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1、00光学玻璃加工实习报告 实习报告姓名：蒋xx学号：2007312200xx指导老师： 实习报告 实习时间：2011.6.277.8 实习地点：武汉职业技术学院指导老师：陈谢师傅（下料粗磨和镀膜）何师傅（精磨抛光）所在组成员：武汉的七月就像被铺了层火似的，火热的天气更彰显得火炉城市的美誉。就在这个七月，我们进行了为期两周的实习期，从6月27日开始，到7月8日实习结束。尽管只有10天的实习，但我们从中学到的专业知识，能让我们受益非浅。毫无实践的我们，从实习中重新学习了大学所学的专业知识，并且将之前的理论运用到生产工艺当中，让我们切身感受到了光学工业制造的过程。在实习前，我们已经学习过了工程光学和

2、光学设计这两门专业课程，对光学零件的一些性质有所了解，陈书剑老师首先给我们介绍了光学制造技术，然后再从理论上给我讲述了光学零件的加工工艺。光学制造技术从狭义上讲，就是指光学零件的加工制造和光学系统的装配和校正。光学零件加工工艺的发展由传统的磨眼睛片，到传统加工工艺，再到现代加工工艺。传统加工工艺使用的是散粒磨料及通用机床，以以轮廓成形法对光学玻璃进行研磨加工。操作中以松香柏油粘结胶为主进行粘结上盘。用金刚砂进行粗磨与精磨，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。影响工艺的因素多且易变，加工精度可变性大，对操作人员的技术要求高，而对机床精度、工夹磨具要求不是很苛刻。而光学零

3、件的现代加工工艺，采用固着磨料，专用机床，以范成法对光学玻璃进行铣磨成型， 用金刚石丸片粘结成成型模具对工件进行精磨；用抛光丸片粘结成抛光模，对工件进行抛光；工艺参数一经确定则比较稳定。精度变化小，易于定时定光圈定表面质量加工，形 成流水线作业；机械化程度高，工序数少，对操作人员技术要求较低，而对机床调整要求较高，工夹磨具专用且精度要求高。适于大批量、单一品种加工工艺采用。光学零件的加工过程主要有10个步骤：1.设计光学零件图，2.下料，3.粗磨，4.精磨，5.抛光，6.透镜的定心定边，7.光学零件的胶合，8.光学零件的镀膜，9.光学光刻，10.晶体定向。其中我们参与的有设计光学零件图，下料，

4、粗磨，精磨，抛光和镀膜这6个步骤，其中设计光学零件图在我们的光学设计与系统装校的课程中已经学习过了，其余5个步骤就在武汉职业技术学院的实习中进行的。我们需要作的就是这5个步骤。在听完了陈书剑老师的课后，我们在谢师傅的带领下就进行实训的第一个环节：粗磨。 一粗磨1.切割 由于下料这一步比较简单，谢师傅替我们先下料了，我们只要求做粗磨这个环节。粗磨，也分为几步：毛坯加工，磨球面，磨平面，滚圆。在实训中，我们需要使用两种切割机，第一种是被称作为外圆切割机（请看图1）。这种切割机具有切口平整性好，劳动强度低的优点，但是装夹特别费事，不太适合小块材料的切割。我们将一块较大的毛坯切割成两大块，用得就是这个

5、外圆切割机。而对于小块材料的切割，我们使用的则是手工切割机（如图2）。图1：外圆切割机实图手工切割机设备简单，不需要装夹，但是劳动强度差，平整性差，操作起来有一定的危险性。我们将一块较大毛坯切割成8块，一共切了16块小毛坯，这些小毛坯用来滚圆。 图2：手工切割机2.开平面 在切割完光学玻璃后，需要将零件进行磨平处理，这一步是为了下一步的磨球面处理做下基础。放置好平面磨具，启动机器后然后按照一定的顺序进行开平面磨处理。如图3所示图3：开平面磨具3.开球面 开平面工序完成后，然后就是开球面的工序了。取下平面磨具，放置球面磨具，启动机器。磨球面时，必先进行倒角处理，一来防止操作人员受伤，二来可以避免

6、光学零件在粗磨过程中出现的边缘缺口现象。磨球面时，需要注意得是，如果受力不均匀，那么就会出现两边不对称的现象，因此开球面是粗磨的最关键部分。为了避免出现受力不均匀，磨球面时谨记要定时的旋转零件，这样使它受力均匀。注意，在开球面时，先使用280的粗砂，磨到快成一球面时，必须使用240的细砂。粗砂由于颗粒比较大，对零件的磨损程度也较大，适合于零件的变形，而细砂颗粒比较少，使用它是为了使其表面光滑。请看图4图4 ： 开球面磨具 图5：外圆铣磨机 4.滚圆 圆形零件的毛坯胶成长条后进行磨外圆，称作滚圆。外圆铣磨机加工外圆，外圆铣磨机采用光学筒形砂轮，在磨削时砂轮与工件旋转形成某一角度（平常为30左右）

7、使一次磨削量增大。这一步比较简单，对粗磨的要求不是很高，因此大家都作得不错。请看图5粗磨的检验粗磨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。在实训过程中，谢师傅要求我们做到中心厚度在10.6mm左右，直径应该达到53mm，光洁度应该达到球面没有瑕疵。在粗磨完成后，需要进行包括面形检验、中心厚度检验和光洁度检验。（1）面形检验样板法：用金属样板卡工件被加工表面，观察两者曲率的吻合程度，这种方法精度不高；用简易球径仪测量矢高，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；擦贴法：即贴置模表面涂上一

8、层极薄的黄油，然后将工件表面与其对擦，观察工件表面与模具的接触情况，一般要求工件外圆要均匀擦贴。并且环带要圆，其擦贴度约为1/21/3，这种检查方法精度较高。（2）中心厚度检验：用游标卡尺测量中心厚度。（3）光洁度检验：用肉眼观察表面粗糙度，无砂眼和擦痕即可。（4）光圈判断 ： 利用标准的光圈可以检验出是高光圈还是低光圈来。高光圈: 样板与工件中心接触形成的光圈。低光圈: 样板与工件边缘接触形成的光圈。经过上述四个检验，发现本人所做的毛坯中心厚度符合要求。由于本人在开始磨球面时没有倒角处理，致使毛坯边缘处有些许缺口，另外还有少许砂眼和擦痕。属于低光圈，经过谢师傅的解释，球面磨具由于年代久远，与

9、标准的半径有稍微的差距，因而形成低光圈。 二 精磨及抛光在粗磨完成后，接下来就是精磨和抛光的工序。这道工序同样分成以下几步：图六：上盘及下盘1. 上盘、下盘 ： 把光学零件粘结在粘结模上的过程称为上盘或胶盘，它是装夹光学零件的一种方式。把零件从粘结模上取下的过程称为下盘。2. 精磨 ： 进行上盘处理后，就可以精磨了。精磨的目的就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。这是整个光学零件加工最重要的一道工序。精磨磨得好，那么光学零件的质量就比较高；如果精磨出现了一些差错，那么这个零件将会达不到要求，很有可能成为次品处理。图7：精磨机床图七为精磨用得机床，从图中可以看出来，精磨与

10、粗磨的机器，有少许不同。粗磨需要人工来操作，对技术人员的要求比较高；而精磨完全需要机器来操作，对技术人员的要求不是那么高；精磨的效率在于粗磨的效率，得取决于使用了机器操作。3.抛光： 精磨与抛光使用的是同一台机器，粗磨完成后，缷下精磨磨具，装上抛光用得磨具。然后涂上抛光粉，启动机器，不定时地加抛光粉，以免机器磨坏光学零件。4.清洗： 抛光完成后，需要对玻璃元件进行清洗。零件的清洗是光学零件生产过程中，在各工序之间必须采取的工艺。清洗目的是清除前道工序在零件表面的残余物，为下道工序创造清洁的零件表面。由于使用了有机物品，因此清洗时必须使用含有高浓度的酒精，或者汽油才能清洗掉光学零件表面的杂物。精

11、磨的检验：清洗完后，需要对光学零件进行检验，检验包括光学零件的气泡度、应力双折射、光学均匀性、条纹度、表面疵病、光圈数等，精磨的检验非常严格，使用得仪器也是比较多，由于条件有限，何老师只检验光圈数、表面疵病。光圈检验的基本原理：球面零件经抛光后，其面形精度主要使用光学样板检验，若两者的面形不一致，就形成一定的空气隙，当波长为 的光射到空气隙上，便形成等厚干涉条纹。所得到的干涉图样就是牛顿环，又叫光圈。所以样板检验又叫“光圈检验”。相邻两条纹之间空气隙厚度差近似为/2，光圈数为N部位所对应的空气隙厚度变化。表面疵病是指抛光后的光学表面存在的擦痕、麻点、开口气泡、破点及破边等，光学零件表面疵病在图

12、纸上用字母“B”表示。开口气泡和破点可以视为麻点，所以表面疵病主要是标注擦痕、麻点及破边。表面疵病的检验方：以黑色屏幕为背景，光源为电压36V，功率60W-100W的普通白炽灯，在透射光和反射光下用6放大镜观察。检验结果：在检查光圈时，大多数同学没有达到0光圈的要求，只有极少数人能够达到0光圈的要求，在进行表面疵病检验时，由于在粗磨过程中出现的问题，以致全组都出现了较多的疵病，因此被列为次品处理。 三 镀膜 在镀膜这道工序中，陈书剑老师先给我们讲述了镀膜的基本原理及一些重要的理论，实践操作过程由谢师傅进行操作的，我们一组的人在一旁观赏。由于镀膜机已经坏了，这道工序没有做成，因此稍带遗憾。光学薄

13、膜不仅用于纯光学器件，在光电器件、光通信器件上也得到广泛的应用。几乎所有的光学系统和广电系统或光电仪器都包含有各种光学薄膜。镀膜是将光学薄膜沉积在光学零件表面的制造过程。光学薄膜按照用途分为增透膜（减反射膜）、内反射膜、外反射膜、分束膜、滤光膜、保护膜、导电膜、偏振模、新型功能薄膜；按照薄膜的材料分为金属膜，电解质膜，有机薄膜，镀膜采用的工艺主要有沉积的方法和真空蒸发镀膜。沉积的方法：（1）物理气相沉积 PVD技术的沉积物直接来自镀料。需要使用真空镀膜机，制造成本，但膜层厚度可以精确控制，膜层强度好，目前已广泛使用。根据膜料气化方式的不同，又分为热蒸发、溅射、离子镀及离子辅助镀技术。其中热蒸发

14、技术使用广泛。（2）化学气相沉积 CVD技术是反应器内化学物质经化学反应形成固态沉积物的技术。其工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，还存在废水废气造成污染的问题，已很少使用。 图8：镀膜机的真空室本次实训中使用得是真空蒸发镀膜，其基本原理是真空蒸发镀膜法就是在 的真空中加热镀膜材料，使它在极短时间内蒸发，蒸发了的镀膜材料分子沉积在基片表面上，由于基片表面温度较低，便凝结其上形成薄膜。镀膜机如图8和图9所示。图9：镀膜机的正面图真空镀膜机的最主要的部分就是真空系统，如图8所示。其原理图如图10所示。图10：镀膜机的真空系统其工艺流程图如图11所示 四 实验总

15、结经过两周的实训过期，获得了不少的知识。首先是对生产工艺有了深刻地了解，然后也学到很多东西。在学习理论时，没有理解透的知识点，通过实习加深了印象。以前还不太清楚自己的专业是做什么用得，现在我已经对自己的专业有所深厚的了解。现代光学制造技术，仍然十分广泛，如光端机、激光等，都已经是光机电一体化了，希望光学专业出身的人会有一个美好的未来。当自己第一次制造出自己的成品来时，心中有一种极大的满足感，实习是快乐的，尽管武汉的天气一点也不饶人。虽然自己的成品仍然是件次品，可是在这做的过程中，收获很大。在粗磨过程中，由于没有仔细听师傅的话，我不慎把手磨伤了，成为这一期第一个也是唯一一个掛彩的人，但是这也是一

16、个教训。幸亏这只是一点点小伤，如果碰到那种大型机器时，有可能会有生命危险，因此要多听从老师傅的建议。在进行生产工艺时，安全才是第一的要求。这一点我深有体会。第二点体会：做事要认真。不管一道工序是何其简单，但是每一道工序会对生产出来的产品都会有些影响，即使是看起来微不足道的工序。就像做精磨的实训中，由于等待时间非常长，而且工序非常简单，只是在那里添加抛光粉的工作，结果大家都不以为然地在那里磨洋工，玩手机聊天，最后这一组出来的成品被师傅宣布全都成为次品。这样的结果虽然令人很失望，但是也表明了做事要认真，不能一点马虎。第三点体会：理论与实践同样的重要。没有人会对理论感兴趣，但是，由于理论的缺乏，一开

17、始动手做时脑袋感到一片空白，不知道如何下手。幸好有师傅的帮助，才会知道如何操作。即使会做，但是没有理论的支撑，只会像一台机器一样，知其然不知所以然。因此理论与实践同等重要，要重视理论。现在好多人都轻视理论，轻视知识，这样的结果只会给个人带来文化上的缺失和技术的退步。没有成熟的理论，计算机也不会无缘无故地产生。建立在理论上的技术，才会带来生活上的进步。重视传统技术，无论有多古老。我们一开始都很轻视这种半机械半手工的制造工艺，师傅们也说这是比较老的一种工艺，但是上网查查才知道，精密光学玻璃全部都是由手工制造的，没有一块玻璃是全由机器制造。精密仪器，多半是传统工艺，这让我很吃惊。当今社会，智能与自动

18、化早就横行天下，为何还有手工工艺的制造？反而是越高精湛的技术越传统。这就说明了传统是不能由机器代替的，传统有其过人之处，因此应该重视传统。这是我的第四点体会，希望能与人产生共鸣。需要有革新的想法，亦步亦趋的做法固然可取，不过新想法会带来更便利。我们的创新思维，似乎已经衰竭得一干而净，面对复杂的设备和不可挑剔的技术，我们貌似只有屈从于其膝下的命运。革新，不等于创新，革新只是技术上的一点小改变，而不是颠覆了整个技术，这其实很多人是可以做到的。比如秦国的李冰父子修了一条水利工程，叫都江堰，他们吸收了韩国人修水利的做法，并且继承了韩国的技术，但做了一点小小的改变，在水湍急之处修建了一个鱼嘴型的口了，就

19、这个小小的改变，就成全了天府之国的美誉；现在修的水利工程多半是继承前苏联的技术，却没有一点革新之处，带来了严重的生态灾害。这一点要学习下秦人李冰父子。这是体会之五。制造业在衰落，技术在退步，虽然形势貌似一直很乐观，但是很明显的是技术人员越来越处于低端位置。前一代的技术人员，能够忍受艰难的困境和不公平的待遇，但今天的人只会往高爬，往上钻，而忽略了技术的革新和文化的创造，黔驴技穷的国家命运就会随之而来。从小就听人说去搞科研，但是现在才发现搞科研的人，却不受重视，略感暗伤。天下难事必作于易，天下大事必作于细。无论事有多大有多难，必定从容易的和细小的开始，因此要具有一种不畏事的态度。态度决定了成败，在这方面，需要学习下组里面的几个人，他们有一种严谨求实的态度。 2011年7月9日星期六