1、光学零件加工的实训报告系、专业：电信学院 光电子专业班 级：光电 11303 班实 训 人：李飘指导教师：陈书剑 王世霞 颜昌俊2012 年 11 月 27日 项目一：平凸透镜的加工 1、实训目的 1.光学零件图的正确识读，光学原料、辅料的识别及选用2.掌握透镜加工及检测的基础理论、基本知识及基本技术。3.能在老师的指导下安全操作各种加工设备。4.能理解加工各环节的工艺流程。5.能按加工图纸，用古典加工方法完成平凸透镜的加工及检验。2、实训内容1.下料粗磨a.切割仪器：切割机准备工作：测量玻璃料块的相关数据，计算切割厚度和怎样切割，再将料块置于切割机中，将其固定，注意固定处要加垫片（ 除此外还
2、可以事先在料块上划好标线，然后用砂轮沿线进行切割。） 。操作方法：开电源，开液压，放下砂轮使其与料块相贴，使其与砂轮平行；在转动手环（手环转动一周为 8mm）移动砂轮，确定切割厚度，然后打开液压、吸雾，打开砂轮进行切割。操作目的：将大料块切割成所需的小料块，将小料块上多余的角（在小料块 上画好所需的圆形）切除方便下一步滚圆。注意事项：1.计算切割厚度时要考虑加工余量和砂轮的厚度（3mm） 。2.开始切割之前一定要打开冷却液。3.切割中控制砂轮的按钮一次只能按下一个。4.切割快完成时要及时关闭开关。b.胶条准备工作：切割好的小料块，直尺，玻璃胶。操作方法：将小料块的一边靠在直尺上以这边为基准，放
3、好料块，使中心轴 大致在一条直线上，用玻璃胶将其粘好。操作目的：提高精度和效率，为滚圆做准备。注意：长度要适宜，不能过长。在两端要加保护垫片。c.滚圆仪器：滚圆机准备工作：将胶条好的玻璃放入滚圆机中，将其固定，在固定两端一定对准 圆的中心，将砂轮调到玻璃的右端。操作方法：启动液压，进刀（转动手轮顺时针转动 10 格） ，按下开关，开始 滚圆。滚完后停止，循环几次，用游标卡尺测量直径。直至直径达到标准。操作目的：用一定的工具加工零件的外形轮廓，使之成为圆形。注意事项：1.滚圆中砂轮的移动速度不应过大。2.滚圆过程中一定要开冷却液。3.每次的进刀量也不宜过大。d.开球面仪器:球面铣磨机。准备工作：
4、将滚圆好的玻璃放入球面铣磨机内。旋转下面的转盘将其固定不能太紧。操作方法：调节铣磨中心（实训中已有老师调好） ，启动液压，慢慢移动操作杆，直至操作杆不再跳动，开始铣磨，铣磨一段时间后，按下手杆，使停止工作，观察球面的铣磨状况，直至达到要求。操作目的：将滚圆后的毛坯磨出球面形状，使其达到零件粗磨完工后的曲率半径和中心厚度的要求。注意事项：1.固定玻璃时一定不能太紧，防止铣磨时下面碎裂。2.操作杆不宜移动过快。e.粗磨仪器：研磨机准备工作：将工作台洗净，将镜片洗净，取 100#的粗砂。操作方法：打开研磨机，取一点粗砂从磨盘的中心涂抹均匀，将玻璃按压在磨盘上，沿磨盘转方向相反的方向移动，研磨过程中一
5、定要让镜片自转。首先，我们用 100#磨料将球面面形磨出来，然后同样用 100#磨料粗磨平面。研磨直至镜面上没有划痕、沙眼和气泡。洗净工作台再用细沙继续研磨同样也是磨到合乎要求。我们在切割是得到的零件中心厚度大概在13mm 左右，而此时我们需要将零件的中心厚度磨到 10.5mm 左右。操作目的：修整球面和平面面形，初步减小零件表面疵病为精磨做准备。注意事项：1.磨平面是用平面磨具，磨球面时用凹面磨具。2.研磨换沙时一定要洗净工作台、磨具和玻璃，不然会磨出划痕。3.研磨时施力要均匀不然会磨出高低光圈，研磨时要是玻璃自转。2 精磨、抛光a.精磨仪器：四轴透镜研磨机准备工作：选择合适的磨具，清洗干净
6、后放在研磨机上，选择 304#，302#的沙。操作方法：先用 304#的沙，涂抹在磨具上，启动机器，研磨时双手按住镜片按进 2/3出 1/4 的方法研磨方法和粗磨时相同，磨好后再用 302#的沙磨，指到达到要求。操作目的：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。b.抛光准备工作：选好合适的上盘磨具，把磨具和玻璃加热，用沥青将磨具和镜片粘连。在选择合适的抛光磨具（平面或者凹面） ，把这些磨具放在 70左右的热水中加热，直至表面的抛光柏油软化。操作方法：将上盘好的镜片固定在研磨机上，在镜面或磨具上涂抹抛光粉，用手工先转动几下，是磨具与镜面贴合，然后开动机器，开始抛光。抛光过程中要
7、不断加抛光粉。操作目的：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。注意事项；抛光盘在抛光一定要用热水泡软。抛光时间较长，过程中一定要适时加抛光粉。3.定心磨边仪器：自动定心磨边机。准备工作：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。操作过程：压机床左 侧的手动润滑 2 次，用于对机床
8、的润滑。安 装工件，调节夹紧力 。将工件放入夹具中， 将其固定。调节砂轮与工件的相对位置。旋 动机床背后的百分尺，是砂 轮与工件的距离大于20mm。调节千分尺，设定砂轮进刀的尺寸约 25mm。单步、手动模式下设置主轴转速（包括高速主轴和低速主轴） ，分段加工区间进始速度等参数。自动模式下完成加工。操作目的：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。注意：固定镜片是要左右调节，让镜片大致对准砂轮的中间，以免一直磨到夹具。3、实训小结1、一些专业名词的解释。加工余量：从毛坯到合格的光学零件，所需要去除的光学材料层。中心公差:中心公差主要表示透镜的基准轴和光轴
9、之间的偏差。透镜的基准轴 是根据透镜安装表面形状而选定的能体现系统光轴的一条直线。这个偏差以角量来表示，也称为面倾角，以希腊字母“”表示。表面疵病: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纸上用字母“B”表示。刚性上盘：用比较薄的一层粘结胶或石蜡，奖待加工光学零件粘结在胶平模上。弹性上盘：用较厚的火漆将待加工光学零件粘结在粘结模上形成镜盘。2、实训感想实训中一定要严格按照老师所讲解的方法来操作仪器，不然容易损坏仪器或者使加工零件达不到实训要求，如：在研磨换沙时，一定要把工作台和零件清洗干净，不然就会出现划痕等。在实训中对老师所要求的不能太马虎，如：在切割时
10、，要把零件的两面切平行，因为零件的不平行导致我们在滚圆时将零件甩出去。在工作过程中有的过程需花很长时间，我们应该随时留意，如在精磨时，要随时注意零件来加抛光粉，不然干抛就会损坏零件。项目二 平面零件的加工1、实训目的1.掌握平面零件上盘工艺，了解平面零件面形、平行度检测设备及手段。2.学 会 45直 角 棱 镜 的 石 膏 上 盘 、 粗 磨 、 精 磨 、 抛 光 、 角 度 修 改 。3.学 会 对 平 行 平 板 平 行 度 的 修 改 。2、实训内容直角棱镜的粗磨、精磨和抛光和平凸透镜的加工类似。直角棱镜的改角精磨两直角面，用万能量角器测量，修改直角直至 90。再磨侧面，修改45角。万
11、能量角器可以事先调好 90或 45，测角是只需将零件对准，观看零件与尺之间是否有空隙。磨好的零件是与尺完全重合的。直角棱镜的上下盘直角棱镜的上盘可以用石膏上盘或者靠体上盘。石膏上盘：先使用贴置平板作为基准平面，将被加工零件的待加工面整齐地贴置在贴置板上，其空隙处胶涂一层熔融的石蜡，再将石膏盘壳体放置在被加工零件的贴置平板上，周边垫一层橡皮垫圈，并通过石膏盘底部的孔，将调好的石膏倒入石膏盘壳体内，待石膏凝固后，实现石膏盘和被加工零件的连接，再将盘沿贴置平板平面取下，用喷灯将多余的石蜡熔去，石膏表面上还留有薄薄的一层石蜡，它可以防止水进入石膏，也可以防止石膏盘在加工过程中，有石膏屑掉的精磨或抛光盘
12、上。靠体上盘：对于不同的棱镜角度，采用不同的角度靠体。平行平板的加工平 行 平 板 平行度的检验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。间检验的自准测角 仪的原理和测试现场如下图所示。面分划板上双十字像的距离 ， 为自准直物镜的焦距。因此，分划板fl的刻度，按照 刻制，从中可以读出 K 值，已知平板的制造材料，nKf/2/1即很容易测得平板的平行度 。在实训过程中我的平行平板放在自准测角仪后，所看到的反射像十字在视场十字的右侧。也就是说该平行平板的左侧比右侧要厚，只需要稍稍磨削平行平板的左侧即可。因此在平面磨具上磨削
13、5min 后再去检验其平行度。误差在允许的范围内即可3实训小结在这个实训中，我们着重的是对棱镜和平行平板的精磨和了解斐索干涉仪和自准测角发测平行平板的平行度。在精磨过程中，要了解研磨的方法，不然平面就会磨不平整，研磨时，零件要转动，使其受力均匀。在用仪器测量是要有耐心。项目三：其他项目总结一、实训目的了解双面磨抛、透镜胶合、晶体的定向和镀膜这四个工艺的流程。2、实训内容1、双面磨抛图 a 所示的是高速双面加工机床，其加工原理如图 b 所示，图中高速双面加工的上模 3 和下模 5 直径相同，分别以大小相同、方向相反的角速度绕机床的主轴转动。在上下模之间，还有带动被加工工件的行星轮，它是被与主轴同
14、心的内齿轮和中心齿轮啮合、驱动，绕着上下模的中心作行星运动，既有绕中心的公转，又有绕行星轮自我中心的自转。而被加工零件，则被放入行星轮中与被加工体形状一致的孔内。因此，被加工工件在上下模之间的运动，是行星运动与自转运动的合成，支承被加工零件的行星轮啮合情况如图 c 所示。a 高速双面加工机床b 高速双面加工原理 c。双面精磨中的行星轮啮合情况1内齿轮；2行星轮；3上模；4被加工工件；5下模；6中心齿轮其工作步骤为：1.先开电源开关、总开关。2.用修盘轮修盘（调整圈数 100 圈左右。速度不要太大）其目的在于修整上下 盘的面形，清除盘上残留的玻璃片渣。3.将星形盘均匀放在下模上，将工件放入星形盘
15、内。4.将工件拉平。4.测速（100 圈）5.计算 100 圈所磨的厚度，然后考虑最终目标计算还要磨多少圈。6.磨完后用千分尺测量工件厚度，看是否达标，若没有则继续。6.清洗设备做防锈处理2、 透 镜 的 胶 合当胶合透镜时，用焦点像对胶合透镜基准轴的偏离来定心就是透射像焦点定心，这种仪器叫透射像定心仪，其光学系统如图所示。胶合透镜的基准轴是负透镜边缘面与光学表面交线圆中心 G 和光学表面曲率中心 C1的连线。将待定心胶合的负透镜装在仪器的承座上，承座中心线与准直管的光轴精确的重合。平行光通过理想的透镜组时，其焦点像在 F处，如果平行光通过未定心的透镜组时，其焦点像会偏离理想的焦点，其大小 F
16、1F2反映出胶合透镜的偏心差。定心时，移动正透镜使 F1F2和 F重合，或 F1F2的跳动量在一定公差范围内，即可完成胶合透镜的定心。透射像定心A1A2基准轴；C 1C2正透镜光轴；C 2C3负 透镜光轴；O +，O 正、负透镜的光心。定心步骤放上夹具，凹透镜，装上合适倍率的物镜，找到十字分划板的像调整十字像中心与十字刻度中心重合。点胶，放上凸透镜，撮胶然后调整十字像中心与十字刻度中心重合. .3、 晶 体 的 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。我 们在实训中采用 的是偏光显微镜 定向。其 测试原理如图所 示。具体方法是 在晶体上先磨出 两个大致
17、垂直于 晶体光轴的平面， 并以其中一个面为原始基准面，用贴置法将其置于偏光显微镜中。若晶体光轴与偏光显微镜光轴同轴，得到的干涉条纹是以视场中心为圆心的同心圆环。若两光轴间有一定夹角，则干涉圆环中心不与视场中心重合。可沿基准面转动被测晶体，则干涉图像中心也随之转动。使干涉圆环中心处于视场中心，并严格不动，读出工件承座偏离原始位置时的角度，即为晶体原始基准面需要加工修整的量。偏光显微镜定向法S-光源 P1-起偏器 P2-检偏器 K-试样 O1-聚光镜 O2-物镜 BB-物镜的焦平面图光轴具体操作方法如下：1.调整光路，将玻片放在载玻片上（注意玻片上最好有少许污渍）2.在视场中找到玻片，要求看到清晰
18、的污渍3.在视场中选择一块污渍（大小合适）作为参照，将参照物移动到十字中心4.移动载物台观察该参照的移动方式，然后用适当的方式移动玻片直到移动载物台时参照不再移动，说明偏光显微镜的光轴调好了4、镀膜真空镀膜机由主机和电控柜组成。其中主机又包括真空系统、蒸发系统、膜层厚度控制系统、水冷系统等组成。实训步骤：开总电源，激光水冷系统，打开电控柜，开到真空系统。进入触摸屏真空系统开机械阀、阈阀、扩撒泵。设定扩撒泵温度，等温度达到 270时，关阀开放气阀开真空室们，清洁真空室放入清洁好的工件和比较片，填装膜料关真空室门，开低阀抽真空后关低阀开阈阀 5s 后开高阀进入膜系统将除阻蒸开光以外的所有点电源开关
19、全部打开，开公转，调节公转电压，开烘烤调节烘烤电压和烘烤温度，烘烤温度达到后关掉电压。打开充气离子源，开灯丝，调节灯丝电流，开阳极电流 10min 后反顺序关闭开充气电子灯、挡板、灯丝调节灯丝电流（0.41A） ，30min 后开高压，将膜厚控制仪设定打开视窗观察光斑位置。调节光斑的 x、y 坐标将光斑移动到坩埚的正中间。结束后反顺序关闭。当烘烤温度降下到 100后关高阀，开放气阀充气取出零件结束工作，关上真空室门空抽 3min 保证真空室的洁净当扩撒泵温度降到 50 摄氏度以下后关闭电源，总气路，关总电源。3、实训小结过程中涉及到的专业名词解释：1. 解理：指的是晶体在外界定向机械力的作用下，按着一定的方向分裂成光滑平面的能力。因解理而成的平面，称为解理面。2.晶体定向：单轴晶体加工前必须找正晶轴，磨出一个与晶轴垂直的表面作为加工基准面，工艺上称此为晶体的定向。实训感想：在双面磨抛时，每次磨完后都要检查是否还有工件被粘连在上模上，否则工件会被砸碎。在镀膜工艺中，要严格执行每一个步骤，保持腔内清洁。步骤多而且杂，不能死记硬背，可以根据原理来记忆整个过程。
