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1、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：电子系光电班 级：光电09305班实 训 人：朱 军指导教师：吴晓红 谢智国 喻菊芳2010年12月17日摘 要平凸透镜的加工是光学零件加工中最常见的，同时也是加工难度较大的零件加工。其历史很悠久，最开始的光学零件加工就是以其为主的。我们的实训主要包括平凸透镜的加工和镀膜，辅以检测。加工平凸透镜主要使用古典法加工，让我们熟悉古典法的工艺流程，镀膜则是先进的镀膜机自动化完成，只需熟悉操作即可。检测使用现代光学法，让我们熟悉检测过程以及检测的原理。加工实训主要可以让我们从书本的理论知识中脱离出来，在实践中去感受理论与实践的差异，做
2、到理论与实践的良好的结合，同时也可以零距离接触从事光学零件加工的工人师傅，向他们学习加工技术，向他们学习实践生产中积累的经验记述在光学加工实训期间的学习心得、体验。论文主要研究平凸透镜的加工，重点突出加工的具体流程，加工中应注意的事项。同时在记述加工过程中可以让我记起更多的加工细节，对已学的知识起到良好的巩固复习的作用，也锻炼了熟悉使用office办公用软件。关键词： 平凸透镜；古典法；加工检测 具体内容1.1 概述透镜的加工有400多年的历史了，主要有古典法和现代法两种加工方法，我们在实训中是用的古典法。其主要工艺流程有：粗磨下料、精磨抛光、定心磨边、镀膜等。1.2 所选材料本次实训中选用的
3、是K9的冕牌玻璃。冕牌玻璃的特点是：折射率低，色散系数大，性硬、质轻、透明度好。1.3 工艺特点古典法工艺的特点主要有：使用通用机床，机床转速低；使用散粒磨料；以手工加工为主，对操作人员技术要求高，适合小批量高精度生产。1.4 工艺流程1. 4.1 粗磨下料（1） 选择材料:选择块料毛坯K9玻璃（2） 切割、整平：先用玻璃切割机将大料块切割成所需要的矩形料块，然后使用简易的小型切割机将矩形料块切割成小的正方形料块，再接着使用小型切割机将得到的料块矩形角切割，并标记直角边，为以后胶条做准备；整平操作实训中未操作。玻璃切割机的使用方法： 接通电源，按下液压开关 装工件 调整 进刀（慢进、快退、停轮
4、） 退刀（3） 胶条：实训中也未操作。（4） 滚圆：使用滚圆机进行滚圆，在滚圆刚开始的时候磨轮的横向进刀可以适当的大一些，在听到有异常声响时可以进空刀，在后半段加工余料不多时调小进刀量，直至将工件加工至52mm。（5） 开球面：使用球面铣磨机开大部分球面，最后剩余约10mm的部分手工开球面，在压杆碾磨机上边继续开完球面。球面铣磨机工作原理：球面铣磨是采用斜截圆原理，用筒形金刚石磨轮在球面铣磨机上加工球面零件，图1-21为球面铣磨原理图。球面铣磨时，磨轮与工件轴交于0点，两轴的夹角为 a，筒形金刚石磨轮绕自身轴线高速旋转，而工件绕自身轴线慢速回转，则磨轮的切削刃口在工件表面上的磨削轨迹为一球面。
5、 若磨轮中径为D，磨轮端面切削刃口的圆弧半径为，磨轮轴与工件轴的夹角为，则工件球面的曲率半径R为 (其中，凸面取“+”号，凹面 取“-”，则 当磨轮选定后，D和r均为定值，只要调节a，即可以得到不同曲率半径的球面。当工件轴与磨轮轴的夹角为零度，即a=0时，则可以加工出平面。在选择金刚石其直径应大于铣磨 图1-21 球面铣磨原理磨轮时，零件直径的一半。（6） 粗磨：用240#的沙在压杆碾磨机上进行粗磨，先磨球面，待球面光滑后开始磨平面，最后加工至工件厚度为10.6mm。最后在凹模上进行平面的倒角，倒角宽约1mm。1.4.2 精磨抛光（1）细磨精磨： 清洗模具：用洗衣粉清洗模具，以免上边残留的磨料
6、划伤工件。 适当调整碾磨机的转速，待磨轮转动均匀后，开始磨修。 细磨精磨的方法：(a) 磨平面时，先将工件轻轻放在磨轮上，然后轻轻加力并与磨轮转动方向呈反方向运动，运动轨迹最好成椭圆型，每磨固定圈数后，将工件自身旋转一定的角度，继续磨修。将工件放在磨轮中间可以磨修边缘，放在磨轮边缘可以磨修工件中间。注意不要用力过大，否则可能会使工件飞出或者造成划痕。(b) 磨凸面时，方法与平面基本相同，当工件沿外缘转动时可以磨修中间，当工件在中间转动时可以磨修边缘。(c) 当工件磨修差不多的时候，可以停止磨修，洗净工件，用六倍放大镜观察表面纹路，是否有划痕和沙眼，如果有继续修磨。(d) 若表面合格，使用刀口尺
7、观察平面的平整度，观察合格的标准为平面中心有一条头发丝细的亮线。 细磨使用302#的沙，精磨使用303、304的沙。 由细磨转为精磨的过程中，模具必需用洗衣粉清洗干净。 六倍放大镜和刀口尺的使用方法：六倍放大镜应在100W的白炽灯光下使用，使用时应远离工件10cm左右，看工件时工件应该斜对着灯光，边观察边慢慢旋转工件。使用刀口尺时，工件表面要确保干燥，要仰视工件就与刀口尺的结合部，使用刀口尺观察两次，两次角度应垂直。（2）抛光（古典法）： 上盘：用沥青刚性上盘，上盘完后清洗抛光面。 调整好机床转速、摆幅，准备好热水、抛光液。 预热抛光模：将抛光模在5060度的热水中烫一下，使抛光模软化。 在抛
8、光模上涂上抛光液，覆盖在镜盘上，用手推几下，使之吻合。放上铁笔，开动机床，开始抛光。边抛光边添加抛光液。 抛光约15分钟后，取下工件，用洗衣粉洗净抛光面，用六倍放大镜 观察表面疵病。在已抛光面上滴一滴乙醚与酒精的混合液，用纱布擦净，用同样的方法处理标准工件，然后使两者贴合在灯光下观察光圈。 光圈的识别和修改： 低光圈：加压，空气减少，光圈缩小，光圈颜色为蓝、红、黄 高光圈：加压，空气减少，光圈外扩，光圈颜色为黄、红、蓝 工件在上：低光圈，工件往里收，多抛边沿；高光圈，工件往外拉，多抛中心。 工件在下：低光圈，往外拉，多抛边缘；高光圈，往里收，多抛中心。 下盘，用汽油洗掉沥青，再上盘，抛另一面。
9、注意已抛面应涂上保护 漆，用酒精洗掉保护漆。 两面都抛光合格后，清洗工件。清洗工作台，抛光结束。 抛光的目的：(a) 去掉表面的破坏层，达到规定的粗糙度。(b) 精修面形，达到图纸要求的面形。(c) 为以后的特种工艺如镀膜，胶合工序创造条件。1.4.3 定心磨边机械法定心： 定心原理：机械法定心是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，根据力的平衡来实现定心。其中一个接头可以转动，另一个既能转动又能沿轴向移动。 操作自动定心磨边机：打开电源，先开水泵，然后开砂轮。接着根据 零件的尺寸调节前边的定位千分尺，调节后边的千分尺对刀，听到细微的摩擦声即对刀完成，再
10、将千分尺向后拧一些，然后再次调节前边 的千分尺，调节至目标尺寸。然后即可按下自动操作键，磨边机会自动完成定心磨边。1.4.4 镀膜 (1)光学镀膜是附着在光学零件表面的、厚度既薄而均匀的介质膜层，用于控制光线或保护光学零件表面。镀膜是将光学薄膜沉积在光学零件表面的制作过程。 （2）光学薄膜分类： 按结构组成分：单层，双层，三层或多层（实训中镀单层膜）按照其用途分：序号123456789薄膜类型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膜涂黑代表符号 按照材料分：(a) 金属膜：用作增反膜，主要有Al，Ag，Au，Cu，Rh（铑），Cr（铬），Ge（锗），Pt（铂）等。（b）电介质膜，
11、应用最广，所有功能的光学薄膜中都有使用。（c）有机薄膜，主要用作集成光学和光学原件的保护膜。 (3) 在高真空下镀膜的作用： 减少气相分子在飞向被镀膜零件过程中与其他气体分子间的碰撞并发生化学反应。 减少镀料基片与其它活性气体分子化学反应。 避免沉积过程中其它气体分子进入膜层成为杂质。 提高薄膜沉积速度、纯度、致密性及基片的附着力。 （4）真空镀膜机的组成： 控制与数据采集系统：蒸发系统、真空系统、膜层厚度控制系统、水冷系统 电控柜 （5）蒸发系统加热方式：电阻加热与电子束加热。 （6）工艺流程： 准备：清洗光学零件，清洗真空室内相关部件，检查水冷系统，检查外部电路。 开机：先开总电源，再开电
12、柜。 装工件：手带手套，以免污染工件。 抽真空：机械泵与油扩散共同工作抽至高真空。 烘烤：将油温加至265度。 开离子源 预熔 镀膜：先镀一面，再翻面镀另一面。 取件：待真空箱内冷却，气压达到要求值。 关机 （7）装配工件，完成整个平凸透镜的加工。 结 论 平凸透镜的加工，从开始的毛坯至合格的成品，要经过粗磨下料、精磨抛光、定心磨边、镀膜等工艺流程。每一步都有严格的要求和注意事项，只有遵守操作章程合格操作，才能加工出合格的产品。古典法加工透镜，其对操作人员的要求比较高，是锻炼操作人员技术的很好途径。古典法加工的零件精度很高，可以适合某些原件的高精度要求，而现代法则无法达到，但是古典法只适合小批量高精度生产，大批量中等精度的生产以现代法为主。参考文献1 蔡立。激光零件加工技术（第二版）。兵器工业出版社2 舒朝濂。现代光学制造技术。国防工业出版社3 王之江。实用光学技术手册。机械工业出版设4 杨志文。光学测量。北京理工大学出版社5 马宏。精密刻划工艺。兵器工业出版社6 吴晓红。光学零件的加工。武汉职业技术学院7 张雅娟。光学零件的真空镀膜。武汉职业技术学院8 9 10 11 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!）12 13 14 15 16 17