光学零件加工报告.docx
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光学零件加工报告
武汉职业技术学院
光学零件的加工实训报告
系、专业：
光电子技术
班级：
光电10305
实训人：
鲁洋
指导教师：
陈书剑王世霞彭卫国
2011年12月18日
项目一平凸透镜的加工
1、实训目的
1.对光学零件加工工艺中的光学原料、辅料的认识与选用。
2.掌握平凸透镜加工的原理及其检测。
3.能安全操作各种加工设备，理解各环节的工艺流程。
2、实训内容
尺寸要求：
外圆直径：
50mm
中心厚度：
10.5mm
A．粗磨
1.工艺过程
选择材料选择块料毛坯K9玻璃
②切割按零件毛坯尺寸留一定余量进行锯切
③整平磨去锯切时留下的不平痕迹
④胶条按零件厚度方向胶成长条
⑤滚圆在专用机床上直接按尺寸要求磨外圆
⑥拆胶、清洗胶条拆开获得多个圆形玻璃片
⑦开球面将圆片其中一个表面按要求磨成球面
⑧倒角磨去锋利的边缘
⑨清洗送检
2.相关工艺解释
切割：
切割是将玻璃大料块切割成所需要的小料块的过程。
首先，按加工尺寸和加工余量要求，在大料块上划出标线，然后沿线进行切割或锯切。
.外圆切割机
外圆切割机的特点：
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方便。
外圆切割机的切割步骤：
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
b.简易切割机
特点：
设备简单，不需要装夹，但劳动强度大，切口平整度差，锯口不直，崩边，切削率低。
简易切割机步骤：
开电源→打开水阀→将工件靠近砂轮行切割
→关水阀→关电源
整平：
整平的目的是磨平剧切时留下的不平痕迹及破口。
手工整平的方法：
手握工件，使其在铸铁研磨盘上运动，运动方向应与磨盘转动的方向相反，同时加砂加水，直至边角较圆。
胶条：
将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。
胶条的步骤：
选择工件的一个平整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，每个直角形夹具最多放八个工件。
最后在两端加上保护垫片。
滚圆：
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。
滚圆的步骤：
将玻璃长条装夹在滚圆机上→
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
测量工件半径使其满足要求→卸
下玻璃长条→关液压及电源
开球面：
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。
开球面的步骤：
接通电源，将工件放入槽内向
左拧紧，打开开关缓慢向上最
终停止，当半径达到要求时停
止铣磨，关闭电源。
用100#，280#砂磨削平面和凸面，使其达到标准。
利用游标卡尺测量工件的中心厚度；用卡板法检验工件的面型精度，将卡板卡在工件上对着光看是否有缝隙。
再进行修改。
B.精磨
1.精磨目的:
形成较好的面行；
形成有利于抛光的表面精度；
保证零件加工尺寸要求和平行差要求。
2.古典法精磨
精磨磨料先用302#，再用304#砂磨削表面。
磨球面时将食指放在工件的中心，中指与拇指放在工件的边缘。
工件由磨盘的边缘进入，待确定工件握紧时，用手腕带动工件沿着磨盘向相反的方向转动。
研磨一定圈数后松开拇指与中指保持食指按紧，让工件能转动一个小角度，然后再让工件沿磨盘转动的反方向运动，磨完之后取出；用相同手法磨平面。
3.面形检查
检测平面时先用乙醚溶液将工件表面与样板表面擦干净。
将六倍放大镜放在工件上压紧并对着光看，会出现彩色的条纹，在三种颜色中选定一种数出光圈的个数。
光圈越少，说明平面的平形度越好。
C.抛光
1.抛光的目的：
去除精磨的破坏层，达到规定的表面粗糙要求；
精修面行，达到图纸规定的表面面形的要求；
为以后的特种工艺如镀膜，胶合工序创造条件。
2.操作步骤：
①上盘，将沥青和磨具座加热后涂上，待沥青在贴置模
上涂均匀后将零件对称地贴在贴置模上，必须将其中的气
泡挤出。
②将抛光模在50℃～60℃的热水中烫一下，在抛光模面上涂上抛光液，覆盖在镜盘上，用手推几下，使之均匀。
放上铁笔，开动机床，开始抛光。
③抛光一段时间后，检查表面质量和面形。
在样板
检查光圈之前先用乙醚和酒精的混合液插净样板，然后将样板叠合在零件上再加压，观察光圈。
并修
改抛光模。
高低光圈的具体修改方法如下：
零件
类型
修改前
的光圈
抛光前的
零件曲率
基本影响因素及修改方法
抛光情况
抛光模
压力
摆幅
抛光液
主轴转速（下摆）
摆速
（下摆）
凹面
高
大
零件中间要
相对多抛
修边
减轻
增大
稀
减慢
加快
低
小
零件边缘要
相对多抛
修中心
加重
减小
浓
加快
减慢
凸面
高
小
零件中间要
相对多抛
修边
减轻
增大
稀
减慢
加快
低
大
零件边缘要
相对多抛
修户心
加重
减小
浓
加快
减慢
④下盘：
用汽油洗掉沥青，再上盘，抛另外一面。
抛完了的面要涂上洋干漆作为保护层。
⑤两面都抛光合格后，用汽油和酒精清洗工件。
最后清洗工作台，结束抛光。
D.定心磨边（机械法定心）
1.透镜的定心磨边:
将光轴与其基准面不重合的情况进行校正,从而满足透镜零件装配的需要。
2.定心原理:
机械法定心是将透镜放在一对同轴精
度、端面精确垂直于轴线的接头之间，利用弹簧压
力夹紧透镜，根据力的平衡来实现定心。
3.定心磨边机操作步骤:
打开电源→开机油泵→放工件（调整夹工件的主轴，使手柄的阀夹恰好在中间为止）→将千分尺的刻度调到半径25mm→开水泵→按手动（设置参数）
自动定心磨边机
E.镀膜
1.镀膜的目的：
①提高光学效率，减少杂光
②实现光线的调整和再分配
③通过对波长的选择性使透过率提高
2.真空镀膜机操作步骤：
开机前准备检查水、电、气。
依次接通总水源、总气源、
总电源。
其中水压不低于0.2MPa，水温≤20℃；
电：
总功率约50KW，220V的三项交流电，频率
为:
50HZ;气：
气压达到0.5Mpa。
开机
打开总电源开关（总电源信号灯亮）→开自动水
循环系统→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。
装工件真空镀膜机
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。
抽真空
以上步骤完成后，关上镀膜室门，进行抽真空工序。
当真空泵将压强冲到0.1Pa时，扩散泵开始工作，此时要开反湍闸，防止镀膜室的大气直接向机械房冲击。
烘烤
作用：
提高工件膜层附着力和排挤出工件表面的气体。
当真空度达到低真空（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。
将工转电压调至100V-130V→按下按钮烘烤→按手触屏的烘烤→调节烘烤电压到100V，设置烘烤温度为200℃（需大概8分钟）
轰击
作用：
进一步洗净工件表面。
待真空室真空度为0.01Pa时，冲入Ar，使离子源的速率为11-15L/min，待真空室的压强为0.015-0.02Pa时将电控柜上的灯丝电流调至30A至钨丝发亮时调阳极电流至30A。
（大概需10分钟）
预熔
是膜料融化气化的方法有：
电阻蒸发和电子腔蒸发。
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EXT→INT。
打开外控选择按钮ACC—→FIL。
融料时需注意事项：
、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。
、高功率时电子枪斑点不可在坩埚边上融料。
、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。
融完后按下外控按钮OFF。
电子枪转换到自动INT→EXT，同时EMN→SCAM→POS转换到自动。
坩埚转换到自动手动→自动。
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STOP→RESET→START
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。
取件
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。
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。
三.实训小结
通过这部分的实训，我学到的不仅是一些基本的知识技能，还学会了对待工作的态度。
首先，对于古典工艺，我知道了它加工的特点。
它的机床可以通用，并且最后的加工精度可以很高；但是它得手工操作，工序多、耗时长、工作量大。
在下料时，得注意留有加工余量；用简易切割机进行切割时，力道不宜过大。
在粗磨过程中，手法很重要，注意在磨平面时，磨了几圈后要将工件转动一定的角度，否则可能导致与磨具外围接触的部分被磨削得较多；粗磨与精磨的每一次换砂，都要将零件、磨具洗净，同时手也必须洗净，否则可能导致最后加工完成之后零件上有划痕；并且每一次用砂磨时，磨削时间一定要达到。
在抛光过程中，注意加抛光粉的频率，不要太大，也不能过小，否则可能导致抛光质量不好。
实训过程中，对于各种加工机器进行操作，并观察了其结构组成，让我们对各种工艺的原理更加了解。
在亲自动手每一步加工流程的过程中，我们也深刻体会到：
想要将理论的东西完美地应用到实践中，动手尝试，不但改进，才能得到高质量的产品。
然后，在实训过程中，我们每个人要完成一件产品，那么，在每一步，我们都应该把细节做好，最后的结果才会比较令人满意。
在粗磨精磨换砂的时候，老师说除了零件、磨具要洗净之外，手也得洗干净，并且台面上、机器的把手都应该擦干净，当时，我并没有放在心上，只是粗略弄了一下，但最后抛光之后，透镜上很明显的两道划痕就出现了。
在抛光过程中，由于大家都已经完成了，于是我们也将工件从模具上卸下了，但是实际上，还应该再抛光几分钟，结果出来以后，我们的透镜比别人的沙眼要多，其实只要再抛光几分钟就好了，但是我们并没有等。
我认识到：
在生产过程中，永远不要有差不多，一切都应该按要求来，一步步做好，失之毫厘，谬以千里！
希望能把实训中学到的教训记住，在生活中能认真做好每一件事！
项目二平面零件的加工
1、实训目的
1.掌握45°棱镜上盘工艺
2.了解平面零件面形、平行度的检测设备及方法
3.了解平行平板平行度的修改
2、实训内容
A.平行平板平行度的修改
1.平行度的检测
平板两表面平行度的检验，在铣磨、精磨阶段，普遍使用千分尺、百分表等通用量具；抛光完工后普遍采用自准测角仪。
2.
自准测角法测平板平行度原理图
3.自准测角仪使用方法
打开电源，将标准面的20mm与自准测角仪
的零刻度相互垂直。
再将工件已抛光的面放在标准
面上，调整工件的位置使被检工件产生的象的20mm处与标准工件的20mm处对齐，若像在标准
刻度的左侧，则磨右边，否则磨左边。
自准测角仪
4.平行度的修改
每次进行平行度的修改时都应该先磨平行平板的中间，中间使低于周围，然后在磨需要修改处。
每在磨具上磨几分钟后就应用自准测角仪检测，
直至误差在15"以内。
B.45°棱镜的加工
1.粗磨、精磨与角度修改
粗磨：
在下完料之后，确定要磨棱镜的尺寸，开始粗磨。
粗磨用100#，240#，
280#砂分别来磨，磨之前每条棱边都得倒角，边磨边用千分尺量棱镜的尺寸，并且在粗磨过程去除大的砂眼。
粗磨应该将棱镜的大致尺寸基本确定下来。
精磨：
粗磨完成后，再用302#，304#砂精磨。
精磨过程，是对粗磨的修改，用力不能过大，并且一定得随时注意倒角。
边磨边用测角仪测量45°和90°的角，直到最后达到角度要求。
精磨要去除砂眼，保证表面质量。
并且平面的平行度也要达到要求。
改角:
在精磨过程中一定得注意角度的修改。
首先是直角的修改，测角仪调为直角，将棱镜的直角边靠近，观察哪有缝隙，若是直角处有缝隙，说明是钝角，那么磨的时候就应该磨边缘，反之则磨直角处。
但需注意的是：
在磨某一面时，不要把其中一边始终放在外圆进行磨。
边磨边测角，直到达到要求对于45°角的修改也相同。
2.石膏上盘
上盘的目的
由于45°棱镜尺寸较小，平面间有一定的角度，从提高生产效率、零件质量角度考虑，须将零件以一定的形式上盘进行加工。
石膏上盘的方法
.将石膏与水泥4：
1混合，搅拌均匀，加入适量的水调好；
.用贴置平板作为基准面，在其上均匀涂上一层凡士林，将4—5个45°棱
镜的待加工面整齐的贴置在贴置平板上；
.将橡皮垫圈放在平板上，并将石膏盘壳体放在其上；
.将调好的石膏糊用勺子缓缓加入石膏盘壳体内,若壳体下方有石膏溢出，
要用手按住壳体；
.待石膏凝固后，侧着将石膏盘从贴置平板上缓缓滑落。
3、实训小结
对于平面零件的加工，平行度非常重要。
因此加工棱镜需要不断的修改，这个过程需要耐心，因为很可能力气稍大就会导致某个角破裂，并且倒角的技巧也很重要，它决定着你后面的磨削会不会有大的破损。
刚开始我们倒角都是斜着，结果倒的角不均匀，在知道力的原理后，知道了上表面需要与磨具面平行进行倒角。
同时平行平板平行度也须不厌其烦的进行修改，尤其是偏差不大时更应该小心，磨几圈就立刻进行检测，否则很有可能磨过了。
其实，光学零件的加工磨练的是我们的耐心，一件产品的质量往往取决于生产人的心境，我们应该认真对待每一件产品，耐心完成每一步。
在实训中我的视野有扩大了不少，操作能力加强了，对加工的各种工艺都有了一定了解。
项目三其他项目总结
1、实训目的
.了解现代加工工艺的特点
2.掌握胶合工艺
3.掌握晶体定向的方法
2、实训内容
A.高速磨抛
采用金刚石磨具的球面高速精磨设备有平摆式、
准球心和范成法等。
操作步骤：
开气开关→开电开关→开机床开关
→工件启动→调零摆幅→调零偏心
→放上工件→开水泵→调一定摆幅
使工件得到较好的磨削
上摆式高速精磨机
B.双面磨抛
1.优点
不需上盘
可以双面同时磨抛
散粒磨料可以重复使用
加工的平行度较好
加工速度快
2.
双面磨抛机操作步骤
开电源，起盘,下盘用修盘轮修盘
开机床前先检查转速控制旋钮是否复位归零，计数
器是否复位。
打开泥浆泵。
每次重新启动机床，转
速和计时器都要复位。
用修盘轮修盘，修整上下盘面形，清除盘上残留的
玻璃片渣。
设置圈数为200圈，转速为30转/分钟。
用行星轮装夹工件，并低速拉平，使零件厚度一
致。
此时转速调为10转/分钟。
（此步骤精磨
有，抛光无。
）
测速：
拉平后，取出工件清洗，用螺旋测微器测
量厚度，算出平均值。
再次放入机床，磨抛100圈，转速为30转/分
钟，洗净后再次测量其平均值。
两次所取的平均值比较，算出每一百圈
的磨削量。
正式磨片:
比较测速后工件的厚度与目标厚度，计算出需要磨削的圈数。
将工件再次放入行星轮，在计数器上设定圈数，开始磨片。
待机床停止后，取出工件，清洗检测，与目标误差不大即为合格品。
加工完成后，清洗设备，做防锈处理。
防锈剂是三乙醇胺：
亚硝酸铵=1：
1配置成原液，再用原液：
水=1：
50配置而成。
关机床要先关泥浆泵，再将速度控制旋钮复位，计数器复位，最后关闭
电源。
C.透镜的胶合
1.胶合：
光学零件的胶合工艺是指将两个或两个以上的透镜、棱镜、平面镜，
彼此吻合的光学表面，按照一定技术要求粘结成为光学部件的工艺。
2.胶合的作用：
①改善像质；
②减少光能损失，增加成像亮度；
③可以简化光学零件的加工；
④保护光学零件表面。
3.胶合透镜的定心:
投射光焦点像定心，反射光球心像定心，自动定心。
透镜中心仪结构：
1、目镜；2、分划板；3、反射镜；4、固定物镜；5、可调物镜；6、准直物镜；
7、反射镜；8、十字分划板；9、滤光片；10、聚光灯；11、光源
4.透镜中心仪定中心的方法：
把凹透镜放在夹具上，放到透镜中心仪上；
装合适倍率的物镜，找十字分划板的像；
上下移动目镜，使十字分划板像的中心与十字中心重合；
点胶，将胶均匀点在凹透镜上；
将凸透镜放在凹透镜上搓胶；
搓胶完成后，同
找十字分划板的像；
同
；
转动夹具，参照十字刻度，确定偏心是否满足要求。
D.晶体定向
1.晶体定向：
所谓晶体定向，就是在晶体材料毛坯上确定一个与该晶体轴
成预定角度方向的基准面。
2.偏光显微镜的原理：
利用会聚光的色偏振，得到与自然光类似的干涉条纹。
S-光源P1-起偏器P2-检偏器K-试样O1-聚光镜O2-物镜BB-物镜的焦平面图
3.偏光显微镜定向步骤：
在载物台上放上一个玻片，移动玻片找一个污点使其处在十字处；转动载物台看污点是否一直出现在视野之中。
若不在视野中，则根据污点出视野的位置判断其运动的中心，再将污点移至视野中心，调节旋钮使污点往视野中心与污点运动中心的连线方向移动；再移动玻片到视野中央十字处，转动载物台，看污点是否一直在中心。
若不是，则选取离中心最远的地方，将污点移至视野十字与最远处连线一半的地方，再将污点移到视野中央检查，直到转动载物台污点在中心不动时说明心定好了。
3、实训小结
这部分实训内容和古典工艺有很大区别，它多用机床完成，其加工速度较快，效率高。
对于这些机床而言，我们须掌握其开机步骤，并且应该注意安全。
在高速磨抛和双面磨抛中，我认识到了团队合作的重要性。
在高速磨抛机的调试过程中，团结协作能使我们更快更好的完成目标。
在双面磨抛中，我学得的是细节的处理很重要。
三次对工件的测量，都应该使千分尺把工件夹紧，并且测得的数据取均值应注意差别太大的数据应去掉，否则算得的磨削速度误差大会对后面的磨抛结果造成影响。
在胶合定心和晶体定心过程中，我觉得理解原理很重要，而不是死记每一步操作。
当我们结合原理，理解每一步的目的时，就会知道接下来应该怎样做了。
总而言之，这次实训让我们了解了光学零件加工的基本工艺过程，古典法与现代加工工艺各自的优缺点，让我们体会到了实际生产与理论实际往往有一定的差别。
在工作中我们应该端正自己的工作态度，认真对待每一个环节，这样才能把工作做好。
生活也是一样，认真、严谨的态度会铸就你的性格，一定也会促成你的成功！
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