第二章光学零件加工常用辅料
光学零件加工根据各工序加工特点、加工要求、以及加工工艺、加工设备的不同，加工过程中所使用的辅料也各有不同，以下结合我司现有实际，对各工序辅料使用情况作一个简单介绍。
一、铣磨
铣磨是光冷加工过程中的粗加工工序，根据加工条件的不同可分为散粒磨料加工和金刚石磨轮铣削加工两种加工方式，我司目前光学零件的粗加工主要采用精刚石磨轮铣削的加工方式，所采用的辅料主要是金石刚石磨轮，磨轮的种类根据用途的不同分为铣镜片用磨轮和倒角用磨轮，根据磨轮的粒度不同、口径不同又分为若干个型号，我司目前根据所加工的零件材质、直径大小所采用的磨轮粒度150#～300#之间，磨轮内径?2～?55之间。
除金刚石磨轮外，冷却液也是铣削加工过程中必备的辅料，冷却液具有冷却、清洗和润滑的作用，对铣削加工来说冷却液的作用主要是冷却。因为玻璃的导热性差，在高速磨轮作用下，玻璃去除量较大，产生大量的摩擦热，如果不把这些热量及时带走，不仅使磨具磨损严重，而且工件质量也难以保证。目前国内采用的冷却液主要有三大类：水溶性冷却液、乳化液冷却液、油性冷却液。我司目前主要采用乳化液冷却液，是由矿物油和水在乳化剂的作用下所形成的一种稳定的乳化液。由于它既含有水又含有油，应此它兼有水和油作冷却液的优点，即冷却、清洗、润滑和防锈性好。主要缺点是配制困难，易油水分相不均匀，另外容易
堵塞磨轮。
二、精磨
精磨的方法分为散粒磨料精磨和金刚石精，前者称为古典法精磨，后者称为高速精磨。我司目前主要采用金刚石精磨，加工过程中所使用的辅料主要有金刚石丸片、金刚砂、和冷却液。
1、金刚石丸片：
a、根据丸片结合剂不同分为金属丸片和树脂丸片，金属丸
片主要用于第一道精磨，树脂丸片主要用于第二道精磨。
b、根据丸片粒度不同又分为若干型号，我司目前主要采用
日本进口丸片，金属丸片粒度在1200#～1500#之间，树脂
丸片粒度在1500#～2000#之间，另外由于进口丸片价格比
较昂贵，在砖修皿制作时以及较硬材质第一道加工时也采
用一些国产W20-Q1、W20-Q2、W20-Q3的丸片。
c、根据丸片的形状不同又分为砖石粒和总型丸片，总型丸
片有便于帖付，便于修理和加工品质好的特点，但价格昂
贵，一般主要针对?20以下镜片采用总型丸片。
2、金刚砂：
金刚砂主要用来修复金刚石磨具和各总皿台的修复，国内金刚砂根据粒度不同从46#～Ｗ0.5分为22个等级，下表是一些主要国家金刚石粒度表示方法
3.冷却液
在精磨加工过程冷却液不仅具有冷却、清洗、润滑的作用，而且对磨具还起一定的化学作用，目前国内外在高速精磨中，广泛使用的冷却液是以水为主体的，再加入少量的三乙醇胺、甘油、硫酸镍等组成三乙醇胺——水、甘油——水、三乙醇胺——甘油——水等水溶性的冷却液。同时还添加一些防锈剂、防泡沫添加剂、偶合剂、和防雾剂以达到防锈、除泡、防雾和增强磨具表面活性的目的。
三、抛光
（一）抛光粉
玻璃抛光是光学零件精磨以后的一道主要工序，抛光粉是抛光中的主要化工辅料。抛光的目的有两个。一是去除精磨后的凹凸层及裂纹层，使表面透明光滑，达到规定的表面疵离等级，其二是精确修正光学零件表面的几何形状，达到规定的面形精度N 和ΔN(N光圈数，ΔN光圈局部差)。因此对抛光粉有一定的要求如下：
1、外观均匀一致，不含有机械杂质
2、粒度大小基本上均匀一致
3、具有一定的晶格形态和晶格缺陷，化学活性较高
4、具有良好的分散性(不易结块)，有良好的吸附性，抛光粉
颗粒能均匀分布并吸附于抛光模表面，不致有聚集和流失现
象
5、有合适的硬度和比重
抛光粉的基本成分是一些金属氧化物，如铁、铈、锆、铝、钛等金属氧化物。常用的抛光粉有：三氧化二铁（红粉）、铈-稀土氧化物、氧化锆三类，它们可单独使用或混合使用，也可加入添加剂使用。
1、三氧化二铁抛光粉
又称红粉，颗粒大小约0.5～１um,莫氏硬度4～7,比重为
5.2,红粉虽然抛光效率低,但抛光表面粗糙度小,因此对于粗
糙度要求达到较小值的零件抛光目前仍采用红粉。
2、铈-稀土氧化物抛光粉
它是一种以铈为主要成分的稀土氧化物抛光粉，按其氧
化铈含量不同可分为三类：
a、高铈抛光粉：氧化铈含量95%以上，呈浅黄色，比重7.3左
右，主要用于古典法抛光和高精度零件加工。也有很多厂
将它用作高速抛光，但由于比重大悬浮性不好。
b、富铈抛光粉：含氧化铈70%～80%，黄色或褐色，比重6.5
左右，适用于高速抛光。
c、混合稀土抛光粉：含氧化铈在40%～50%之间，通常呈红色
或褐红色。主要用于显像管玻璃的抛光，眼镜片和平板玻
璃的抛光。
3、氧化锆抛光粉
氧化锆抛光粉莫氏硬度5.7～6.2,其抛光能力一般介于氧化铈和红粉之间，适合于高速低压的抛光条件下使用。
我司目前所用的抛光粉主要为铈-稀土氧化物抛光粉其型号和规格大致以如下：
（二）抛光模层材料
抛光模和抛光粉一样也是抛光所用的主要材料，两者如果配台得好，不但抛光效率高，而且抛光出的光学零件表面质量也好，否则，不但抛光效率低，而且零件表面光洁度差。抛光模是由抛光模层和抛光模基体两部分组成，抛光模层直接与工件接触，在抛光过程中，除了承载抛光粉粒子外，还会参与抛光过程的许多物理化学作用。
1、对抛光模层的基本要求
（1）．微孔结构，抛光模层应具有微孔结构，一方面能够吸附，贮存大量的抛光粉。其孔穴大小足以使抛光粉颗粒在其中自由滚动，使抛光粉的锋利尖角不断切削玻璃，另一方面，抛光模层与玻璃表面是由许多很小的表面接触，而不是整个面形接触，比压加大，从而加速抛光过程。在抛光模中加入纤维质，有利于形成微孔组织，在微孔不足的情形下，要在抛光模层上多开槽来弥补。
（2）．具有一定的弹性，塑性和韧性，以保证零件加工时的精度，加工时，模层应有微量的蠕变。
（3）．具有一定的硬度，使之耐磨，能长期保持模层的面形精度。如果太软，则容易变形而引起塌边，若硬度太大，模层与玻璃之间就吻合不好。则易产生划伤和难于消除局部误差。
（4）．具有良好的耐热性，使模层在加工中不致因受热而变形。
一般来说，抛光模材料的软化点应在90～100oC以上，以保证光圈的稳定性。
（5）．有一定的粘性，能牢固地粘附在抛光模基体上。
（6）．成型收缩率小，老化期长，吸水性能较好。
（7）．能溶于一般有机溶剂中，易于清洗。
2、常用的抛光模层材料
（1）、抛光柏油
主要成分：沥青、松香、蜂蜡，抛光柏油适用于低速抛光，亦即古典法抛光。
（2）、古马龙混合抛光模
主要成分：古马龙树脂、沥青、氧化铈、氧化锌、羊毛、地蜡、邻苯二甲酸二丁酯，硬度高与抛光柏油，适用于高速低压条件下的多片抛光。
（3）、环氧抛光模
主要成分：环氧树脂、聚酰胺、乙二胺、玛瑙粉、核桃粉、尼龙粉，硬度及耐磨性好，抛光效率高，但吸附性差、弹性差、容易大滑，适用于中等精度零件加工。
（4）、聚氨酯模
聚氨酯模是一种新型抛光模，又称聚氨基甲酸乙酯微孔橡胶抛光模。它耐磨性能优异。强度高，具有微孔结构，能储存抛光液，去麻点快，能抗压，变形小，易保存面形，模层寿命长。适用于高速高压条件下的大批量零件高效抛光。
3、公司主要模层材料
我司目前镜片加工主要采用聚氨酯抛光模层材料，其规格型号如下:
1、LP-87 淡黄色或肤色(硬硝材多用)
2、LP-57 白色（一般硝种多用）
3、LP-26 粉红色（一般硝种多用，单片、多片均可）
4、LP-66 红褐色或暗红色（多片或大镜盘多用）
5、GR-35 灰色（软硝材多用）
除聚氨酯材料外，我司在多片加工时还使用到少量古马龙材料，在样板抛光时使用了大量抛光柏油。
四、磨边
磨边常用辅料有：磨边磨轮和冷却液
磨边磨轮通常采用金刚石磨轮或碳化硅砂论，其粒度在300#～400#之间，我司主要使用金刚石磨轮，粒度350#居多。我司磨边冷却液主要采用油性冷却液，冷却效果好，对镜片的防护性好。
五、镀膜
薄膜材料迄今已不下百余种，根据形成薄膜的技术分为化学镀膜材料、真空镀膜材料。现代光学薄膜，几乎完全是用真空蒸发镀制的。因此，这里主要介绍真空镀膜材料。
（一）真空薄膜材料的性质主要有以下几点
1．光学特性，主要是折射率和透明区
2．材料所必需采用的镀制方法
3．薄膜的机械特性，如硬度、耐磨性以及内应力的大小
4．化学特性，溶解度，抗大气腐蚀的稳定性以及与其它材料的相溶性
5．毒性，应尽量避免采用有毒的材料
6．在特殊应用的其它特性，如导电率或其它常数
（二）、真空镀膜材料的分类
真空镀膜材科大致可分为金属与合金材料、介质和半导体材料、有机薄膜材料等，也可镀成混合膜、合成膜，多层膜等。
1、金属膜：如铝、银、金都是广泛应用的镀膜材料，
它们有几个非常可贵的性质，如反射率高、截止带宽、
中性好、偏振效应小等，对镀制一些有特殊应用的膜系
有重要的作用。
2、合金：如镍铬合金、同铝合金等常被用作中性衰减
片
3、介质和半导体材料：如氟化镁、三氧化二铝、硫化
锌、氧化铌、氧化铈、氧化钛、二氧化锆、二氧化硅以
及各种氧化物的混合料等
4、有机膜：如聚全氟乙丙烯、四氯化氟、四氯乙烯等，
常用于光学元件的保护膜和干涉膜
六、胶合
光学零件的胶合是把两块或多块单个零件，用胶粘剂或光胶等办法，按一定技术要求连接在一起的工艺过程。胶粘剂是胶合过程的主要辅料，对胶粘剂的要求如下：
(1)无色透明，在指定的光谱范围内，透过率大于90％以上，并
且固化后的折射率与被粘结零件的折射率相近。
(2)在胶合时浸润性好，固化后收缩率小，零件不易变形。
(3)在胶合件使用温度范围内，耐冲击强度和耐冷热性能好
(4)化学稳定性好，长期使用不变质。
(5)胶合工艺简单，对操作者无毒无害。
(6)拆胶容易，便于返修。
目前国内光学工业中，应用的胶粘剂主要分为四大类：
（一）天然冷杉树脂胶
冷杉树脂胶俗称热胶。它是由松柏科冷杉属植物分泌的树汁，经提纯精炼而成。冷杉树脂胶具有良好的透光性和一定的粘结力；折射率(nd=1．62～I．64)与K9玻璃相近，能长对间保持透明，凝固时体积收缩率较小5～6％，故胶合应力小，使用简便，折胶清洗容易，无毒无害。因此，使用较为广泛。一般用于胶合透镜，棱镜、滤光片、度盘、分划板等室内使用的仪器。
但是，冷杉树脂胶机械强度低，不适用于野外使用的光学仪器中的光学元件的胶合。耐热、耐寒性能差(-40oc～+40oc)，温度稍高，胶层变软，胶合件易发生位移产生中心偏差，温度低时，胶质变脆，容易龟裂而引起脱胶，在近紫外区光谱有明显吸收，不能用于紫外光学零件的胶合。
（二）甲醇胶
甲醇胶，俗称冷胶．又名凤仙胶或卡丙诺胶。它是人工合成的有机化合物，甲醇胶具有良好的透明度，其胶合强度、耐高低温性能都优于冷杉树脂胶。但是，它的缺点也较明显，固化后收缩率高达
12％，易引起零件变形，胶层抗老化性能差，配制工艺复杂，保存期短，拆胶困难。
（三）光学环氧胶
光学环氧胶色泽浅，粘度低。透明度好，折射率近似于玻璃。特别是在胶结强度、收缩率(一般小于2％)、耐高低温，耐水和化学稳定性等方面均优于冷杉树脂胶和甲醇胶。而且使用方便。室温即可固化。其主要缺点是拆胶困难，使用的固化剂对人体有一定影响。由于环氧胶的缺点所致，日前环氧胶使用尚不普遍，仅适用在寒热潮湿等恶劣条件使用或特殊要求的光学零件的胶合。
(四)光学光敏胶
光学光敏胶主要是由光敏树脂（又称感光树脂），加入胶联剂、光敏剂、阻聚剂等成分，在紫外光照射下进行胶联固化而成的。光敏胶使用工艺简单，固化快。与冷杉胶相比具有机械强度高，耐高低温性能好的优点，与甲醇胶相比具有收缩率小，配制工艺简单，贮存期长的优点，与环氧胶相比，具有毒性低、拆胶容易的特点。其缺点是胶层固化需紫外线照射，对人体有一定损害，另外成本较高。我司目前的透镜胶合普遍采用光学光敏胶胶合。
机械零件加工技术要求汇总 零件的轮廓处理： 1、未注形状公差应符合GB1184-80的要求。 2、未注长度尺寸允许偏差±0.5mm。 3、未注圆角半径R5。 4、未注倒角均为C2。 5、锐角倒钝。 6、锐边倒钝，去除毛刺飞边。 零件表面处理： 1、零件加工表面上，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷。 2、加工的螺纹表面不允许有黑皮、磕碰、乱扣和毛刺等缺陷。 所有需要进行涂装的钢铁制件表面在涂漆前，必须将铁锈、氧化皮、油脂、灰尘、泥土、盐和污物等除去。 3、除锈前，先用有机溶剂、碱液、乳化剂、蒸汽等除去钢铁制件表面的油脂、污垢。 4、经喷丸或手工除锈的待涂表面与涂底漆的时间间隔不得多于6h。 5、铆接件相互接触的表面，在连接前必须涂厚度为30～40μm防锈漆。搭接边缘应用油漆、腻子或粘接剂封闭。由于加工或焊接损坏的底漆，要重新涂装。 零件的热处理： 1、经调质处理，HRC50～55。 2、中碳钢：45 或40Cr 零件进行高频淬火，350～370℃回火，HRC40～45。 3、渗碳深度0.3mm。 4、进行高温时效处理。 精加工后技术要求 1、精加工后的零件摆放时不得直接放在地面上，应采取必要的支撑、保护措施。 2、加工面不允许有锈蛀和影响性能、寿命或外观的磕碰、划伤等缺陷。 3、滚压精加工的表面，滚压后不得有脱皮现象。 4、最终工序热处理后的零件，表面不应有氧化皮。经过精加工的配合面、齿面不应有退火 零件的密封处理： 1、各密封件装配前必须浸透油。 2、组装前严格检查并清除零件加工时残留的锐角、毛刺和异物。保证密封件装入时不被擦伤。 3、粘接后应清除流出的多余粘接剂。
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
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（）
典型零件加工工艺 生产实际中，零件的结构千差万不，但其差不多几何构成不外是外圆、内孔、平面、螺纹、齿面、曲面等。专门少有零件是由单一典型表面所构成，往往是由一些典型表面复合而成，其加工方法较单一典型表面加工复杂，是典型表面加工方法的综合应用。下面介绍轴类零件、箱体类和齿轮零件的典型加工工艺。 第一节轴类零件的加工 一、轴类零件的分类、技术要求 轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中要紧用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴能够分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等如图6-1，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。 按照轴类零件的功用和工作条件，其技术要求要紧在以下方面： ⑴尺寸精度轴类零件的要紧表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5~IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6~IT9。 ⑵几何形状精度要紧指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一样应限制在尺寸公差范畴内，关于周密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
⑶相互位置精度包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 ⑷表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一样按照加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.2~1.6μm，传动件配合轴颈为0.4~3. 2μm。 ⑸其他热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。 二、轴类零件的材料、毛坯及热处理 1．轴类零件的材料 ⑴轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr 15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMn Ti、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。 ⑵轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采纳铸件。毛坯通过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面平均分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 2．轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，排除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 调质一样安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 表面淬火一样安排在精加工之前，如此能够纠正因淬火引起的局部变形。 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。 三、轴类零件的安装方式 轴类零件的安装方式要紧有以下三种。 1．采纳两中心孔定位装夹 一样以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自身质量专门重要，其预备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；
实验原理：（略） 实验仪器： 光具座、氦氖激光器、白色像屏、作为物的一维、二维光栅、白色像屏、傅立叶透镜、小透镜 实验内容与数据分析 1．测小透镜的焦距f 1 （付里叶透镜f 2=45.0CM ） 光路：激光器→望远镜（倒置）（出射应是平行光）→小透镜→屏 操作及测量方法：打开氦氖激光器，在光具座上依次放上扩束镜，小透镜和光屏，调节各光学元件的相对位置是激光沿其主轴方向射入，将小透镜固定，调节光屏的前后位置，观察光斑的会聚情况，当屏上亮斑达到最小时，即屏处于小透镜的焦点位置，测量出此时屏与小透镜的距离，即为小透镜的焦距。 112.1913.2011.67 12.3533 f cm ++= = 0.7780cm σ= = 1.320.5929 p A p t t cm μ=== 0.68P = 0.0210.00673 B p B p t k cm C μ?==?= 0.68P = 0.59cm μ== 0.68P = 1(12.350.59)f cm =± 0.68P =
2．利用弗朗和费衍射测光栅的的光栅常数 光路：激光器→光栅→屏（此光路满足远场近似） 在屏上会观察到间距相等的k 级衍射图样，用锥子扎孔或用笔描点，测出衍射图样的间距，再根据sin d k θλ=测出光栅常数d （1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数； 衍射图样见原始数据； 数据列表： sin || i k Lk d x λλ θ= ≈ 取第一组数据进行分析： 2105 13 43.0910******* 4.00106.810d m ----????==?? 210 523 43.0910******* 3.871014.110d m ----????==?? 2105 33 43.0910******* 3.95106.910d m ----????==?? 210 543 43.0910******* 4.191013.010 d m ----????==?? 554.00 3.87 3.95 4.19 10 4.0025104 d m m --+++= ?=? 61.3610d m σ-=? 忽略b 类不确定度：
目录 一．零件加工工艺 (2) 1.零件工艺分析 (2) 2.毛坯选择 (2) 3.加工方法 (2) 4.工艺路线 (3) 5.工艺装备 (3) 二．工序90的定位与夹紧方案 (3) 1.定位基准和定位方案 (3) 2.装夹方案 (3) 3.定位误差 (3) 4.夹具图示 (4) 三．数控加工（工序30、40、50、70） (5) 1.加工路线 (5) 2.数控程序 (6) 四．实训总结 (7) 附录机械工艺过程卡片 (8) 机械工序卡片 (9) 车削工序卡片 (10) 车端面工序卡片 (11) 钻孔工序卡片 (12) 磨削工序卡片 (13) 参考文献 (14)
一、零件加工工艺 1.零件工艺分析 该零件的工艺路线的特点是工序集中。 1该零件生产批量为中等批量，尺寸变化不大，因此最好选用自由锻造的圆棒。 2因零件的表面粗糙度有一部分为Ra0.8，其他为1.6，因此精加工后还需要磨削处理。 3零件中的螺纹因为尺寸精度要求不高，可以选择车削经简单复合螺纹车削完成。 4因零件需要钻沉头孔，表面粗糙度为3.2，可采用先经普通麻花钻再由平底钻完成。 2.毛坯选择 根据零件图可知，毛坯制造方式为45钢，退火处理，尺寸长宽为120*40圆棒，毛坯形状与成品相似，加工方便，省工省料。 3.加工方法 （1）选择毛坯； （2）用数控车床按图纸车削工件外形，再车螺纹，再切断；
（3）调头装夹，车端面； （4）用钻床按图纸要求加工； （5）按图纸要求磨削； 注：以上的数控车床加工采用的装夹夹具为三爪卡盘，钻床采用平口虎钳，磨削采用外圆磨削专用夹具。 4．工艺路线 10 选择毛坯 20 热处理 30车削粗加工 40 精加工 50车螺纹 60切断 70车端面 80 钻孔 90磨削 100检验 .5工艺装备 （1）数控车床，45度弯头车刀，90度车刀，断面车刀； （2）普通钻床，Φ20麻花钻Φ22平底钻，； （3）三爪卡盘，平口虎钳，游标卡尺。 二、工序50的定位与夹紧方案 1.定位基准和定位方案 由零件图可知，需要加工的表面为沉头孔，Ra=3.2，加工精度较高，加工难度低，用通用平口虎钳夹住可以达到六点定位的要求，工件各个方向的自由度均得到限制，保证装夹的紧固性，工件各面互为基准，且基准统一。 2.装夹方案 虎钳装夹，装夹时装夹外圆表面需要铜皮包裹，以保证装夹面的表面粗糙度。 3.定位误差 此道工序为外圆柱面支承定位，且工序基准与定位基准重合，可认为基准位
超精密光学元器件制造装备与工艺 1、任务概述 超精密光学元器件制造装备与工艺的研究，目的就是为了给国家重大专项所建设的大型激光装置提供合格的大口径、高品质的光学元件，保证工程的圆满按期完成；通过项目的执行，有效推进相关领域的元件检测、脆性材料制造工艺、表面处理等关键技术的进步；通过对知识产权的拥有，来提升民族产业的技术水平和竞争力。所谓的光学元件的超精密加工指的是加工精度达到亚微米或纳米精密的光学加工与制造，这相当于一根人的头发丝的1/20~1/100的精微尺度，如果在1m的天文望远镜主镜上达到这个加工精度，做一个同比例的比喻，相当于一公里长度的铁轨其长度误差只有0.5mm。以至于光学元件的超精密制造技术是一项技术难度非常大，且涉及新进加工、数控、仿真、精密计量等诸多方面的综合技术。 2、战略意义 在我国中长期科技发展规划中，与激光科学工程相关的国家重大专项涵盖了很多重要技术领域，这些领域与上海的2006-2020发展纲要是密切相关的。该专项的实施对于我国未来清洁能源、先进制造、光通讯、国防安全等领域的技术革新和长远发展具有重要的战略意义。 超精密光学元器件对这些大型激光装置来说，就如同砖、瓦、钢筋水泥对建筑高楼大厦一样重要。元器件的制造装备与工艺决定了元
器件的性能和品质，直接影响装置最终的输出性能和输出状态。对于传统光学仪器，如显微镜和望远镜无限制的扩大了人们的视野，是人的眼睛得意“更远、更精、更大”，而光学元件器正是这些光学仪器的器官。因此上海在此时适时布局和规划有关超精密光学元器件的制造与工艺研究具有非常重要的战略意义。 3、国内外现状 无论国内还是国际对于超精密光学元器件制备与工艺技术的驱动均来自于军事、航天、天文及大型民用项目，在美国最大的激光装置是本世纪初刚刚建成的NIF“国家点火工程”其共有光路192路，其中高精度大口径光学元件达7000余片。在国际上类似的装置还有法国的LMJ (Laser Mega Joule)装置。在中国最大的激光装置是建设中的神光III装置。受到大能量和高功率激光驱动装置方面的建设的驱动，各国在大尺寸光学元件的精密加工方面都开展了大量的投入和研究。其中具有代表性的是NIF装置驱动下美国光学加工的发展。据报道，NIF从1995年就开始了对激光材料加工技术技术的筹备和研究，整体工程包含的光学元件总量达到7360片，包括激光玻璃放大片、反射镜、腔镜、窗口、光栅和晶体，其中仅激光玻璃放大片为3072片。这些光学元件的技术指标要求都比常规光学元件的要求要高出许多，NIF的加工指标要求见下表 表错误！文档中没有指定样式的文字。NIF光学元件加工技术指标要求
3D打印实验报告 姓名： _____________________ 学号： _____________________ 指导老师： __________________ XXXX 大学XXXX 学院 20XX年1月 一、实验目的 1.学习并了解3D打印方法的原理。 2.学会3D打印的方法并能制造出产品。 二、实验内容及原理 3D打印是一种通过材料逐层添加制造三维物体的变革性、数字化增材制造技术，它将信息、材料、生物、控制等技术融合渗透，将对未来制造业生产模式与人类生活方式产生重要影响。目前3D打印机主要采用两种技术，第一种是通过沉积原材料制造物体，第二种是通过黏合原材料制造物体。 第一种我们称之为“选择性沉积打印机”一一将原材料沉积为层，这类打印机通过打印头注射、喷洒或挤压液体、胶状物或粉末状的原材料。家庭或办公室应用的通常是沉积型3D打印机，这是因为激光或工业热风枪相对来说容易产生危险。 第二种是将原材料黏合在一起的打印机通常是利用激光或在原材料中加入某种黏合剂来实现，这类打印机被称作“选择性黏合打印机”一一利用热或光固化粉末或光敏聚合物。 3D打印机可以打印自己设计的模型，也可以打印通过逆向工程技术获得的物体模型，该技术的核心内容是根据测量数据建立实物或样件的数字化模型。零件的数字化是通过特定 的测量设备和测量方法获取零件表面离散点的几何坐标数据，在这基础上进行复杂曲面的建模、评价、改进和制造。常见的测量技术主要有接触式测量和和光学测量。这里主要介绍光学测量中的结构光测量法。 结构光测量法是将一定图案的光投影到物体表面上，从而增强物体表面各点之间的可区分性，降低图像点对匹配的难度，提高匹配算法的精度和可靠性。如图是结构光双目测量系
免费光学零件加工技术 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 序言 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。
目录 1.零件的加工工艺设计-----------------------1 1.1零件的工艺性审查 1.2基准的选择 2.拟定机械加工工艺路线--------------------3 2.1确定各加工表面的加工方法及路线 3.选择机床设备及工艺设备-----------------7 4.小结--------------------------------------------8 5.参考文献--------------------------------------9
1.零件的加工工艺设计 1.1零件的工艺性审查 1.1.1零件的结构特点 该零件是用三孔形成，中间孔为支力点，常常靠两头的小孔来传递动力作用，其中作为支力点的大孔为Φ90H6，小孔及耳部分别为Φ35H6和Φ25H6。 1.1.2主要技术要求 零件的主要技术要求为：连杆不得有裂纹、夹渣等缺陷。热处理后226～271HBS。 1.2基准的选择 1.2.1毛坯的类型及制造方法 零件材料为45钢，考虑零件形状，应用模锻毛坯。 由于零件是中批量生产，所以设备要充分利用，以减少投资、降低成本。故确定工艺的基本特征：毛坯采用效率高和质量较好的制造方法：拟定成的工艺过程卡和机械加工工序卡片。 1.2.2确定毛坯的制造方法和技术要求。 由于该零件的尺寸不大，而且工件上有许多表面不切削加工，故模锻。 毛坯的技术要求： 1.不得有裂纹、夹渣等缺陷/ 2.锻造拔模斜度不大于7·
3.正火处理226～271HBS 4.喷砂，去毛刺 1.2.3绘制毛坯图 1.2.4基准选择 由于该零件多数尺寸及形位公差以Φ90H6孔及端面为设计基准，因此首先将Φ60H6端面加工好，为后续加工基准。根据粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准。（1）Φ90H6孔端面：零件外轮廓（粗基准） （2）Φ35H6孔及Φ90H6孔端面（粗加工）：Φ90H6孔端面（3）Φ35H6孔及Φ90H6孔端面（精加工）：Φ90H6孔端面（4）Φ25H6孔端面：Φ90H6孔端面 （5）三孔：Φ90H6孔端面 2.拟定接写加工工艺路线 该三孔连杆零件加工表面：大头孔、小头孔及耳部端面。根据各加工表面的精度要求和粗糙度要求。
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
几何光学实验报告 实验一显微镜与望远镜光学特性分析测量 一、实验目的 1.通过实验掌握显微镜、望远镜的基本原理； 2.通过实际测量，了解显微镜、望远镜的主要光学参数； 3.根据指示书提供的参考材料自己选择 2 套方案，测出水准仪的放大率并比较实验结果是否相符。 二、实验器材 1 ．显微镜实验：测量显微镜、分辨率板、分辨率板放 大图、透明刻线板、台灯，高倍（40X、45X）、中倍（8X 或 10X）、低倍（2.5 X、3X或4X）显微物镜各一个，目镜若干 （4X、5X、10X、15X等）。 2 .望远镜实验：25 X水准仪、平行光管、1 X长工作距测量显微镜、视场仪、白炽灯、钢板尺、升降台、光学导轨、玻罗板、分辨率板。双筒军用望远镜，方孔架（被观察物）。 三、实验原理 （ 1 ）显微镜原理： 显微镜是用来观察近处微小物体细节的重要目视光学仪器。它对被观察物进行了两次放大：第一次是通过物镜将被观察物成像放大于目镜的分划板上，在很靠近物镜焦点的位置上成倒立放大实
像；第二次是经过目镜将第一次所成实像再次放大为虚像供眼睛观察，目镜的作用相当于一个放大镜。 由于经过物镜和目镜的两次放大，显微镜总的放大率r 应是物镜放大率B和目镜放大率r 1的乘积。 r = pxr 1 绝大多数的显微镜，其物镜和目镜各有数个，组成一套，以便通过调换获得各种放大率。显微镜取下物镜和目镜后，所剩下的镜筒长度，即物镜支承面到目镜支承面之间的距离称为机械筒长。我国标准规定机械筒长为160 毫米。 显微镜的视场以在物平面上所能看到的圆直径来表示，其视场受安置在物镜像平面上的专设视场光阑所限制。 显微镜的分辨率即它所能分辨的两点间最小距离：$ =0.61入式中：入为观测时所用光线的波长；nsinU为物镜数 值孔径（NA）。 从上式可见，在一定的波长下，显微镜的分辨率由物镜的数值孔径所决定，光学显微镜的分辨率，基本上与所使用光的波长是一个数量级。为了充分利用物镜的放大率，使被物镜分辨出来的细节，能同时被眼睛所看清，显微镜应有恰当的放大率。综合考虑显微物镜和人眼自身的分辨率，可得出显微镜适当的放大率范围是：500NA< r 这个范围的放大率称为有效放大率。如使用比有效放大率更小的放大率，则不能看清物镜已经分辨出的某些细节；
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
光学零件超精密加工 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比拟的良好的成像质量，在光学系统中能够很好的矫正多种像差，改善成像质量，提高系统鉴别能力，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，降低成本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、卫星红外望远镜、录像机镜头、录像和录音光盘读出头、条形码读出头、光纤通信的光纤接头、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，出现了许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问题。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、形状、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。 国外许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RankPneumo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、哈尔滨工业大学、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。 2.非球面零件超精密切削加工技术 美国UnionCarbide公司于1972年研制成功了R―θ方式的非球面创成加工机床。这是一台具有位置反馈的双坐标数控车床，可实时
零件加工工艺的编制 课程作业 班级:数控1班 姓名: 学号: 前言 机械制造工艺学课程设计，是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工
艺装备知识的机械制造技术基本能力的培养；是综合运用机械制造技术的基本知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。 机械制造技术基础课程设计，是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设计。即以所选择的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象，编制其机械加工工艺规程，并对其中某一工序进行机床专用夹具设计。 机械制造工艺学课程设计是作为未来从事机械制造技术工作的一次基本训练。通过课程设计培养学生制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。在设计过程中，我熟悉了有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。 1、能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实践中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2、提高结构设计能力。学生通过夹具设计的训练，应获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 3、学会使用手册、图表及数据库资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后所从事的工作打下基础。 由于本人能力有限，设计尚有许多不足之处，可请各位老师给予批评指正。 目录 前言 (1) 零件的工艺分析 (4)
平面光学元件的加工技术 浙江大学光电系曹天宁 宁波华光精密仪器公司周柳云 光学平面零件包括棱镜、平行平面板、平面反光镜、平晶、光楔、光盘片基、滤光片、波片、倍频器等等。其大小从φ1mm到φ1000mm,材料主要是光学玻璃,有时是光学晶体,为了达到高精度与高效率,采用技术方法很多,有铣磨、精磨、研磨、抛光、分离器抛光、环抛、水中抛光、单点金刚石飞切(SPDFC)、计算机机控制小工具抛修(CCP) 、离子抛光等等。 从机理上考察,可以归纳为三类基本方法 一、范成法形成平面 特点是依靠机床的精确运动形成平面包络面,对机床精度要求高.如用筒状金刚石磨轮铣磨平面,按正弦公式当α=0时,R=∞范成了片面(生产上为了排屑排冷却液方便, α有一个小量,表面微凹)。单点金刚石飞切也是依靠高速旋转的轴与飞刀作直线运动的工作台垂直而范成了平面.工具与工件的加工接触为线接触。 二、轮廓复印法或母板复制法 这种复制法与光栅复制法不一样,在复制过程有磨削研磨、抛光过程。采用精磨模、抛光模(固着磨料抛光模与柏油抛光磨)加工的均属于这一类.工具与工件的接触为面接触。 三、小工具修磨法 计算机控制抛光(CCP)离子束抛光与手修属于这一类,逐点抛修,边检边修,精度可以很高，对局部修正非常方便.工具与工件的接触为点接触。 (一) 、铣磨成型光学平面元件 我国QM30、PM500、XM260研磨机直到NVG-750THD型双轴超精密平面磨床等大型平面铣磨机利用范成法原理高效铣磨出平面,而且可以采用适当的金属夹具,将角度修磨变为平行平面的铣磨.机床磨轮轴与工件的平行度、轴向经向跳动影响棱镜的角度精度.铣磨成型是光学平面元件毛胚加工的主要技术方法之一。 图一就是PM500铣磨平面的范成运动,图二就是改进的QM30铣削平面的范成运动。
红外测温方法 1.温度测量的基本概念 温度是度量物体冷热程度的物理量。在生产生活和科学实验中占有重要的地位。是国际单位之中的基本物理量之一。从能量角度来看，温度是描述系统不同自由度的能量发布状况的物理量。从热平衡角度来看，温度是描述热平衡系统冷热程度的物理量。从微观上看，温度温度标志着系统内部分子无规则运动的剧烈程度。温度高的物体分子平均动能大，温度低的无题分子平均动能小。早期人们凭感觉出发，凭感觉到的冷热程度来区别温度的高低，这样的出来的结果不准确。研究表明，几乎所有的物质性质都与温度有关。例如尺寸，体积，密度，硬度，弹性模量，破坏强度，电导率，导磁率，光辐射强度等。利用这些性质及其随温度变化规律可进行温度测量。也就是说，温度只能通过物体随温度变化的某些特征来间接测量。而用来测量温度的尺标称为温标。它规定了温度的读数起点（零点）和基本单位。目前国际上用的较多的是华氏温标，摄氏温标，热力学温标和国际实用温标。 2. 红外测温原理，方法和适用范围 2.1红外测温原理 物体处于绝对温度零度以上时，因为其内部带电粒子的运动，以不同波长的电磁波的形式向外辐射能量。波长涉及紫外，可见，红外光区。物体的红外辐射量的大小几千波长的分布与它的表面温度有着十分密切的关系。因此，通过物体自身红外辐射能量便能准确的确定其表面温度。这就是红外辐射测温所应用的原理。 2.2红外测温仪结构 红外测温仪由光学系统、光电探测器、信号放大器及信号处理、显示输出等部分组成。光学系统汇聚其视场内的目标红外辐射能量，视场的大小由测温仪的光学零件及其位置确定。红外能量聚焦在光电探测器上并转变为相应的电信号。该信号经过放大器和信号处理电路，并按照仪器内置的算法和目标发射率校正、环境温度补偿后转变为被测目标的温度值。除此之外还应考虑目标和测温仪的环境条件，如温度，气压，污染和干扰等因素对其性能的影响和修正方法。 2.3红外测温仪器的种类 红外测温仪对于原理可分为单色测温仪和双色测温仪。对于单色测温仪，在例行测温时，检测目标面积应充满测温仪视场。建议被测目标尺寸超过视场大小的50%为好。如果目标尺寸小于视场，背景辐射能量就会进入测温仪的视场干扰测温读数，造成误差。相反，如果目
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。
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。
实验报告 陈杨 PB05210097 物理二班 实验题目: 傅里叶光学实验 实验目的: 加深对傅里叶光学中的一些基本概念和理论的理解，验证阿贝成像理论，理解透镜成像过程，掌握光学信息处理的实质，进一步了解透镜孔径对分辨率的影响。 实验原理： 1.傅里叶光学变换 二维傅里叶变换为：??+-=?=dxdy vy ux i y x f v u F )](2exp[),()}y ,x (f {),(π ( 1 ) 1()[(,)]x y g x F a f f -=， ''x y x f f y f f λλ??=????????=???? 复杂的二维傅里叶变换可以用透镜来实现，叫光学傅里叶变换。 2.阿贝成像原理 由于物面与透镜的前焦平面不重合，根据傅立叶光 学的理论可以知换（频谱），不过只有一个位相因 子的差别，对于一般情况的滤波处理可以不考虑。这个光路的优道在透镜的后焦平面上得到的不是物函数的严格的傅立叶变点是光路简单，是显微镜物镜成像的情况—可以得到很大的象以便于观察，这正是阿贝当时要改进显微镜的分辨本领时所用的光路。 3.空间滤波
根据以上讨论：透镜的成像过程可看作是两次傅里叶变换，即从空间函数(,)g x y 变为频谱函数(,)x y a f f ，再变回到空间函数(,)g x y ，如果在频谱面上放一不同结构的光阑，以提取某些频段的信息，则必然使像上发生相应的变化，这样的图像处理称空间滤波。 实验内容: 1.测小透镜的焦距f1 （付里叶透镜f2=）. 光路：直角三棱镜→望远镜（倒置）（出射应是平行光）→小透镜→屏。（思考：如何测焦距） 夫琅和费衍射： 光路：直角三棱镜→光栅→墙上布屏（此光路满足远场近似） （1）利用夫琅和费衍射测一维光栅常数； 光栅方程：dsin θ=k λ 其中,k=0,±1, ±2, ±3,… 请自己选择待测量的量和求光栅常数的方法。（卷尺可向老师索要） 记录一维光栅的衍射图样、可看到哪些级记录 0级、±1级、±2级光斑的位置； （2）记录二维光栅的衍射图样. 3.观察并记录下述傅立叶频谱面上不同滤波条件的图样或特征； 光路：直角三棱镜→光栅→小透镜→滤波模板（位于空间频谱面上）→墙上屏 思考：空间频谱面在距小透镜多远处图样应是何样 （1）一维光栅：（滤波模板自制，一定要注意戴眼镜保护；可用一张纸，一根针扎空来制作，也可用其他方法）. a.滤波模板只让 0级通过;