光学透镜的加工工艺

超精密光学玻璃元件模压成型制造关键工艺及装备在现代光学装备和仪器制造中，光学玻璃元件（如透镜、棱镜、窗口等）作为光学系统的重要组成部分，扮演着至关重要的角色。

而超精密光学玻璃元件的制造则是相当有挑战性的，因为需要高度精确的形状、表面质量和尺寸和构型精度。

模压成型（compression molding）是一种被广泛应用在超精密光学玻璃元件制造中的关键工艺。

它通过在高温和高压的条件下将光学玻璃材料压制成预定形状，在制造过程中可以保持良好的表面质量和较高的精度，同时也可以大幅降低制造成本。

模压成型工艺包括模具设计和制造、原材料选择和加工、热压过程控制等多个环节。

首先，模具的设计和制造是模压成型的关键一步。

模具的设计需要考虑到光学元件的形状、尺寸和精度要求。

在设计时需要注意模具表面的光滑度和尺寸误差控制。

由于超精密光学玻璃元件的尺寸和形状非常精确，所以模具的制造需要采用高精度的数控加工技术或精密电火花加工技术，以确保模具的尺寸精度和表面质量。

其次，原材料的选择和加工也是至关重要的。

光学玻璃材料需要具有良好的光学性能、稳定性和机械性能，以满足光学元件的使用要求。

合适的材料选择可以提高成型效果，并保证元件的性能和寿命。

材料的加工过程中需要控制好温度和压力，以避免材料的变形和应力积累。

热压过程控制是模压成型工艺中的另一个关键环节。

热压过程需要精确控制温度、压力和时间，以保证光学玻璃材料在模具中得到均匀的变形和冷却。

温度的控制需要考虑到光学玻璃的熔化温度和软化温度。

压力的控制需要根据光学玻璃的特性和形状来确定，以避免过量或不足的压力导致的问题。

时间的控制需要根据光学玻璃的稳定性和冷却速率来确定，以保证成型品的结构和性能。

在模压成型过程中，各种装备也是至关重要的。

高质量的模具、精确的温控设备、稳定的压力控制系统，都对成型质量和生产效率有着重要的影响。

同时，模压成型装备还需要具备可靠的自动化能力，以提高生产效率和降低人工操作的风险。

透镜最全知识点总结一、透镜的基本原理1.1 折射定律透镜的基本原理是光的折射定律，即当光线从一种介质射向另一种介质时，它的传播方向将发生改变。

根据斯涅尔定律，折射定律可以用下面的公式表示：n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)其中，n1和n2分别代表两种介质的折射率，θ1和θ2分别代表入射角和折射角。

1.2 透镜的焦距透镜的焦距是指透镜的焦点到透镜的焦点之间的距离，焦距与透镜的曲率半径有关。

当光线经过一个透镜时，会被透镜折射到焦点上，形成一个清晰的像。

对于凸透镜来说，其焦点在透镜的凸面背后，而对于凹透镜来说，其焦点在透镜的凹面前面。

1.3 透镜的放大倍数透镜的放大倍数是指透镜能够将物体放大的程度，它与透镜的焦距和物体的距离有关。

放大倍数可以用下面的公式表示：M = -f/do其中，M代表放大倍数，f代表透镜的焦距，do代表物体到透镜的距离。

二、透镜的种类2.1 凸透镜凸透镜也称为透镜，它的两面都为凸面，用于将平行光汇聚到一个点上，形成实像。

凸透镜广泛应用于望远镜、显微镜、放大镜、眼镜等光学系统中。

2.2 凹透镜凹透镜也称为散射透镜，它的两面都为凹面，用于使光线发散，形成虚像。

凹透镜广泛应用于照相机、电视机、激光设备、眼镜等光学系统中。

2.3 双凸透镜双凸透镜也称为双凸透镜，它的一面为凸面，另一面为凸面，适用于用于放大物体的光学系统。

2.4 平凸透镜平凸透镜也称为平透镜，它的一面为平面，另一面为凸面，适用于对物体进行搜集和集中，使物体的视觉更清晰。

2.5 柱面透镜柱面透镜是一种特殊的透镜，其一面为球面，另一面为柱面，适用于对特定方向的光线进行聚焦或者发散。

2.6 折射率透镜的折射率是指透镜对光的折射能力，不同的材质和结构的透镜具有不同的折射率。

折射率的大小与透镜的材质和波长有关。

三、透镜的制造工艺3.1 玻璃透镜制造工艺玻璃透镜是一种常见的透镜材料，其制造工艺主要包括以下步骤：原料选取、清洗、熔化、成型、冷却、抛光和镀膜。

第1篇一、引言透镜作为光学元件的一种，广泛应用于照明、光学仪器、通信等领域。

随着科技的发展，对透镜的精度、形状、尺寸等要求越来越高。

注塑工艺作为一种成熟的加工方法，具有生产效率高、成本低、产品尺寸精度好等优点，成为透镜制造的主要工艺之一。

本文将详细介绍透镜的注塑工艺，包括注塑原理、工艺流程、注意事项等。

二、注塑原理注塑工艺是一种将熔融的塑料通过高压注入模具，使其在模具内冷却固化，从而得到具有一定形状、尺寸和性能的塑料制品的加工方法。

注塑工艺主要包括以下几个步骤：1. 塑料熔融：将塑料原料加热至熔融状态，使其流动性好，便于注入模具。

2. 注塑：将熔融的塑料通过高压注入模具的型腔，使塑料在型腔内迅速冷却固化。

3. 开模取出：冷却固化后的塑料制品，通过开模取出，得到所需的透镜产品。

三、透镜注塑工艺流程1. 塑料原料准备：根据透镜的材质和性能要求，选择合适的塑料原料，并进行称量、干燥等预处理。

2. 模具准备：检查模具的尺寸、形状、精度等是否符合要求，并进行预热。

3. 注塑机准备：检查注塑机的性能、温度、压力等参数，确保其正常运行。

4. 注塑：将熔融的塑料通过注塑机注入模具型腔，控制注射速度、压力、温度等参数。

5. 冷却固化：注射完成后，保持模具温度，使塑料在型腔内冷却固化。

6. 开模取出：冷却固化后，打开模具取出透镜产品。

7. 后处理：对透镜产品进行抛光、清洗、检验等后处理，确保其质量和性能。

四、透镜注塑工艺注意事项1. 塑料原料：选择合适的塑料原料，确保其熔融温度、流动性、强度等性能满足透镜制造要求。

2. 模具设计：模具设计应充分考虑透镜的形状、尺寸、精度等要求，确保注塑过程顺利进行。

3. 注塑参数：注射速度、压力、温度等参数应根据塑料原料、模具结构等因素进行调整，以获得最佳注塑效果。

4. 冷却固化：合理控制模具温度，确保塑料在型腔内充分冷却固化，提高透镜产品的精度和性能。

5. 后处理：对透镜产品进行抛光、清洗、检验等后处理，确保其质量和性能。

一、实训目的通过本次实训，了解光学透镜的冷加工工艺流程，掌握光学透镜冷加工的基本操作技能，提高对光学透镜加工质量的控制能力，为今后从事光学领域的工作打下基础。

二、实训时间及地点实训时间：2023年10月1日至2023年10月5日实训地点：光学实验室三、实训内容1. 光学透镜冷加工工艺流程光学透镜的冷加工工艺流程主要包括以下步骤：（1）粗磨：去除镜片表面凹凸不平的气泡和杂质，起到成型作用。

（2）精磨：使零件加工到规定的尺寸和要求，将其粗磨出来的镜片的破坏层消除掉，大只固定R值，作好抛光准备。

（3）抛光：使零件表面光亮并达到要求的光学精度。

（4）定心：相对于光轴加工透镜的外圆，把透镜的外径磨到指定的直径。

（5）镀膜：在透镜的表面镀增透、反射等膜层。

（6）胶合：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。

（7）涂黑：在镜片的毛面涂一层黑墨，达到消光的目的。

2. 光学透镜冷加工操作技能（1）粗磨：使用砂轮和磨料对镜片进行粗磨，去除表面凹凸不平的气泡和杂质。

（2）精磨：根据要求对镜片进行精磨，消除粗磨时的破坏层，达到规定的尺寸和形状。

（3）抛光：使用抛光轮和抛光膏对镜片进行抛光，使表面光亮并达到要求的光学精度。

（4）定心：使用定心工具对镜片进行定心，确保透镜的外径达到指定的直径。

（5）镀膜：在镜片表面镀增透、反射等膜层，提高透镜的性能。

（6）胶合：将不同的光学零件进行胶合，使其达到光轴重合或按一定方向转折。

（7）涂黑：在镜片的毛面涂一层黑墨，达到消光的目的。

3. 光学透镜加工质量分析（1）表面质量：光学透镜的表面质量对其光学性能有很大影响。

在加工过程中，应严格控制表面质量，确保镜片表面光洁、无划痕、无气泡等缺陷。

（2）形状精度：光学透镜的形状精度对其光学性能至关重要。

在加工过程中，应严格控制形状精度，确保镜片表面形状符合设计要求。

（3）光学性能：光学透镜的光学性能直接关系到光学系统的性能。

武汉职业技术学院项目报告平凸透镜的加工及检测系、专业：电子系光电子班级：光电09305实训人：王海指导教师：吴晓红谢智国喻菊芳2010年12月19日摘要介绍了平凸透镜加工和检测方法，学会对一般光学加工仪器的使用，回顾两周实训的内容，实现理论和实践的结合，并对实践中使用的方法进行总结和概括。

关键字：平凸透镜、加工、检测一、光学零件加工的总体认知光学材料及加工工艺过程制作光学零件的拆料目前有三大类，光学玻璃，光学晶体和光学塑料，其中光学玻璃大量使用。

在此实训中，我们使用的是冕牌玻璃（k9）。

玻璃具有性脆且硬，导热性差，故不能急冷急热。

膨胀系数大，所以加工车间要保持恒温。

化学稳定性差。

光学零件加工工艺分为古典工艺和现代工艺，我们在实训中的加工方法即为古典工艺法。

古典工艺的工艺过程为：选料——切割——整平——胶条——滚圆——开球面——粗磨平凸透镜两面——细磨——精磨——上盘——抛光——下盘清洗——第一面涂保护漆——第二面上盘——第二面抛光——下盘清洗——定心磨边——镀膜。

二、粗磨工艺1．粗磨及其要求粗磨是将玻璃块料或型料毛坯（我们实训用的块料毛坯）加工成具有一定几何形状，尺寸精度和表面粗糙度的工件的工序。

粗磨工序是包括毛坯加工分工序的，而狭义的粗磨是指在已基本成型的毛坯上研磨表面，使其表面形状（如球面半径）和表面粗糙度满足下一步上盘细磨要求的那一部分工件。

这里所述的粗磨是指较广的范围，即从由块料加工毛坯开始，因此它所包含的分工序相应地要比成型毛坯的多一些。

粗磨的要求是随零件的种类不同而不同的。

对于球面零件，粗磨加工的要求是：一定的曲率半径，中心厚度，中心偏差不超过某一范围；完工后的表面粗糙度要求达到3.2。

对于平面零件，粗磨加工的要求是：一定的厚度，外形尺寸；完工后的表面粗磨度一般应比球面零件的要求高一些2．粗磨的设备及工艺过程1、粗磨所用的设备，模具切割机滚圆机球面铣磨机（开球面）粗磨磨料最常用的是金刚砂，实训中用的是240号的金刚砂2、球面零件粗磨工艺过程传统工艺下的球面零件粗磨工艺过程，由下列工序组成：（1）锯料按零件毛坯尺寸进行锯切（上图的切割机用于切割大型块料，实训中我们用的是自制的小型切割机）（2）切片按零件直径毛坯尺寸切片割方（3）胶条按零件厚度方向胶成长条，一般工人用直角对中，由于我们学生切割不整齐一般用肉眼对中胶条）。

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)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。

光学透镜加工工艺？
答：光学透镜的加工工艺主要包括以下几个步骤：
1. 毛坯加工：包括按光学零件图选择合适的块料，切割整平、划分、胶条、滚圆开球面。

这个步骤是单件进行的。

2. 粗磨加工：使表面粗糙度及球面半径符合细磨要求。

传统工艺中粗磨也是单件进行的，采用松香柏油粘结胶进行粘结上盘。

先用金刚砂对零件进行粗磨与精磨，然后使用松香柏油抛光模与抛光粉（主要是氧化铈）对零件进行抛光加工。

完成上述步骤后，光学透镜的基本形状就已经完成了。

接下来是一些后续步骤，例如细磨、定心磨边、清洗等，这些步骤可以进一步提高透镜的质量和精度。

需要注意的是，光学透镜属于高精度零件，其加工精度要求非常高，因此需要采用高精度的加工设备和工艺。

同时，由于光学透镜的材料和形状各异，加工过程中需要根据具体情况选择合适的工艺和设备。

此外，光学透镜的加工还需要注意以下问题：
1. 加工过程中需要严格控制温度和湿度，以避免因环境变化引起的透镜变形或开裂。

2. 加工过程中需要使用合适的夹具和工具，以避免对透镜造成损伤或划痕。

3. 加工完成后需要对透镜进行严格的检测和测试，以确保其质量和性能符合要求。

镜片模具制作流程光学加工工艺主要包括毛坯成型、粗磨、精磨、抛光、磨边、镀膜、胶合等工艺环节。

光学的原材料：光学玻璃：包括有色光学玻璃、激光玻璃、石英光学玻璃、抗辐射玻璃、紫外红外光学玻璃、纤维光学玻璃、声光玻璃、磁光玻璃和光变色玻璃。

光学晶体：卤化物单晶：氟化物单晶，溴、氯、碘的化合物单晶，铊的卤化物单晶。

氧化物单晶：蓝宝石（Al2O3）、水晶（SiO2）、氧化镁(MgO）和金红石（TiO2），与卤化物单晶相比，其熔点高、化学稳定性好，在可见和近红外光谱区透过性能良好。

用于制造从紫外到红外光谱区的各种光学元件。

半导体晶体：单质晶体（如锗单晶、硅单晶），Ⅱ-Ⅵ族半导体单晶，Ⅲ-Ⅴ族半导体单晶和金刚石。

金刚石是光谱透过波段最长的晶体，可延长到远红外区，并具有较高的熔点、高硬度、优良的物理性能和化学稳定性。

半导体单晶可用作红外窗口材料、红外滤光片及其他光学元件。

光学塑料：聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚苯乙烯（PS）、聚碳酸酯（PC）、苯乙烯丙烯腈常缩写成AS与SAN、苯乙烯-甲基丙烯酸甲酯共聚物（MS）、聚4-甲基-1-戊烯，简称TPX，商品名为TPX、透明聚酰胺。

毛坯成型：从最原始的矿石或经过化学反应制成的原材料在进入正式的加工之前需要对其进行初步处理，把这些材料加工成我们后续加工需要的雏形，叫做毛坯成型工艺。

毛坯是光学零件的初型，有块料毛坯（小批量用）、型料毛坯（大批量）、棒料毛坯。

玻璃块料毛坯成型：是用玻璃块加工而成的毛坯。

在毛坯成型工艺环节下面还有多个工艺，主要加工工序有：锯切、整平、划割、滚圆、开球面。

锯切：玻璃的光学材料毛坯加工主要采用金刚石锯料机器。

按照进给机的特点可以分为重锤进给、丝杠进给和液压进给三种。

整平：将锯切过后的坯料不平整的表面磨平，并修磨厚度和两面的平行度、修磨角度等处理，有散粒磨料研磨和金刚石磨轮铣磨两种。

划割：将需要利用到的毛坯料进行切割，去除多余的部分。

常采用金刚石玻璃刀（或滚刀）进行划割加工。