基础光学工艺02第二章 基本操作Word下载.docx

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开动机器，冷却液直接喷入移动工作台的锯缝中；

第四步：

瓷砖靠着水平的档块，移动工作台，按划线进行切割。

有经验的操作者通常不这么做，而是用双手将瓷砖推向旋转的锯片。

但为了保证手指的安全，应将移动工作台固紧。

如果落下的粉料是紫红色而不是工作正常时的白色，则表示在材料上施加的压力太大。

常规金刚石锯片的安装如图2.1所示。

图2.1带有冷却液泵的夫勒克尔－德来赛（Flecker－Dreser）

金刚石锯片，80－BQ型切割机及机座

当锯切玻璃或晶体时，金刚石磨轮或钢丝可能堵塞，需用一块碳化硅或特殊的白色石块除去堵塞物。

1.1切割厚的工件

有些固定在液压控制轴上的金刚石锯片可以切割安置在可移动工作台上的厚玻璃平板。

为把一块平板锯成几块，人们必须先切出整个厚度的一半，然后把平板翻过来再切割另一半。

有两个约束条件限制了玻璃的切割尺寸——锯片和防冷却液的档片直径以及使锯片固定在旋转轴上的固定垫圈直径。

操作方法如图2.2所示。

图2.2用正反锯口锯切法把厚玻璃平板切割成两块的一种改进方法

1.2圆片的切割

经常需要把一块大直径的玻璃圆柱体切割成薄的圆玻璃片。

操作者需要采取一些临时性的凑合办法。

先将定位圆柱体用的V型金属档块固定在工作台上，再将一只90°

的金属直立挡板也固定在工作台上，使之当用手旋转玻璃圆柱体时有固定的位置。

锯切的操作如图2.3所示。

操作时锯片切入玻璃圆柱体内，切割到固定垫圈尺寸，即1/8in。

然后转动玻璃圆柱体，一直切到在中心只剩下一个小圆芯为止。

如果圆芯直径大，则不应掰开圆切片，而可以用一只细齿手锯和80号碳化硅金刚砂将圆芯锯去。

这种方法虽慢但却有效。

在玻璃圆柱体的直立挡板间放入一块方形木块，就可以切割另一块圆片。

图2.3将一块大玻璃圆柱体切割成玻璃圆盘

1.3棱镜的锯切

将粗抛光过的平行平板切成各种大小的棱镜时，必须先胶合两块保护玻璃以保护其粗抛光过的表面。

胶合时工件在电炉上加热到100℃，并在每个表面涂上沥青胶。

抛光表面与保护用的窗玻璃间应衬以透镜纸或薄棉纸。

从玻璃块上切下的棱镜的尺寸最好用一种宽的绝缘胶带纸标出。

为便于锯切排样，可用厚纸板或薄塑料板做棱镜模型。

锯切和铣削出来的棱镜表面要尽量使用，因为劳动力比玻璃的价格更昂贵。

1.4分束器

首先锯切成矩形玻璃块，然后从平行平板上切出反射棱镜和分束器。

用双面胶带纸将玻璃块粘贴在V型块上，对准玻璃上的狭长表面进行难度较大的对角切割，如图2.4所示。

V型夹具固定在锯料机的活动工作台上。

玻璃块的棱角首先用手磨出0.1in的倒边，以此作为切割的对准线和开始切入区。

但是必须在切割前作一些检验，棱角及其倒边应与磨轮片静止位置保持对准。

如果对准不精确，则必须移动工件到正确的位置后再牢牢紧固。

沿着夹具里的铣切切口走动的锯片，切不可切入金属夹具。

当锯片全部锯出时，操作必须谨慎，注意玻璃不能裂开或跌落到金属工作台上。

为了防止碰破玻璃，可在夹具近旁处放一块厚的波纹橡皮垫。

用木头尖臂或塑料尖臂很容易将棱镜从胶带上撬开而脱开夹具。

想要安装一块新的棱镜和调换新的双面胶带以前，必须擦净夹具。

在夹具的每一面只需用一小条胶带，若胶带太多反而会使棱镜难以取下。

棱镜上的所有锐角均要倒边。

2带锯或线锯

玻璃或晶体切片时常采用带锯。

光学上采用的带锯类似于木工或金工车间的常规带锯。

在制成一块椭圆形光学平板（见图2.5）以前，普通带锯的操作是先除去一块大的玻璃圆盘外圆的多余部分。

该方法需要挠性的含油的金属锯片。

大而重的玻璃圆盘要放在装有多个小轴承钢球的台板上并作运动，钢球压入台板胶合

图2.4用双面胶带纸或树脂胶把一块柱形块粘贴在夹具上切割成两只反射棱镜

板的支座里。

在宽的绝缘胶带上画好要切割的椭圆，在转动的锯片与玻璃间注入冷却液，以防止应变。

对圆盘及其圆周进行喷砂或细磨（见图2.6）可以使应变消失。

用钻床马达带动一个挠性圆磨盘，对圆盘的外圆进行细磨。

用线锯方法切割大而重的玻璃块是不切实际的，因为这种切割需要压力。

在许多车间里用线锯或浸油的弦锯切割制作红外（IR）器件用的晶体零件。

镶嵌金刚石的线锯用于切割硬晶体，而浸油的弦锯用于切割软晶体，例如钠碘化合物。

为防止被切割的晶体分解，必须仔细地选择冷却液。

线锯如图2.7所示。

3球面铣磨成型

在玻璃零件上铣磨成型球面是一项常规的操作。

标准的球面铣磨机（通常称为研磨机）如图2.8所示。

如斯德雷斯巴（Strasbaugh）7-M型可以加工直径达24in的玻璃毛坯并可铣磨成凹面、凸面或平面，也可以倒角、磨边及钻孔。

玻璃圆盘

图2.5将一块大的派勒克斯（Pyrex）玻璃圆盘用带锯锯成一块椭

圆形平面块（42×

30cm）在制造椭圆时，先加工成圆盘形状

图2.6用碳化硅圆盘研磨模研磨锯成椭圆的圆周，椭圆的内倒边

用一只挠性研磨盘进行细磨，并在研磨盘上贴一张碳化硅砂皮

图2.7激光技术公司（NorthHollywood,CA.）制造的№2006线锯切割机床，

用运动的金刚石细线切割晶体时必须仔细地选择冷却液

用一只带有可压缩的“O”型圈的真空夹头装夹。

操作方法如图2.9所示。

选择的金刚石磨轮的直径应大于铣磨零件直径的一半。

半径稍有变化时，可调整倾斜角来进行校正，并用球径仪检查铣磨出的曲率半径。

图2.8斯德雷斯巴7-M型球面铣磨机加工工件直径达24in，玻璃厚度为7in

3.1球径仪

球径仪用于测量铣磨球面与给定球面间的偏离程度。

由三个球组成的球形测环，支承着玻璃工件，工件表面曲率半径为：

r＝（R2/2h）＋（h/2）a…………………………………………（2-1）

图2.9用斯德雷斯巴7-M型铣磨机可以完成的各种

工作，钻中心孔需要特殊的真空吸盘

式中h是矢高；

a是小球半径；

R是测杆中心到支承小球中心的距离。

凹面工件a取负号，凸面工件a取正号。

球径仪可以选用3/4、1.5、2和3in等不同直径的测环（见图2.10）。

许多光学车间采用环式球径仪取代球形球径仪。

3.2斯德雷斯巴铣磨机的操作方法

我们介绍一下铣磨凹球面的步骤。

第一步必须确定玻璃圆坯的表面是否平整。

因为起伏不平的表面使真空吸盘难以吸住工件。

如果存在这种表面，则必须在带

图2.1018AS型斯德雷斯巴数字式球径仪测

量铣磨球面的矢高，精度达0.001mm

旋转铁平模的单轴机上进行粗磨，以先除去表面的起伏不平。

圆盘还应该是好磨的，否则必须在磨圆机或铣磨机上磨边。

主轴转速为10r/min。

为了检查偏心，在安装百分表以前应使玻璃毛坯先行运转。

如果偏心太大，则圆坯必须移动一半偏心量，然后用百分表检查偏心。

注意总偏心量应除以2，用读数值的一半来校正圆坯的偏心。

为了达到零读数，可能需要调整几次，并用铅笔画几个同心圆，以找出圆坯的中心。

现在，根据计算值调整铣磨机金刚石磨轮主轴的倾斜角。

升高工件主轴（静止时），侧向移动铣磨机磨轮，使磨轮边缘对准玻璃圆坯上铅笔所作的中心点记号，使其误差在1/8in以内。

开动冷却液泵，把冷却液直接喷洒在圆坯中心。

启动工件主轴，将圆坯的“O”环开关转向“ON”。

启动铣磨机磨轮，用手进给一直到切入玻璃毛坯的深度为1mm。

降低圆坯，目测工件中心区域是否存在小凸包。

若玻璃凸包较明显，则移动磨轮，使之磨入凸包区域。

启动装有玻璃圆坯的工件轴，打开冷却液，并升高圆坯，使旋转磨轮进行磨削。

打开自动进给开关，使主轴慢慢地向上进给，切入圆坯。

当球面铣磨到大于一半直径时，下降圆坯工件，关闭全部机床开关，然后用球径仪见长凹面曲率半径。

如果曲率半径不正确，则必须改变磨轮的倾斜角；

若曲率半径太小，就减小磨轮的倾斜角；

反之就增大磨轮的倾斜角。

如果曲率半径误差的测量值在0.02in以内，则不需要改变磨轮倾斜角，因为下一道工序（即研磨时），可以修正曲率半径。

铣磨凸球面的全部步骤与铣磨凹球面的步骤类似。

主要的差别只是采用磨轮的内边缘，角度以相反方向倾斜。

因为精确对准磨轮的边缘位置教困难，所在铣磨球面的中心经常出现凸包。

凸包一旦出现，则铣磨零件总是向磨轮内边缘移动。

平面铣磨类似于球面曲率半径铣磨成形（平面具有无穷大的曲率半径），磨轮的倾斜角为零。

所有铣出的平面应略带凹面是一个成功的经验。

整个面的凹下矢高值约为0.002in，因为在细磨整个表面时，为了除去边缘的砂眼，往往易于细磨成“凸”表面。

4磨边

玻璃磨边可以用两种方法。

第一种方法采用调成5°

～10°

倾角是用来细磨凸球面的。

倾斜的磨轮有利于向下切入玻璃毛坯，从而磨出外圆。

为防止破边，先将毛坯外圆磨出一个0.25in的台阶，用百分表测量这个尺寸。

百分表磁性座固定在接近磨轮的横向拖板上。

然后，将磨轮移开玻璃毛坯，上升工件主轴，移动横向拖板，使倾斜的磨轮达到百分表指示的预定位置，以相反方向磨去毛坯边缘剩下的0.25in（见图2.9）。

第二种方法需要一只类似于外圆柱面研磨机上使用的常规金刚石磨轮。

当磨轮移动（进给）时，装着玻璃坯的主轴就上升和下降。

在此磨轮始终与玻璃表面保持部分接触是非常重要的，否则将会产生破边。

用碗状金刚石磨轮或常规金刚石外圆磨轮倒边时，应调整磨轮到要求的倒边倾角，其倾角一般为45°

。

5钻孔

钻孔用中心钻。

当中心钻旋转时就穿入玻璃。

玻璃平板必须仔细地对好中心。

为防止中心钻穿通零件孔时损坏真空夹具，可在玻璃毛坯背面用沥青胶一块玻璃。

制作一只具有钻模的特殊夹具，可使中心钻自由地进刀到夹具里（见图2.9）。

用马克苏多夫（Maksutor）扇形校正透镜能很好地说明铣磨、磨边和锯切的组合操作过程，如图2.11所示。

注意其中陡峭的深曲率半径的凹面和凸面要倒三面角和外圆。

图2.11用斯德雷斯巴铣磨机铣磨的马克苏多夫校正棱镜的扇形

曲面（注意两个具有深曲率半径表面的倒角和磨边）

6铣磨棱镜的角度平面

通常，铣磨棱镜角度平面的铣磨机用劳（LOH）厂生产的G-6机床（见图2.12）。

它有两只金刚石碗形磨轮，磨轮一次安装可以铣磨出两个角度平面。

将小的镀铝平行平板粘到棱镜角度，从而增加机床的通用性。

当然，棱镜角度面的标准角必须正确地调整到预定值。

这种机床通常适用于0.75in大小的的棱镜或更大的表面。

比此小的棱镜用另外型号的铣磨机铣磨。

这将在下面讨论。

图2.12同时铣磨直角棱镜两个直角面的劳厂万能研磨机

大多数棱镜大批量生产时，可用多种方法铣磨棱镜的角度面。

不少光学公司采用表面粗糙的棱镜模压毛坯。

第一步用粘结胶将棱镜胶合到铸铁平行平板上，铣磨棱镜的两面角和两个平面。

用这种方法一次可以加工出20只或更多只棱镜，这主要取决于棱镜的底面尺寸。

在铣磨每个角度平面以前，把棱镜固定在铸铁角度模具上，可以铣磨出组合的反射玻璃角（也可以参阅图13.6）。

另一种方法就是布朗查德（Blanchard）铣磨表面的方法。

这种方法采用各种角块夹具铣出各种玻璃角度。

通常设计角度夹具时总是将棱镜的参考角胶合在铸铁夹具上。

用布朗查德铣磨机一次可以铣磨出许多棱镜。

这种机床用磁性吸盘吸住棱镜，铸铁金属