的、不间断的划痕。
固着磨粒只作用于玻璃表面，直到表面破坏，而不参于它们之间的互相磨碎。
磨具的工作压力，仅仅作用于突出的为数不多的颗粒上，因此磨粒受力很大。
切削速度很高，达到磨粒尺寸不均匀对研磨影响不
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大，因为参加有效研磨的只是从结合剂中突出的颗粒棱尖部分。
冷却液充分供给，可以及时将玻璃碎屑和热量带走。
在采用较大粒度的磨料时，可用小的进给量，则表面上会形成小的微观不平度。
因此，对于同样粒度的磨料，采用散粒研磨和铣，'}"}a'其表面质量不一样，铣磨比散粒研磨的砂面要细。当磨轮粒度为6O#-8O#时，其铣磨表面的凸凹层为27到53，相当散粒磨料研磨的砂面。
由于固着磨料加工具有效率高等一系列优点，再加上人造金刚石的普及，因此，金钢石固着磨具不仅用于研磨捕助表面和玻瑞的粗加工，而且广泛用于高速精磨中，并开蛤试毯用固着磨料抛光玻璃。
第二章铣磨加工原理
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在铣磨机上，采用金刚石磨具成型加工玻璃的工序，称作粗磨的铣削加工，又称范成法加工。所谓范成法是利用磨轮刃口轨迹包络画成形球面的方法。其原理是英国人于192。年首先提出的。烧结金刚石磨具是内文（P, Neren）发明的。 1922年他就开始制造这种磨具。但当时在玻璃加工中并没有得到实际应用。直到五十年代，国外出现铣磨机，并且随着人造金刚石的大量生产和烧结磨具性能的改善，铣削加工方法才开始用于光学玻璃的粗磨加工。我国是六十年代中期才开始从国外引进这项工艺的。现在，使用散粒磨料的手工操作方法已被金刚石磨具铣削加工所取代，基本上实现了粗磨机械化。无论是加工效率。还是加工精度，后者要比前者高得多。
2.1球面铣削原理
球面铣削加工原理如图4-5所示。金刚石磨轮刃口通过工件顶点，磨轮轴线和工件轴
线相变于O点，并且两轴夹角为α,磨具绕自身轴高速旋转，工件绕白身轴低速转动，这种
达动轨迹的包络面就形成球面。
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铣削加工的磨具中径一般为铣磨透镜直径的四分之三。当透镜表面特别陡峭时，例如，准加工超半球的工件时，对磨头中径的要求很严格，而球面曲率半径较大或加工平面零件
时，对磨具中径要求相对地说来就不那么严格。只要超过透镜直径的一半就可以了。
球面半径的大小与两轴的夹角有关。当磨具选定后，中径D m和端面圆弧半径r a定值。调节不同的α角，即可加工不同曲率半径R的球面。其左与α的关系式如下:
№
2.2、平面铣磨原理
平面铣麽加工的目的，是获得具有二定平面度或平行度要求的平面零件。
平面零件实际上是曲率半径为无穷大的球面零件。按球面铣削原理公式(4 -2 )，当a二0.
即工件轴与磨轮轴平行，并且处于同一平面内时，r为无穷大，则斜截圆在工件表面上的轨T,;是
一个平面。因此，球面铣磨机可以铣磨平面零件。在生产中，很多光学厂是采用大型球面铣
磨札如在QM300和RF2等球面铣磨机上加工平面或雄镜。
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目前国内已有专供加工平面零件的镜磨机，如PM500大型平面铣磨机，加工的直径范围为5,（）。Ommo铣磨原理如图4一9所示。工件绕自身轴转动，起进给作用。磨轮绕高速轴旋转桃瘩工件，同时磨轮又沿轴向进刀，达到演海咭。}I4工件的日的。
平行平面铣磨原理如图所示。两个筒形金刚石磨轮鼠时铣磨两个平行平面。磨轮绕自身抽线旋转，义沿轴向进刀。工件在工作食的娜魏一卜进行纵向送进或返回，国产型就是专用于铣磨平行平面的铣磨机，它的加工范围是，厚度为5到100mm，长度为250mm。
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2.3、铣槽及磨圆弧原理
有些光学零件，如棱镜和平面镜等，为了便于安装固定或减轻重量等原因，往往需要进行洗槽、磨圆弧或其它成型表面的加工等。由于粗磨机械化加工工艺的发展，目前，对这类零件的加工也多采用金刚石磨具，代替手工研磨。
图4 -11所示，是采用成型金刚石磨轮饰圆弧面。
图4 -12析示，是采用平形(P型)砂轮加工棱镜的圆弧面。
图4 -13所示是采用柱形金刚石磨轮铣槽。
第三章磨料、弹性夹头和金刚石磨轮的选择
3.1磨料
(一)种美
研磨光学玻璃所用的磨料有天翩料似靡料两大类。一主黝天然磨料.有金刚石(C) ,
刚玉(AIZO$)和金刚砂(主要成分也是氧化铝，但含量低}so)等。常用的人造磨料有人
造金刚石，人造厕玉，人造碳化硅(SiC)和碳化翩(BBC)等.
在粗磨中。使用最多、效率最高的磨料是碳化硅(俗称金·刚砂)。其莫氏硬度为9,5 ^-9.75a
精磨中最常用的磨料是刚玉，莫氏硬度为9，尤其是人造刚玉，价格便宜，便用广泛。
金刚石的硬嫂最高，莫氏硬度为1Q，它多以一固着磨具的形式用于研磨和其它工序中。
碳化硼的硬度仅次于金附石，它适用于精磨.r
(二)粗度
磨料的粒度是以颗粒的大小分类的。我国的磨料粒度号规定:对用筛选法获得的
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磨料，粒度号用一英寸长度上有多少个筛孔数来命名的。如60'粒度是指一英寸长度上有60个孔，
依次类准。
而用“Wxx”表示的微粉粒度，是用水选法分级的，其粒度号表示磨料的实际尺寸，如W20,示该号微粉卞要组成的颗度上限尺寸为20um.
3.2、磨具
日前，在粗磨工序中，通常采用的磨具有两种。一种是普通磨料制成的砂轮，另一种是用结合剂固着金刚石磨具。由于金刚石磨具使用寿命长，生产效率高，它已成为粗磨机械化加工的主要工具。因此，深入了解、正确选择、合理使用金刚石磨异。对提高生产效率和改善加工质量具有重要意义。(一)金刚石磨具的结构
金刚石磨具通常是由金刚石层、过渡层和基体三部分构成，如图4 -I4所示
1.金刚石层
它是金刚石磨具的工作部分，由金刚石硕粒和结合剂缉成。因为金刚石是一种稀有吊贵的材料，所以金刚石磨具只在金刚石层内含有金刚石。金刚石层的厚度，主要根据工件的磨削余量和磨削深度而定，粗磨铣磨机
上用的磨轮，金刚石层厚度一般在2-..3mm左右。
2.过渡层
只含有结合剂，对金刚石层和基休之间起着连接固结作用。过渡层厚一般为1 到2mm.
3.基体
用于承载金刚石层和过渡层，并在磨具使用时，牢固地将其固定在机床磨头轴上。一般金属结合剂的锯片和磨轮选用钢作基体，树脂结合剂磨轮选用铝、铜或电木等作基体。
3.3金刚石磨轮的选择
金刚石磨具特性标志示有粒度、硬度、浓度、结合剂种类和磨具形状尺寸等。金刚石磨具的特性标志及书写顺序如下:
金刚石磨具的特性由下述参数表示。金刚石种类有天然的和人造的，（分别用JT 和JR表
⑴磨料:代号为JT,JR-1, JR-2, JR-3,
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⑵粒度:常用80'-w5
⑶硬度:常用Z(中)，ZY(中硬)，Y}硬)，
⑷浓度:常用25%,50%,70%，100%，
⑸结合剂:树脂结合剂(S)，青铜结合剂(Q)，陶瓷结合剂(A)，电镀结合剂(D)，
⑹形状:平行轮(P) ,薄片轮(PB)，杯形轮(B)，碗形一号轮(BW1,) ,碗形二号轮(BW2) ,碟形一号轮(D1），碟形二号轮(D2)单面凹轮PDA)，双面凹轮(PS A)，筒形轮(NP, NH)，切割轮(PBG)等，
(7)外径:D
(8)厚度:代号H
(9)孔径:代号d
(10)金刚石层环厚:代号b
(11)金刚石层层厚;代号h
(12)金刚石角度:代号a
1，粒度
金刚石磨具的粒度对磨削效率和表面粗糙度的影响正好相反，粒度越细，工件表面粗糙粒度愈小，则效率越低。粒度对表面粗糙度的影响近似成直线关系。选择粒度的原则是:在保证工件粗糙度要求的前提下，尽可能采用粒度粗的磨轮加工，以提高磨削效率。
但是，在浓度一定的情况下，粒度越大，粒数越小，每个颗粒上受到的压力加大，则造成磨具磨耗增大、铣磨用的磨具粒度，范围180到280.
2.硬度磨轮的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。磨粒易脱落则磨具软，反之则硬。
磨轮硬度的选择，对磨削效率、加工质量和磨具寿命影响很大。若磨具硬度过高，则结合剂把己经磨钝而失去磨削能力的磨粒牢牢把持住而不让其脱落，这样会造成磨具与工件之间摩擦力增大，发热量大，严重时会使零件炸裂。同时，硬度过高将大大降低磨削效率和表面质量。相就会掉下来，这样不但会影响效率，而且还造成磨具不应有的损耗。
磨具硬度等级由软到硬分为超软(CR)，软(R)，中软((ZR)，中(Z)，中硬(ZY)，硬(Y)和超硬(CY)。
玻璃材料较软时，磨轮硬度可选择硬些，工件加工面积大，磨具硬度可选软些。
3.浓度金刚石磨具的浓度，是指在磨具金刚石层内每立方厘米的体积内_含有金刚石的重量。规定每立方厘米中含有
4.4克拉金刚石作为10000浓度。“克拉”是金刚石重量的计量单位，1克拉二0. 2go浓度为50}，其金刚石含量为2. 2克拉/c m3。
若浓度过高，结合剂相对减少，这样对金刚石颗粒的把持力减弱，使磨粒有过早脱落的可能，不能充分发挥磨料的磨削作用。若浓度过低，使磨轮表面金刚石颗粒减少，作用在每顺磨粒上的切削力相应增大，也有促使磨粒过早脱落的可能。
b.弹性夹头的选择
第四章生产过程
1.按零件的曲率半径，计算机床（零件）到轴线和磨轮轴线到夹角；
2.按计算角度，粗条轴线与机床的夹角；
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3.在机床主轴上庄家零件，启动机床试模，试模后零件到曲率半径与要求不一致时，再调整角（角减少，
零件曲率半径增大；叫增大，零件到曲率半径减小），直至曲率半径达到要求。
4.试模中会出现内外凸包现象，这是由于磨轮刃口到中心与零件表面到中心不重合导致的。重新调整时，
应按清晰的螺纹状磨销痕迹判断调整方向，调整量为凸包直径到一半，然后继续试模，直至凸包基本消
失；
5.调整角后，如果所铣表面不规则，可调整磨轮中线的高低使机床主轴与磨轮处于同一平面内；
6..最后调整零件到磨削量（即从起始铣磨表面到光刀表面的距离），以保证零件到中心厚度及厚度公差的要
求（磨削量一般为正负0.05毫米）
7.完成上述3.4.5.6.项调整工作后，将正式加工到零件放入弹性夹具内，应牢固加紧，安装不能偏心，冷却
液要洁净，供应充分；
8.经常抽检零件到表面质量。曲率半径和厚度尺寸，以便发现问题及时修正；
第五章分析工作
铣麽球而产生的表而疵开J常见的有:菊花纹(细密振纹)，宽疏菊花纹，麻点，差贴图有缺u(或中间环带脱空)和球面偏心等。如图4 -18所示。
5.1菊花纹和宽疏菊花纹
(一)菊花纹(细密振纹)
菊花纹产生的原因比较复杂，主要是磨头误差和震动影响造成的。此外，磨头预紧力的大小对菊花纹也有一定影响。
实践表明，当铣磨的透镜产生振纹时，检修磨头，使之恢复精度要求，则能有效地减少菊花纹。因此对于高速转动的磨头，必须具有较好的动平衡，特别是皮带传动的磨头，马达及皮带轮的平衡也要加以重视。’磨头预紧力对菊花纹的影响表现在：如果压紧力小，那就会在光刀过程中，因磨削力减小而引起磨头振动增大，从而声生较密的细密振纹。
为了判断菊花纹的产生是香与预紧力有关，’可以将光刀过的零件表面与未光刀的零件表面进行比较，如果后者的粗糙度比前者大。则可初步判断磨头的预紧力较小，这时应增大预紧力，直到显著减轻细密振纹为止。
(二)宽硫菊花纹
铣麽透镜表面，郁寸出现宽疏菊花纹，其产生的主要原因是工件主轴的轴向窜动。主轴在每转一转的过程中，虽然总的轴向窜动在0.005mm以内，但都有数次小的轴向窜动见图。这种小窜动的次数，正好与宽菊花瓣的数目相同，瓣纹的高低不平也与工件主轴的微量轴向窜动的振幅相近。因此，当工件表而产生宽疏菊花纹时，可在其它因素不变
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的条件下，改变主轴转速、如果所磨出的透镜宽琉花纹数目仍然不变，则可以确定产生宽疏菊花纹的原因是工件主轴的轴向窜动。这时将主轴检修。消除上述微量小窜动之后，宽疏花纹也随之消除。
上述两种菊花纹在外观上比较明显，一般容易引起重视。对于严重的菊花纹路是应该设法加以解决的，但是要完全消除它却是不可能的，也是没有必要的。通过对国内外几种铣磨机铣磨的透境表面进行测试表明；菊花纹路的高低不平度小于O.Olmm，对于精磨影响不大。精磨所花费的时间主要是用来消除麻点。菊花纹的允许值究竟多大合适，是当前铣磨工艺中值得探讨的问题之一。
（三）、麻点试验表明，
磨轮线速度选择不当，进刀速度与工件转速配合不好是形成麻点的主要因素。
在铣削加工中，磨轮基体上固结许多金刚石小颗粒，它相当于无数小金刚石钻在划玻璃，致使玻璃表面形成许多细密的破裂层。如果工件转速过高，特别是进刀速度过快时，磨轮的洗刘速度跟不上，也就是说前面该铣磨的玻璃还没去除，后面的玻璃又挤上来，致使金刚石磨轮过重地压在玻璃表面，引起挤压破裂，从而形成麻点。
当磨头转速为1400r/min‘时，选择磨轮线速度为20^-30m/s，这样就能比较充分地发挥金刚右磨轮对玻璃的磨削作用，此时工件表而的光洁度比较高。
此外，冷却液冲喷的位置，应该对准磨轮铣削玻璃的按触部位；这样可以及时冲洗磨下来的玻璃屑，保持金刚石磨轮刃口的锋利。否则，玻璃屑糊在工件表面及磨轮刃口上，不但影响铣磨效率，而且容易形成麻点。
三、几何形状的疵病
(一)擦贴环带有缺口
铣磨透镜时检查工件的几何形状通常采用三种方法，一种是样板法，即用金属样板卡工件被加工表面，观察两者曲率的吻合程度，这样方法精度不高，第二种方法是用简易球w仪测量矢高，检查被加工表面的曲率半径，这种方法不能检查零件表面形状的局部误差；第三种方法是擦贴法，即将贴置模表而涂上一层极薄的黄油，然后将工件表面与其对擦，观察工件表面与磨具的接触情况，一般要求工件外圆要均匀擦粘，并且环带要圆，其擦贴度约为。如图4 -26所示。这种检查方法精度较高。
用擦贴法检查零件表面时，有时会出现擦贴环带有缺口（图4-18（d）所示），这说明加工表面有局部凹陷。产生原因大致有：
光刀时间不够铣磨时是螺旋形进刀，光刀的作用在于将螺旋形进刀所产生的痕迹铣去。一般情况所采用的光刀时间为工件转一周多所需的时间。
密封垫圈过厚在铣磨工序中，常采用真空吸装夹，要求在零件与夹具之间垫密封圈。如果橡皮圈过厚，在铣磨进刀过程中，作用在工件上的轴向力会引起密封圈严重不均匀压缩，导致工件的偏斜，如图} -21所示。
在光7J时抽向力减小，橡皮圈在弹力作用下又恢复到原来的位置，这样作用的结果势必造成零件表面有局部
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四陷，即擦贴环带有缺口。建议采用厚度为0. 5mm的耐油l橡皮作密封圈。
真空吸夹口与工件外径的间隙不能过大，过大的问隙容易引起零件的偏斜，从而也会造成擦贴环带有缺口，一般建议这个间隙为0. lmm。
二）擦贴环带脱空用擦贴法检查工件时，还会出现擦贴环带脱空现象，即工件边缘及顶部与精磨磨具擦贴，而其余部分不擦贴（见图4 -18（e）），这说明零件表面不是球面。产生这种疵病的原因是机床工件主轴轴线与磨头轴线不相交。从球面范成法铣磨原理可知，抽线相交是形成球面的必要条件。
目前，在铣磨机的设计中，一般两轴线不相交的允差为实践证明，此误差控制在0. 03mm以内，擦贴环带脱空的现象不明显。
三）球面偏心在铣磨中，对球而的偏心量也有一定的要求。过大的偏心量将增大磨边的磨削量，甚至造成零件的报废。造成球面偏心的重要原因是夹具定位面的偏心。因此在夹具制造中，要特别注意夹具定位面d 与口径刀对工件回转轴线的同心度。如图4 -22所示。
铣磨过程；
9.按零件的曲率半径，计算机床（零件）到轴线和磨轮轴线到夹角；
10.按计算角度，粗条轴线与机床的夹角；
11.在机床主轴上庄家零件，启动机床试模，试模后零件到曲率半径与要求不一致时，再调整角（角减少，
零件曲率半径增大；叫增大，零件到曲率半径减小），直至曲率半径达到要求。
12.试模中会出现内外凸包现象，这是由于磨轮刃口到中心与零件表面到中心不重合导致的。重新调整时，
应按清晰的螺纹状磨销痕迹判断调整方向，调整量为凸包直径到一半，然后继续试模，直至凸包基本消失；
13.调整角后，如果所铣表面不规则，可调整磨轮中线的高低使机床主轴与磨轮处于同一平面内；
14..最后调整零件到磨削量（即从起始铣磨表面到光刀表面的距离），以保证零件到中心厚度及厚度公差的要
求（磨削量一般为正负0.05毫米）
15.完成上述3.4.5.6.项调整工作后，将正式加工到零件放入弹性夹具内，应牢固加紧，安装不能偏心，冷却
液要洁净，供应充分；
16.经常抽检零件到表面质量。曲率半径和厚度尺寸，以便发现问题及时修正；
参考文献及附录
线量的术语、符号
符号术语说明
R、r 曲率半径
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Xr 矢高
L、l 物方截距自顶点到入射光线于光轴焦点的距离、L’、l’像方截距自顶点到出射光线于光轴焦点的距离、l 物距自光学系统物方主点到轴上物点的距离
l’像距自光学系统像方主点到轴上像点的距离
物方顶焦点自光学系统第一面顶点到系统物方焦点的距l
F
离
’像方顶焦点自光学系统最后一面顶点到系统像方焦点的l
F
距离
f 物方焦距自光学系统物主点到系统物方焦点的距离
f’像方焦距自光学系统像方主点到系统像方焦点的距离x 焦物距自光学系统物方焦点到轴上物点的距离
x’像物距自光学系统像方焦点到轴上像点的距离
y 物高
h 入射高自光轴到光线入射点的距离
△光学间距自前一系统像方焦点到后一系统物方焦点的
距离
d 顶点间距前一折射面顶点到相邻后一面定点间的距离
主点间距自前一系统像方主点到后一系统物方主点的
d、d
H
距离
角度的术语、符号
符号术语说明
I、i 入射角入射光线与法线间的夹角
I’、I’折（反）射角折（反）射光和法线间的夹角
符号术语说明
球心角光轴与法线间的夹角
U、u 物方倾斜角光轴与入射光线间的夹角
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u’、U’像方倾斜角光轴与出射光线间的夹角
物方孔径角轴上物点入射光束的最大锥顶角
2U
max
像方孔径角轴上像点出射光束的最大锥顶角
2U’
max
2w 物方视场角边缘物点的主光线和光轴夹角的两倍
2w’像方视场角边缘像点的主光线和光轴夹角的两倍
偏向角折射棱镜使光线偏离原方向的角度
ɑ折射棱角两相邻折射面间的夹角
光学零件的技术要求常用术语
符号术语说明
N 光圈数被检光学表面与其参照光学表面曲率半
径有偏差时所产生的干涉圈数
⊿N 光圈局部误差被检光学表面与其参照光学表面产生的
干涉条纹的不规则程度
⊿R 标准样板精度标准样板的曲率半径的名义值与实际值
的偏差
B 光学零件表面疵病光学零件表面疵病系指麻点、破边、擦痕、
开口气泡及破点
q 光学零件气泡度光学零件在一定范围内含有气泡的个数
和大小
c 透镜偏心差透镜的外圆中心轴和光轴的偏离程度
（三）毕业论文成绩评定表
专业班级姓名
论文
题目
光学冷加工毕业
河南工业职业技术学院Henan Polytechnic Institute 毕业设计 题目光学零件铣磨 系别光电工程系 专业精密机械技术 班级精密0901 姓名田俊 学号150090106 指导教师黄长春 日期2011年10月10
摘要 铣磨机的使用大大提高了粗磨整平工艺的机械化程度。但由于机床本身的精度以及磨轮、磨削量、进给量、冷却液等多方面因素的影响,粗磨光学零件之光洁度一般只能达到220~#～240~#砂面。国内粗磨平面一般采用的磨轮粒度均在JR60~#～100~#之间,其浓度为100%。粗磨完工所要求的零件表面光洁度等级一般为▽6。从我国粗磨平面的特点来看,一般要去除较大的加工余量,单面余量多在2～3毫米之间,有的零件磨削第一面时其余量竟达5毫米以上。这势必要求金刚石磨轮具有良好的磨削性能,也就是磨轮应选用青铜结合剂且粒度应较粗。实践证明,粒度在80~#～100~#的磨轮由于其磨削力小,用于PM5 关键词：光学零件铣磨机, 表面光洁度等级, 线速度 ,真空吸盘, 整平工艺, 调速机构 ,粗磨 ,金刚石磨轮 ,粒度
ABSTRACT Milling mill use has greatly increased the degree of mechanization of kibble leveling process. However, due to the accuracy of the machine itself, as well as grinding wheels, grinding amount, feed rate, coolant, and many other factors affect the roughing the optical parts of finish is generally only reach 220 to # 240 to # sand surface. Domestic kibble plane generally use the granularity of the grinding wheel between the JR60 ~ # ~ 100 ~ #, the concentration of 100%. Kibble completion requirements of the parts surface finish level generally ▽ 6. View from the our kibble plane features, generally to remove a larger allowance, single-sided margin of more than 2 to 3 mm, and some parts grinding the first side when the rest of the amount as high as more than 5 mm . This will require that the diamond grinding wheel with a good grinding performance, is the grinding wheel should be used bronze binder and coarse granularity should. Practice has proved that the particle size in the 80 ~ # 100 to # of the grinding wheel due to its small grinding force for PM5 Keywords: optical, parts milling, mill surface finish grade line, speed vacuum consolidation process, level governor
一、选择题 1．QK 是什么牌号的玻璃（） A ．重火石玻璃 B ．轻冕玻璃 C ．重冕玻璃 D ．轻火石玻璃 2．下列氧化物哪种是玻璃网络体氧化物（） A ．PbO B ．BaO C ．CaO D ．SiO2 3．石英玻璃的透过光谱范围是下列的哪一个（） A ．μm ～μm B ．μm ～μm C ．μm ～μm D ．μm ～μm 4.关于光学玻璃的光学均匀性定义，下列哪种说法正确（） A ．两块玻璃中折射率的差值 B ．两块玻璃中折射率的变化的不均匀程度 C ．同一块玻璃中各部分折射率变化的不均匀程度 D ．同一块玻璃中各部分应力的不均匀程度 5．晶体按用途分几类（） 类 B ．2类C ．3类种 D ．4类 6.指出最常用的一种热固型光学塑料（） A ．PMMA B ．P C C ．PS D ．CR-39 7．在光学零件图中，对零件要求一栏内的N 代表什么意义（） A ．零件数量 B ．光圈数量 C ．光学表面数 D ．局部光圈数 8.在光学零件图中，△R 代表什么意义（） A.曲率半径误差 B.光圈误差 C.样板精度等级 D.中心偏差 9.对望远物镜的中心偏差要求为（） A.0.01～0.02mm 0.03mm 0.04mm ～0.04mm 10.热压成型毛坯退火的目的（） A.消除内应力 B.消除光学常数的不均匀性 C.消除内应力和各部分光学不均匀性 D.消除应力双折射 11.球面金刚石精磨磨具理想磨耗规律的数学表式为（） A ．i h h tg θ?=?? B.sin i h h θ?=?? C. cos i h h θ?=?? D.i h h ctg θ?=?? 12.金刚石磨具不包括以下那部分（） A.金刚石层 B.过渡层 C.基体 D.冷却液 13.国内精磨片结合剂特性参数常采用（） A 青铜结合剂 B.树脂结合剂 C.钢结合剂 D.陶瓷结合剂 14．金刚石精磨片的浓度，在国内常选的范围为（） A ．20％～40％ B ．40％～60％ C ．30％～50％ ％～50％ 15．关于光学玻璃抛光机理有几种代表性学说（） A ．l 种 B ．2种 C ．3种 D ．4种 16.高速抛光液的PH 值最佳控制范围为（） 5.57.0PH PH ～. 7.08.0PH PH : C. 6.08.0PH PH : D. 3.0 5.0PH PH : 17．下列哪种氧化物可用作抛粉使用（） A.2Na O B.2CeO C.CaO D.BaO 18.从粗磨、精磨到抛光三道工序中，凹球面的曲率半径变化趋势是下列的哪一种（）
光学零件加工技术 邬建生 二 00 四年元月（整理） 目录 一、统研磨抛光与高速研磨抛光特点 二、准球心法和传统法比较 三、切削工序的要求 四、粗磨工序的要求 五、如何保持粗磨皿表曲率半径的精度 六、修磨皿的技巧 七、影响抛光的因素 八、抛光剂（研磨粉）的影响 九、研磨皮及选择十、传统加工要求十一、计算公式十二、光圈识别与修整措施十三、机床的选择十四、机床的调整十五、超声清洗原理十六、品质异常分析步骤十七、工艺规程的设计 光学零件的加工，分为热加工、冷加工和特种加工，热加工目前多采用于光学零件的坯料备制； 冷加工是以散粒磨料或固着磨料进行锯切、粗磨、精磨、抛光和定心磨边。 特种加工仅改变抛光表面的性能，而不改变光学零件的形状和尺寸，它包括镀膜、刻度、照相和胶合等。冷加工各工序的主要任务是： 粗磨（切削）工序：是使零件具有基本准确的几何形状和尺寸。精磨（粗磨）工序：是使零件加工到规定的尺寸和要求，作好抛光准备。抛光（精磨）工序：是使零件表面光亮并达到要求的光学精度。定心工序：是相对于光轴加工透镜的外圆。 胶合工序：是将不同的光学零件胶合在一起，使其达到光轴重合或按一定方向转折。 球面光学零件现行加工技术三大基本工序为： 1、范成法原理的铣磨（切削）
2、压力转移原理的高速粗磨 3、压力转移原理的高速抛光。 范成法原理的铣磨（切削），虽然加工效率较高，但其影响误差的因素较多，达到较高精度和较粗糙度较困难。压力转移原理的准球心高速粗磨和高速抛光，零件受力较均匀，加工效率也较高，但必须预先准确修整磨（模）具的面形，才能保证零件的面形精度。准确修整面形精度需要操作者的经验和技巧，而且需反复修整。 一、传统研磨与高速研磨特点 1. 传统研磨 传统研磨也叫古典研磨，它是一种历史悠久的加工方法 其主要特点是： （1）采用普通研磨机床或手工操作； （2）要求人员技术水平较高； （3）研磨材料多采用散砂（研磨砂）抛光沥青 （4）抛光剂是用氧化铈或氧化铁； （5）压力用加荷重方法实现虽然这种方法效率低 , 但加工精度较高所以，目前仍被采用。 2. 高速研磨抛光一般是指准球心法（或称弧线摆动法）。其主要特点是： （1）采用高速、高压和更有效的利用抛光模，大大提高了抛光效率 （2 ）压力头围绕球心做弧线摆动，工作压力始终指向球心，也是靠球模成型的。 3. 范成法 准球心法对机床的精度要求较低 , 加工方法和传统法相近，易于实现，用的较广；范成法对机床精度及调整要求较高，目前很少采用。 二、准球心法和传统法较 1. 准球心法
光学冷加工工艺和设备现状及其发展 张曾扬 ▲历史的回顾 我国光学仪器的加工技术，虽然有较长历史但形成批量生产并具有完整的工艺是在新中国成立后。 光学冷加工工艺在解放前虽然已有所采用，但缺乏完整性。解放后经过光学行业各方面人士及职工的努力，方逐步形成了较完善的加工方法。 五十年代初期，光学行业的设备陈旧，工艺落后。进入第一个五年计划后，加工工艺主要是采用“苏联”的工艺，设备也是由苏联引的和按“苏联”图纸制造的专用设备，二十世纪六十年代初期，国内个别厂家由德国引进了先进设备（如铣磨机和光学对中心磨边机），受到这些设备的启示，国内在六十年代中期开始工艺科研和研制新设备。首先进行的是研究粗磨机机械化和设计粗磨机，由于设备和工艺的改进，加工效率有很大的提高，但是后来受政治形势的影响，光学工艺的革新受到冲击，刚见成效的工艺革新，就此停止。二十世纪七十年代中期，对光学冷加工技术改造和技术革新提出了“四化”目标，即毛坯型料化、粗磨机械化、精磨高速化、定心磨边自动化。经过努力，这些目标全部在二十世纪八十年代初基本实现了。光学工业实现了光学冷加工“四化”，为军转民生产光学仪器奠定了有力基础。二十世纪八十年代针对当时民用光学仪器生产，又提出了光学零件制造的新四化，即抛光高速化，清洗超声化，辅
助工序机械化和辅料商品化。“新四化”，虽然受到了管理体制改变的影响，在研制设备和进行工艺科研的时间和深度不够理想，但全部实现了。 二十世纪八十年代重点是对光学加工机理和工艺因素的研究和探讨，通过科研人员和课题组的努力，均取得了理想的科研成果。在光学零件的定摆磨削和光学零件加工中不同牌号玻璃与不同结合剂的丸片之间的合理匹配都在光学加工方面有了突破，引起光学界的重视。这些科研的成果对光学加工工业起了重要作用，为了我们进一步提高光学加工的科研水平，奠定了雄厚的基础，为新的创新开辟了道路。 二十世纪八十年代是我们光学技术和工艺科研硕果累累的时期。不但在光学加工的基础理论方面，而在加工设备，加工工艺，加工模具，以及辅料等方面都取得了可喜成果。如光学加工机理，光学零件加工工艺因素，光敏胶，PH值稳定剂，光学导电膜，易腐蚀玻璃保护膜；PJM-320平面精磨机，QJM220球面精磨机，QJP-100与QJP-40光学中球面与小球面精磨抛光机；光学零件复制法；光学零件超声清洗代替清擦，光学零件真空吹塑包装以及自聚焦透镜制造等等，真是不胜枚举。这些科研成果，不但通过了部级鉴定，而且均获得子部级奖励或国家发明将。 进入九十年代后，在中国光学行业有了更大的进展，这是由于光学产品出口，光学工艺也随着有了更大的改变和进展。我们采用了几十年的成盘加工工艺受到了冲击，而单件光学加工在光学批量
我国光学加工技术的发展历史 发布日期:2008-03-05 我也要投稿!作者:网络阅读:[ 字体选择：大中 小 ] 我国光学仪器的加工技术，虽然有较长历史但形成批量生产并具有完整的工艺是在新中国成立后。光学冷加工工艺在解放前虽然已有所采用，但缺乏完整性。解放后经过光学行业各方面人士及职工的努力，方逐步形成了较完善的加工方法。 五十年代初期，光学行业的设备陈旧，工艺落后。进入第一个五年计划后，加工工艺主要是采用“苏联”的工艺，设备也是由苏联引的和按“苏联”图纸制造的专用设备，二十世纪六十年代初期，国内个别厂家由德国引进了先进设备（如铣磨机和光学对中心磨边机），受到这些设备的启示，国内在六十年代中期开始工艺科研和研制新设备。首先进行的是研究粗磨机机械化和设计粗磨机，由于设备和工艺的改进，加工效率有很大的提高，但是后来受政治形势的影响，光学工艺的革新受到冲击，刚见成效的工艺革新，就此停止。 二十世纪七十年代中期，对光学冷加工技术改造和技术革新提出了“四化”目标，即毛坯型料化、粗磨机械化、精磨高速化、定心磨边自动化。经过努力，这些目标全部在二十世纪八十年代初基本实现了。 光学工业实现了光学冷加工“四化”，为军转民生产光学仪器奠定了有力基础。二十世纪八十年代针对当时民用光学仪器生产，又提出了光学零件制造的新四化，即抛光高速化，清洗超声化，辅助工序机械化和辅料商品化。“新四化”，虽然受到了管理体制改变的影响，在研制设备和进行工艺科研的时间和深度不够理想，但全部实现了。二十世纪八十年代重点是对光学加工机理和工艺因素的研究和探讨，通过科研人员和课题组的努力，均取得了理想的科研成果。在光学零件的定摆磨削和光学零件加工中不同牌号玻璃与不同结合剂的丸片之间的合理匹配都在光学加工方面有了突破，引起光学界的重视。这些科研的成果对光学加工工业起了重要作用，为了我们进一步提高光学加工的科研水平，奠定了雄厚的基础，为新的创新开辟了道路。 二十世纪八十年代是我们光学技术和工艺科研硕果累累的时期。不但在光学加工的基础理论方面，而在加工设备，加工工艺，加工模具，以及辅料等方面都取得了可喜成果。如光学加工机理，光学零件加工工艺因素，光敏胶，PH值稳定剂，光学导电膜，易腐蚀玻璃保护膜；PJM-320平面精磨机，QJM220球面精磨机，QJP-100与QJP-40光学中球面与小球面精磨抛光机；光学零件复制法；光学零件超声清洗代替清擦，光学零件真空吹塑包装以及自聚焦透镜制造等等，真是不胜枚举。这些科研成果，不但通过了部级鉴定，而且均获得子部级奖励或国家发明将。进入九十年代后，在中国光学行业有了更大的进展，这是由于光学产品出口，光学工艺也随着有了更大的改变和进展。我们采用了几十年的成盘加工工艺受到了冲击，而单件光学加工在光学批量生产中占据了统治地位。 本世纪初，我国光学制造业已取得了辉煌的成果，进入了发展的高峰，已形成了很强的生产能力。据有数字统计的资料，我国光学制造能力已超过了五亿件/年，当然这不包括，一些小型民办企业的生产能力。在亚洲也好，在世界上也好，中国光学冷加工的能力应当是名列前茅的，但我们的技术水平却是比较落后。主要是表现在不能大批量生产高精度元器件，大部分企业不能长期稳定生产，不能制造高精度的特种光学零件。造成此种现象的原因：a.执行工艺规程不够b.没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位c.没有行业法规d.没有软件贸易企业，没有“光学工程”的承包单位。 光学加工设备和光学工艺的发展是分不开的。孔夫子说过“工欲善其事，必先利其器”。
非球面光学零件超精密加工技术 1．概述 1.1 非球面光学零件的作用 非球面光学零件是一种非常重要的光学零件，常用的有抛物面镜、双曲面镜、椭球面镜等。非球面光学零件可以获得球面光学零件无可相比的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，进步系统鉴别能力，它能以一个或几个非球面零件代替多个球面零件，从而简化仪器结构，降低本钱并有效的减轻仪器重量。 非球面光学零件在军用和民用光电产品上的应用也很广泛，如在摄影镜头和取景器、电视摄像管、变焦镜头、电影放影镜头、卫星红外看远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤通讯的光纤接头、医疗仪器等中。 1.2 国外非球面零件的超精密加工技术的现状 80年代以来，出现了很多种新的非球面超精密加工技术，主要有：计算机数控单点金刚石车削技术、计算机数控磨削技术、计算机数控离子束成形技术、计算机数控超精密抛光技术和非球面复印技术等，这些加工方法，基本上解决了各种非球面镜加工中所存在的题目。前四种方法运用了数控技术，均具有加工精度较高，效率高等特点，适于批量生产。 进行非球面零件加工时，要考虑所加工零件的材料、外形、精度和口径等因素，对于铜、铝等软质材料，可以用单点金刚石切削(SPDT)的方法进行超精加工，对于玻璃或塑料等，当前主要采用先超精密加工其模具，而后再用成形法生产非球面零件，对于其它一些高硬度的脆性材料，目前主要是通过超精密磨削和超精密研磨、抛光等方法进行加工的，另外．还有非球面零件的特种加工技术如离子束抛光等。 国外很多公司己将超精密车削、磨削、研磨以及抛光加工集成为一体，并且研制出超精密复合加工系统，如Rank Pneumo公司生产的Nanoform300、Nanoform250、CUPE研制的Nanocentre、日本的AHN60―3D、ULP一100A(H)都具有复合加工功能，这样可以便非球面零件的加工更加灵活。 1.3 我国非球面零件超精密加工技术的现状 我国从80年代初才开始超精密加工技术的研究，比国外整整落后了20年。近年来，该项工作开展较好的单位有北京机床研究所、中国航空精密机械研究所、哈尔滨产业大学、中科院长春光机所应用光学重点实验室等。 为更好的开展对此项超精密加工技术的研究，国防科工委于1995年在中国航空精密机械研究所首先建立了国内第一个从事超精密加工技术研究的重点实验室。
光学冷加工实习报告 一：前言 光学加工设备和光学工艺的发展是分不开的。孔夫子说过“工欲善其事，必先利其器”。这说明设备在工艺技术发展中的重要性。 我国光学加工设备和国际上光学设备的发展过程是一致的，即脚踏、机动、电动。基本是两大系列，一是德国系列、二是日本系列。解放前主要是德国设备为主，即从1936年云光厂成立，从国外引进的德国设备如：单轴粗磨机、二轴精磨抛光机、四轴精磨抛光机、五轴精磨抛光机等。二是伪满的大陆科学院为维修使用的光学仪器从日本购进的设备。解放后156项中的西光厂又从苏联购进了光学加工设备、它的原型机亦是德国设备、如ЩМ-500和ЩnМ-350型单轴粗磨机、ЩnМ-350三轴精磨抛光机、ЩnМ-200中型六轴精磨抛光机、和ЩnМ-60小型六轴抛光机以及Ц-2型定心磨边机等。 由古典方法转向机械化粗磨（铣磨）、准球心抛光，是光学制造业的一次重大的变革. 对光学加工改革起着推动作用的是兵器工业“739”会议。上世纪七十年中期是我国光学制造技术大变革的时期。八十年代光学制造技术最大变革由成盘加工转向单件加工。 单件加工很早就在日本采用，1983年“北总”是从日本引进PenTaxK1000相机开始引进这种技术和设备的。而部分技术人员和工人早在这以前从事劳务出口时，在日本已经接确此项工艺，但由于我们在八十年代初期，虽然引进了设备，而在工艺结构上还不完善，没有相应配套的工装和辅料，所以采用上述设备后，生产效率并不高。
加之当时，生产批量不大，没能引起人们的注意和足够的认识。但是一些专家看到了此种工艺的特点，它很适合中国国情。因此北总在1983年于江西召开的工艺研讨会上把它列入了三条高效生产线之内。这三条生产线即：平面高效生产线（228厂承担）、球面单件生产线（308和598厂承担），刚性上盘球面零件高效生产线（248和原5208厂承担）。
武汉职业技术学院光学零件的加工实训报告 系、专业：电信学院光电子专业 班级：光电11304 实训人：雄 指导教师：书剑王世霞颜昌俊
2012年 12月 14日 项目一平凸透镜的加工 一、实训目的： 1.能读懂下面零件图纸。 2.能在老师的指导下安全操作加工设备。 3.能按加工图纸，用古典加工方法完成平凸透镜的加工和检测。 4.能按加工图纸，用现代加工方法完成双凸透镜和凹透镜的加工和检测。 二、实训容: 1、精磨 精磨的目的是：保证工件达到抛光前所需要的面形精度、尺寸精度、表面粗糙度。精磨过程中先用302#，再用304#。 2、上盘： 上盘的目的是：使待加工的光学零件与粘结面粘结完好，使之能承受较高的加工速度和压力，加工效率高。为抛光做准备。 3、抛光 抛光的目的是：（1）去除精磨的破坏层，达到规定的表面粗糙度要求；（2）精修面形，达到图纸要求的光圈和局部光圈的要求；（3）为后序特种工艺，如镀膜、胶合创造条件。 抛光过程我们采用古典法抛光，古典法抛光采用的抛光层材料多为抛光柏油。
精磨磨具抛光磨具 精磨抛光机（四轴机）： 4、定心、磨边 定心磨边的目的是消除透镜的中心偏差，使透镜的基准轴和光轴重合并且使零件的外圆直径达到所需要的尺寸。 定心是通过光学或机械的方法将透镜的两球心置于磨边机回转轴线上，从而把以光轴为基准的磨边过程，变成以机床轴为对称轴的修磨透镜外圆的过程。 磨边是透镜定心后夹紧，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。 机械定心的原理及方法： 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。其中一个接头可以转动，另一个既能转动又能沿轴向移动。当透镜光轴与机床主轴尚未重合时，则在弹簧弹力的作下，使透镜向未与接头接触的一边移动，直至整个表面与接头端面接触为止，完成定心。
机械制造（冷加工）学科的范畴、研究内容及特点 （以典型机械产品为例展开论述） 冉伟康 （北京石油化工学院） 摘要：该文介绍了我国金属冷加工行业，特殊钢丝生产现状和钢丝生产主要工艺流程。并通过介绍钢丝在原料表面处理、热处理、拉拔的过程，论述了冷加工的学科范畴、研究内容及特点。 关键词：冷加工钢丝拉拔机械制造表面处理 前言：金属冷加工是钢铁工业生产的一个重要组成部分。金属冷加工的种类较多，例如：钢丝、钢丝绳、钢绞线及其它金属制品等等。 1.1钢丝生产在国民生产中的地位 钢丝生产是以热轧线材(也称盘条)为原料,经冷加工而制成的线材制品"以钢丝为原料再加工而成的钢铁制品。如商品钢丝、钢丝绳等称为二次制品"钢丝生产与其它钢铁生产相比,具有工艺和装备技术较为复杂,产品质量要求较高,生产管理要求严格,生产周期较长等特点,属于技术密集和劳动密集型的钢材生产。因此,钢丝生产的水平,在一定程度上也反映出一个国家的工业规模和制造技术水平。金属制品中的钢丝是国民经济建设重要的基础材料,在国民经济中占着重要地位,其产品广泛应用于冶金、煤炭、石油、交通、通讯、化工、林业、渔业、机械、轻工、建筑等各个部门。因为钢丝具在其它钢材无与伦比的优点,其规格可小达0.00lllun,比头发丝还细10倍,且尺寸精度高,断面形状多样化,应用范围广阔,是国家重点扶持并鼓励发展的行业"我国金属制品材料行业经过五十年的发展,己逐步形成了多种经济成分共存、竞相发展的局面。随着国民经济产业的转型,对金属制品材料行业也提出了新的要求,在中低档次产品供过于求的同时,那些投资大、科技含量高、生产难度大、质量要求严的高档次产品出现了较大缺口。如钢帘线在我国问世已30年,但至今其规模、质量、数量都还不能满足市场的需求,缺口很大；又如汽车专用高级弹簧钢丝、高强度耐疲劳的石油专用钢绳、矿山提升用绳、电梯钢绳等。尽管我国均能生产,但由于品种质量规格等问题,目前仍需进口。挑战的背后就是机遇,因此,金属制品材料企业要发展,要状大必须加大资金投入,致力于产品科技含量和工艺、设备水平的提高。 1.2钢丝生产依据 钢丝生产主要是依据产品标准要求，确定生产方式。产品标准是供方与顾客之间的纽带。根据产品标准，采用合理工艺，实行科学管理，是确保产品合格的基本保证。 在钢丝生产中，同一个钢号（化学成分相同），采用不同标准，生产方式就不同。就T9A为例：当执行GB/T4357-89弹素弹簧钢丝标准时，必须采用连续线生产，产出的成品钢丝可用于制造各种弹簧、编制钢丝绳等。当执行GB/T5952- 86 弹素工具钢丝标准时，就必须采用周期线生产，产出的成品钢丝，可用于制造工具。如：刀具、钻头、制针等。因为，连续线和周期线产出的钢丝显微组织不同、力学性能不同、工艺性能不同，所以，用途不同。 值得阐明的是：不论是连续线生产还是周期线生产，热处理、表面处理、加
精品文档 。 1欢迎下载 第十五章 光学零件工艺规程编制 工艺规程的作用： ①工艺规程是光学零件加工的主要技术文件，是组织生产不可缺少的技术依据。 ②合理的工艺规程是保证加工质量、提高生产效率、反映生产过程和工艺水平的综合技术资料。 ③要想编制出合理的工艺规程，必须掌握光学零件的制造特点，考虑现有生产条件，并尽可能采用新工艺。 光学零件加工技术是在不断发展的，对不同生产方式、不同生产规模、不同加工对象来说，工艺规程是有较大区别的，例如：古典法、高速加工法。 §15－1 编制工艺规程的一般原则 光学零件常规加工工艺规程编制的一般原则如下： 一、对光学零件图进行工艺审查 在编制工艺规程时： ① 要熟悉产品图纸的技术条件， ② 熟悉其他原始资料， ③ 进行综合技术分析， ④审查零件图的设计合理性、结构工艺性及经济性。
精品文档 。 2欢迎下载 二、确定加工路线及加工方法 ① 根据生产纲领（大量生产还是小量生产）确定生产类型（小量、成批、大量？）， ② 按照生产类型及零件的材料、形状、精度、尺寸要求决定毛坯类型， ③根据生产类型与毛坯类型确定加工路线和加工方法。 三、设计必要的专用样板，或选择通用样板。 主要是标准样板和工作样板。 四、确定加工余量及毛坯尺寸 根据生产类型、加工方法、毛坯类型确定各工序的加工余量。应先从最后一道工序开始确定加工余量，例如，透镜的加工余量应先从定心磨边开始给定直径尺寸，棱镜和平面镜应先从抛光开始给定厚度尺寸，然后再考虑各工序中的相应余量。最后给出总余量和毛坯尺寸。 五、设计及选用工夹具、机床、测量仪器 在确定加工路线和加工余量后，按各工序的要求，设计必要的工、夹具，如透镜的精磨、抛光工、夹具设计，包括粘结膜、贴置模、精磨模、抛光模等的设计。并根据生产条件选用机床和测量仪器。 六、选用必需的光学辅料。 光学零件生产中所使用的光学辅料主要有清洗材料、粘结材
研磨加工基本知识讲义 一、镜片加工流程及基本知识 1、镜片加工流程： 切削→研削→研磨→洗净 2、切削的基本知识： 切削：国内叫“粗磨”，国外叫NCG，为英文“球面创成”之缩写。 切削目的：去除材料硝材表面层，深度为0.5~0.6mm.。 由于硝材压型时精度不高，不加大加工余量就不能达到镜片所需尺寸（包括曲率、肉厚等）。 3、研削的基本知识： 研削（也称精磨或砂挂），是镜片研磨前的极为重要的工序，研削加工的主要目的为： ①加工出研磨工序所需要的表面精细度。 研削分为两道工序： A、第一道工序称S1，用1200#~1500#的钻石粒。 B、第二道工序称S2，用1500#~2000#的树指进行加工。 ②加工出研磨工序所需要的球面精度。 ③满足镜片中心肉厚要求，在规定的尺寸公差之内。 ④研削品质的好坏对研磨后镜片的品质影响极大。 如研磨不良伤痕（キ）、砂目（ス）、肉厚、面不等不良均与研削有直接关系，研削品 质的好坏决定研磨品质的优劣。 二、研磨加工基本知识： 硝材在经过切削及研削，其基本尺寸及表面光洁度已经形成，但仍不能满足客户光学上的要求，必须进行研磨工序，研磨是获得光学表面的最主要的工序： 1、研磨加工的目的： ①去除精度的破坏层，达到规定的外观限度要求。 ②精修面形，达到图面规置之不理的曲率半径R值，满足面本数NR要求及光圈局部 允差（亚斯）的要求。 2、研磨的机理：
①机械研削理论。 ②化学学说。 ③表面流动理论。 3、光圈的识别与度量（我们通常说的面即光圈） ①什么是光圈？ 被检查镜片表面面形与标准曲率半径的原器面形有偏差时，它们之间含形成对称的 契形空气间隙，从而形成等厚干涉条纹，有日光照射下可见到彩色光环（此时空气 隙，呈环形对称），这种彩色的光环称为光圈，我们通常观察光圈数（即面本数）以 红色光带为准。 这是因为红色光带较宽（波长范围为0.62um~0.78um），看起来清晰明亮。 ②面本数的识别与度量 有原器检查镜片时，如果二者是边缘接触（中间有空气层），从正方稍加压力P，干 涉条纹从外向中心部移动即向内缩，称为低光圈或负光圈（图A），如果二者是从中 间开始接触（边缘有空气隙），从正上方稍加压力P，干涉条纹从中心向边缘移动（或 向外扩散）称为高光圈或正光圈（图B） ③亚斯的识别与度量 目前公司将面精度的中高、中低、垂边、分散或边等统称为亚斯，亚斯一定要满足 作业标准的要求，超过标准含影响镜头的解像，所以亚斯是一个非常重要的指标，
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7～8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0.5～1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、沥青以不同的组成比例配制而成，用语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，抛光粉不能迅速散步均匀，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6～8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、摆速和羞怯抛光模层等方法进行修改。 a. 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
目录 光学冷加工工序----------------------------------------2 玻璃镜片抛光工艺--------------------------------------3 镜片抛光----------------------------------------------4 光学冷加工工艺资料的详细描述--------------------------5 模具机械抛光基本程序（对比）--------------------------7 金刚砂 -----------------------------------------------8 光学清洗工艺-----------------------------------------10 镀膜过程中喷点、潮斑(花斑)的成因及消除方法------------12 光学镜片的超声波清洗技术-----------------------------14 研磨或抛光对光学镜片腐蚀的影响-----------------------17 抛光常见疵病产生原因及克服方法-----------------------23 光学冷却液在光学加工中的作用-------------------------25
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道就是精磨工序,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道就是抛光工序,是将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把外观做的更好。 第4道就是清洗,是将抛光过后的镜片将起表面的抛光粉清洗干净.防止压克. 第5道就是磨边,是将原有镜片外径将其磨削到指定外径。 第6道就是镀膜,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道就是涂墨,是将有需要镜片防止反光在其外袁涂上一层黑墨. 第8道就是胶合,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)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粉通常掺有3－8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，因此因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
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
摘要 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 1.4 粗磨下料 1、切割：选取材料并把毛坯玻璃放入玻璃切割机(1-1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一起放在如(1-2 图)所示。 4、滚圆：使用滚圆机滚圆，把粘好的 玻璃放在滚圆机里面滚圆，在刚开始滚圆的时 候横向进刀可以大些，后半段加工余料的时候 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 选择 原材料 切割 整平 胶条 滚圆 球面铣磨（粗磨） 精磨 抛光 自动定中心磨边 检验光心、 光轴、曲率 OK 清洗 外观 检验 包装（流 水下道） NG OK NG 图1-1 图1-2 图1-3
机械制造基础大作业 ------------------------------------------------------------------------------- 第七题：Cr12冲模模具零件 制作成员：
材料牌号: Cr12 材料名称: 合金工具钢 标准号： GB/T 1299-2000 Cr12是应用广泛的冷作模具钢，具有高强度、较好的淬透性和良好的耐磨性，但冲击韧性差。主要用作承受冲击负荷较小，要求高耐磨的冷冲模及冲头、冷切剪刀、钻套、量规、拉丝模、压印模、搓丝板、拉延模和螺纹滚模等。 Cr12化学成分: 其他：镍Ni：允许残余含量≤0.25 铜Cu：允许残余含量≤0.30 钴Co：≤1.00 Cr12力学性能: 硬度：退火,269～217HB,压痕直径
3.7～ 4.1mm;淬火58-62HRC Cr12热处理规范及金相组织: 热处理规范：1)淬火,950～1000℃油冷;2)淬火980℃,油冷,180℃回火2h。金相组织：回火马氏体+未溶碳化物+残余奥氏体。
CAD视图：
加工余量：查表可知该工件单边放3到4mm余量即可，中间可以锻打出凹坑，以节省材料。 锻造公差：查表得该零件的锻造公差为a=3±3 b=3±5。 工序 因合金工具钢 Cr12耐磨性和淬透性高而塑性差、淬火变形小，所以常用来作冷冲压模具，但由于其导热性差，碳化物偏析严重，脆性大，因此加热时容易开裂。 (1)下料 ①原材料必须合格，特别是内部不可有裂纹等缺陷。 ②下料的锻造比一般控制在 2～ 4之间。
毛坯尺寸：130×130×52 密度 = 7870×10-6千克/立方毫米 质量 = 6.650 千克 体积 = 845000立方毫米 表面积 = 59800平方毫米 (2)锻造温度控制毛坯料加热要分三步： ①先预热到 500～ 600℃保温。 ②加热到 750～ 850℃保温。 ③ 再加热到 1000～ 1150℃开始锻造。
光学冷加工行业的定义 光学冷加工行业主要生产光学元器件，为光学仪器、光电子图像信息处理产品等的下游行业提供镜片、镜头等光学元件，在整个产业链构成中处于生产半成品的中间环节。 图1－1－1：光学冷加工行业的产业链构成 光学冷加工的主要工艺有压型、切削、铣磨、精磨、抛光、磨边、接合、镀膜等。行业下游的最终产品包括数码相机、拍照手机、扫描仪、投影仪、背投电视、DVD机、条形码阅读机等光学仪器和光电数码产品。光学冷加工主要为其下游产品加工光学镜片，从材质上区分，有玻璃和塑胶两大类。玻璃镜片分为平面镜和透镜两大类，其中平面镜包括平板玻璃和棱镜，透镜则包括了球面镜和非球面鏡。目前国内企业的非球面镜加工尚处于起步阶段，仍以玻璃球面镜为主流产品。 根据下游产品的不同种类，光学球面镜片依照口径规格不同分成以下几大类： 表1－1－1：光学球面镜片主要分类 行业特点：资金、技术和劳动密集型行业
资金密集型：光学冷加工行业的固定资产投入主要用于生产加工设备的购置，增加设备是产能提升的前提之一，设备等固定资产投入通常占总投入的70%-80%。 技术密集型：光学冷加工行业的技术含量较高，工艺技术和生产管理水平直接影响产品质量和良品率高低，决定了企业在市场竞争中的成本优势，并对产能规模提升形成制约。劳动密集型：光学冷加工行业生产自动化程度不高，许多环节需人工操作，各工序要求精细，需要大量熟练掌握工艺技能的操作人员。 行业的国际间产业结构调整趋势 全球光学冷加工业的最顶端技术主要掌握在日本、美国和德国厂商手上，其中日本掌握了全球光学冷加工技术的主要来源。随着近10年以来现代光电技术的大发展，光学技术发达国家纷纷调整自身产业结构和产业发展方向，逐渐退出传统光学加工领域，向现代、高端光电产品的制造、研发集中；台湾、中国大陆则逐渐成为全世界光学冷加工的制造中心。 德国：具有雄厚的光学工业基础，在光学冷加工方面具有高水平、高精度优势，蔡司镜头和来卡相机代表了世界传统光学加工和相机制造技术的最高水准。近年来，德国利用其高度专业化和生产技术柔性化的优势，大力发展现代光电技术，如集成光学、纤维光学、全息和激光技术等，传统光学加工中的镜片制造与镜头设计业务已大部分外包，仅依靠品牌经营。 美国：已完全退出了劳动力成本高昂、工艺落后的光学冷加工行业，其传统的光学仪器工业也已基本萎缩，转而凭借科技、资金优势，大力发展技术密集的现代光电设备和仪器，如：微细加工设备及检测仪器，智能化光谱仪器，生化和医疗仪器，光学遥感仪器，激光干涉仪，打印机等光学、光电仪器。 日本：充分利用电子技术优势，加速对传统光学仪器工业的改造和产品更新，特别加强独创性技术开发，促进光学仪器工业的改变。在光学冷加工方面，除少量高精密度的镜片、镜头加工外，日本已基本退出了传统的光学冷加工行业，重点向光学设计领域发展，并在光学检测设备和检测技术、光学加工和镀膜设备等的制造方面居世界领先地位，成为主要的光学冷加工设计、工艺、检测技术和设备输出国。 台湾：台湾并非传统光学技术发达地区，但伴随着发达国家光电产业结构调整过程，台湾地区凭借其地域和贸易优势，积极与国际企业合作，逐步掌握精密的光学加工技术，成为日本等发达国家退出光学冷加工领域后主要的技术和市场承接者，大量为日美企业