光学零件加工课件

光学零件加工团队成员：

曾昕余越张璐杰杨涛张恺予陈思雨连文君詹泽诚

光学零件加工团队成员：曾昕1光学零件加工内容：一、光学零件加工的技术要求二、光学零件的毛坯生产三、光学零件的粗磨四、光学零件的精磨五、光学零件的抛光六、透镜的定心磨边七、光学零件的胶合八、光学样板的制造九、模具夹具的设计光学零件加工内容：2一、光学零件加工的技术要求§1-1光学零件及零件图一、光学零件种类1、透镜一、光学零件加工的技术要求§1-1光学零件及零件图3一、光学零件加工的技术要求2、棱镜：3、平面镜：分划板、度盘、码盘一、光学零件加工的技术要求2、棱镜：4一、光学零件加工的技术要求表面作用：①工作表面：有效表面，它用于光的透射、反射、改变光束方向或会聚光线等方面。②辅助表面：用于连接、支撑和固定的，又称装夹或安装表面。③自由表面：用于零件的夹紧或在完成零件基本加工后，为限制零件的形状和尺寸，去掉多余材料得到的表面。二、光学零件图在光学零件图中要反映以下内容：①反映出零件的几何形状、结构参数和公差；②反映出对光学材料的质量要求；③反映出对光学零件加工精度和表面质量的要求。一、光学零件加工的技术要求表面作用：5一、光学零件加工的技术要求一、光学零件加工的技术要求6一、光学零件加工的技术要求一、光学零件加工的技术要求7一、光学零件加工的技术要求一、光学零件加工的技术要求8一、光学零件加工的技术要求1、反映零件的几何形状、结构的主要尺寸（1）透镜①表面曲率半径R；②曲率中心位置；③透镜的中心厚度d；④边缘厚度t；⑤透镜外圆直径D；⑥有效孔径D0；⑦倒角的位置、角度和宽度等。（倒角分工艺性倒角和装配性倒角）

o1o2一、光学零件加工的技术要求1、反映零件的几何形状、结构的主要9一、光学零件加工的技术要求（2）棱镜①棱镜各面间的夹角；②棱镜的厚度和高度；③倒角和成形截面的位置、角度和宽度等。2、对光学材料质量指标和光学零件加工的要求（1）光学材料质量指标

7项一、光学零件加工的技术要求10一、光学零件加工的技术要求（2）光学零件加工要求①透镜光圈数N；局部光圈数ΔN；中心偏差C；样板精度ΔR；表面疵病等级B；光学零件的气泡度q。②棱镜N、ΔN、B、q；光学平行差θⅠ、θⅡ；角度误差；两相同角度差值（如δ45°）；尖塔差π；平行平面的平行度公差；屋脊棱镜的双象差；有效孔径。一、光学零件加工的技术要求（2）光学零件加工要求11一、光学零件加工的技术要求3、其它技术要求如镀膜、刻划及某些面的粗糙度要求等。增透膜外反光膜内反光膜

分光膜滤光膜防水膜

保护膜光热膜感光膜一、光学零件加工的技术要求3、其它技术要求12一、光学零件加工的技术要求§1-2光学玻璃的要求一、对折射率和色散系数的要求五类四级二、对光学均匀性的要求四类三、对应力双折射的要求五类四、对光吸收的要求八类五、对条纹度的要求四类3级六、对气泡度的要求三类7级一、光学零件加工的技术要求§1-2光学玻璃的要求13一、光学零件加工的技术要求§1-3对光学零件的要求一、对光学样板的要求（ΔR）光学样板半径所允许的半径偏差ΔR，根据其大小分为A、B两级。它不仅能检查R的大小，还能检查ΔR的变化。一、光学零件加工的技术要求§1-3对光学零件的要求14一、光学零件加工的技术要求二、对光圈数N和局部光圈ΔN的要求零件表面与样板表面之间存在的偏差，用两表面间空气隙所产生的干涉条纹数N和ΔN表示。N表示整个表面的面形偏差；ΔN表示零件表面的局部偏差。

N1=±3，ΔN1=±0.3

N2=±2，ΔN2=±0.2一、光学零件加工的技术要求二、对光圈数N和局部光圈ΔN的要求15一、光学零件加工的技术要求光学零件种类光学表面的允许误差光圈数N局部光圈△N表面疵病等级B物镜瞄准和天文仪望远镜航空摄影机照相机1-33-51-33-50.2-0.30.30.1-0.50.3-0.5ⅦⅣ-ⅤⅤ-ⅥⅤ-Ⅵ显微镜低于10倍10-40倍高于40倍2-31-20.5-1.00.2-0.50.1-0.20.05-0.10ⅢⅡⅠ接目镜、放大镜3-50.5-0.8Ⅱ-Ⅴ棱镜反射面折射面0.5-1.02-40.1-0.30.5-1.0Ⅰ-ⅡⅡ-Ⅳ光栅盘和分划板保护玻璃物镜前滤光镜目镜前或后的滤光镜中等精度的反射镜5-103-55-100.5-1.51.0-2.00.3-0.50.8-2.00.1-0.31-10-1-30ⅤⅠ-ⅡⅡ-Ⅳ一、光学零件加工的技术要求光学零件种类光学表面的允许误差光圈16一、光学零件加工的技术要求三、对透镜中心偏差的要求

C1、定义：指透镜外圆的几何轴与光轴在曲率中心处的偏离量，用C表示。中心偏差会使轴上象点产生慧差、象散等象差。一、光学零件加工的技术要求三、对透镜中心偏差的要求C17一、光学零件加工的技术要求四、对透镜的厚度公差和空气间隙的要求厚度公差的最小单位±0.01。空气间隙一、光学零件加工的技术要求四、对透镜的厚度公差和空气间隙的要18一、光学零件加工的技术要求五、对表面疵病的要求

光学零件的表面疵病，系指抛光后的光学表面存在的麻点、划痕、开口气泡和破边等，用符号B表示。六、对光学零件气泡度的要求标注方法有三种：1、只规定气泡大小，不限数量。如q=0.01，表示整个表面只允许直径小于0.01mm的气泡，数量不限。一、光学零件加工的技术要求五、对表面疵病的要求19一、光学零件加工的技术要求2、分区限制气泡的大小与数量如q=(φ2)×0+(φ10)×0.01×3+0.02×5。①小于φ2mm：不允许有气泡；②φ2～10mm：d<0.01mm的气泡，少于3个；③φ10mm以外：d≤0.02mm的气泡至多5个。3、限制在一定面积内，所允许的气泡总面积如q=φ0.5/φ7。又如q=φ0.6／D0一、光学零件加工的技术要求2、分区限制气泡的大小与数量20一、光学零件加工的技术要求七、棱镜的制造公差

棱镜的制造误差包括：平面制造误差、外形尺寸误差和角度制造误差。重要控制等效平行玻璃板的平行差：在光轴截面方向的偏差称为第一光学平行差，用θⅠ表示。垂直光轴截面方向上的偏差称为第二光学平行差，以θⅡ表示。角度公差棱镜类型一个反射面的棱镜二个反射面的棱镜五角棱镜屋脊棱镜直角或钝角公差锐角(45°)公差尖塔差屋脊角公差3’-12’

2’-10’

2’-10’2’-10’4’-10’2’-10’0.5’-5’0.2’-3’1’-5’0.5’-6’1’-5’1’-5’1’-5″一、光学零件加工的技术要求七、棱镜的制造公差角度公差棱21一、光学零件加工的技术要求八、平板零件平行度公差九、光楔角度公差平板零件的类型不平行度θ滤光镜保护镜高精度一般精度3″-1’1’-10’分划板表面图层的反射镜背面图层的反射镜10’-15’10’-15’2″-30″光楔精度公差高精度中等精度一般精度±(0.2″-10″)±(10″-30″)±(30″-1’)一、光学零件加工的技术要求八、平板零件平行度公差平板零件的类22一、光学零件加工的技术要求§1-4加工余量一、基本概念概念：为了获得所需的一定零件形状、尺寸和表面质量，在加工过程中，必须从玻璃毛坯上磨去一定的玻璃层。此玻璃层（或其它材料层），通常称为加工余量。二、分类（一）线性尺寸余量（二）角度余量三、组成（1）锯切余量：依据金刚石锯片厚度确定余量。一、光学零件加工的技术要求§1-4加工余量23一、光学零件加工的技术要求（2）滚圆余量：

2~4mm（3）整平余量：

0.5~1mm（4）厚度和平行度修磨余量

1mm/面（棱镜、平面镜）（5）粗磨余量（6）精磨抛光余量（7）定中心磨边余量一、光学零件加工的技术要求（2）滚圆余量：24一、光学零件加工的技术要求四、确定加工余量的原则破坏层n=凹凸层+裂纹层抛光后，裂纹深度小于λ/4，否则发生反射或者折射现象。一、光学零件加工的技术要求四、确定加工余量的原则25一、光学零件加工的技术要求五、各工序余量的计算1、锯切余量锯切余量与锯片的厚度、侧向振动、锯切深度等因素有关。一般可按经验公式计算确定：式中A——锯切余量；

Δ——锯片的厚度；

δ——锯片转动时的振动余量。当锯切深度B＜10mm时，δ＝1.5；

10＜B＜65mm时，取δ＝2.0；

B＞65mm时，取δ＝2.5。一、光学零件加工的技术要求五、各工序余量的计算26一、光学零件加工的技术要求2、粗磨余量表面粗糙度达180#砂眼，单面手修余量0.30mm；

240#0.20mm；

280#0.10mm。一、光学零件加工的技术要求2、粗磨余量27一、光学零件加工的技术要求3、研磨、抛光余量当零件直径（边长）d<10mm，单面余量为0.15~0.20mm；

d>10mm，单面余量为0.20~0.25mm。4、定心磨边余量最少0.6mm，最多3.0mm。六、光学零件毛坯尺寸的计算双凸透镜：双凹透镜：弯月透镜：一、光学零件加工的技术要求3、研磨、抛光余量28二、光学零件的毛坯生产

块料毛坯（小批量）毛坯是光学零件的初型：型料毛坯（大批量）棒料毛坯§2-1块料毛坯生产块料毛坯是用玻璃块加工而成的毛坯。主要加工工序有：锯切、整平、划割、滚圆、开球面。一、锯切玻璃的切割主要采用金刚石锯料机。二、光学零件的毛坯生产29二、光学零件的毛坯生产

按其进给机构的特点，可分为重锤进给、丝杠进给和液压进给三种。（一）重锤进给重锤进给又称弹性进给。锯料机的重锤进给机构工作原理如图。（二）丝杠进给丝杠进给又称刚性进给。机构工作原理如图。二、光学零件的毛坯生产按其进给机构的特点，可分为30二、光学零件的毛坯生产（三）液压进给介于弹性进给和刚性进给之间。液压进给机构传动平稳，适合精密下料。锯切的线性尺寸精度可达0.05mm，角度精度可达5′。常用的金刚石锯片有外圆锯料机上用的烧结金刚石锯片（如左图）和内圆切割机上用的电镀金刚石锯片（如右图）两种。二、光学零件的毛坯生产（三）液压进给31二、光学零件的毛坯生产二、整平整平是把锯切后的坏料不平整的表面磨平，并修磨厚度和两面的平行度，或修磨角度等。

整平的方法：散粒磨料研磨和金刚石磨轮铣磨两种。

三、划割常采用金刚石玻璃刀（或滚刀）进行划割加工。二、光学零件的毛坯生产二、整平32二、光学零件的毛坯生产四、滚圆圆形零件的毛坯，整平后胶成长条进行磨外圆，称作滚圆。常用方法有：在平磨盘上用散粒磨料滚圆。在外圆磨床上用砂轮磨外圆。五、开球面透镜毛坯的开球面，是将滚圆后的毛坯磨成球面，使其达到零件粗磨完工后的曲率半径和中心厚度的要求，所以开球面亦称粗磨。开球面有两种方法:散粒磨料研磨法金刚石磨轮铣磨二、光学零件的毛坯生产四、滚圆33二、光学零件的毛坯生产球面曲率半径的检验:

金属弧形样板检验贴置模检查擦贴度厚度:

用千分尺测量；表面粗糙度:

用肉眼观察，无砂眼和擦痕即可。二、光学零件的毛坯生产球面曲率半径的检验:金属弧形样34二、光学零件的毛坯生产§2-2型料毛坯的生产光学玻璃零件的型料毛坯加工方法有：热压成型、浇铸成型等多种方法。热压成型毛坯的主要工艺过程包括：备料、加热、压制成型、退火。一、备料通过计算重量、下料、修选、滚磨等工序，制成热压成型的坯料。二、加热拍型加热是使坯料升温到塑性变形温度，以便软化成型。

二、光学零件的毛坯生产§2-2型料毛坯的生产35二、光学零件的毛坯生产三、压制成型料软化拍型后，即可送到压力机上的压模内压制成型。根据毛坯直径大小不同，压制时间一般在0.5～3s之间。

四、退火退火的目的：为了消除玻璃在热压成型过程中产生的内应力和光学常数的不均匀性。退火可分为粗退火和精密退火两个阶段。二、光学零件的毛坯生产36二、光学零件的毛坯生产1、粗退火粗退火是为了防止刚脱模的压型毛坯因急冷而变形炸裂。粗退火的方式有两种：电炉退火和草灰退火。

2.精密退火目的：使同一批玻璃的每块毛坯，达到光学常数的高度一致性。二、光学零件的毛坯生产1、粗退火37三、光学零件的粗磨目的:是将块料或型料毛坯加工成具有一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的工序。粗磨的方式：散粒磨料加工法固着磨料加工法§3-1散粒磨料粗磨散粒磨料粗磨是指用金刚砂和水搅拌而成的磨料在磨盘对玻璃工件进行的粗加工。

一、加工原理仿型法三、光学零件的粗磨目的:是将块料或型料毛坯加工成具有一定几38三、光学零件的粗磨1、粗磨球模形状：磨凸面零件用凹球磨磨凹面零件用凸球磨2、粗磨工序粗磨球面一般要用从粗到细三道磨料加工。第一道磨料粒度的选择要根据加工工件弧高大小而定。单件弧高大于1mm时，第一道磨料粒度粗于180#；单件弧高在0.4～1mm时，选用180＃磨料；单件弧高小于0.4mm时，选用240#或280#磨料。

第二道、第三道粗磨磨料力度选择比第一道磨料粒度要依次减小1、2个粒度号。粗磨完后表面粗糙度要求达1.6μm，相当于W40或W28磨料加工的表面。三、光学零件的粗磨1、粗磨球模形状：磨凸面零件用凹球磨39三、光学零件的粗磨注意：磨凸面用凹球模，磨凹球面用凸球模。粗磨用球模的材料多为铸铁。三道磨料不同，三道球模曲率半径也不一样。3、粗磨检验在粗磨过程中应随时检查偏心量和厚度公差。三、光学零件的粗磨注意：磨凸面用凹球模，磨凹球面用凸球模。40三、光学零件的粗磨检验：检验点对凸球面

检验环对凹球面凸球面零件：第一道砂完后，中心留2~4mm圆台。第二道砂完后，检验点被磨去自身直径的1/2～2/3。第三道砂完后，检验点消失，查看擦贴度是否达1/2～2/3。凹球面零件：第一道砂完后，检验环宽度大于1mm。第二道砂完后，检验环宽度大于0.3mm。第三道砂完后，检验环消失，查看擦贴度是否达1/2～2/3。三、光学零件的粗磨41三、光学零件的粗磨二、散粒磨料研磨机理

主要是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面的机械破碎去除过程，水解作用是次要的。注意：①在加工过程中，首先起作用是粒度较大的磨料颗粒，大致占所加磨料的15%左右②玻璃被去除的同时，磨盘表面也会有微量的磨损，③研磨中水的作用，一是均匀分布磨料的作用；二是冷却作用；三是水解作用。三、光学零件的粗磨二、散粒磨料研磨机理42三、光学零件的粗磨§3-2球面铣削加工铣削加工，又称范成法加工。所谓范成法是利用磨轮刃口轨迹包络面成型球面的方法。是一种固着磨料加工方法。三、光学零件的粗磨§3-2球面铣削加工43三、光学零件的粗磨一、球面铣削原理条件：①金刚石磨轮刃口通过工件顶点。②磨轮轴线和工件轴线相交于O点。③两轴夹角为α。④磨轮绕自身轴高速旋转，工件绕自身轴低速转动。三、光学零件的粗磨一、球面铣削原理44三、光学零件的粗磨二、磨削机理概括地讲，磨削是一种脆性材料的多刀刃切削去除过程。当在金刚石棱尖施加一定的压力，并沿玻璃滑动时，玻璃表面将被破坏，出现一个具有一定宽度和一定开裂角的划痕，同时在划痕下面有一深入玻璃表面内部的裂纹。三、光学零件的粗磨二、磨削机理45三、光学零件的粗磨§3-3磨料，磨具的选择一、磨料（一）种类主要的天然磨料有：金刚石、刚玉（Al2O3）和金刚砂等。常用的人造磨料有：人造金刚石、人造刚玉、碳化硼（B4C）、人造碳化硅（SiC）等。在粗磨及精磨中，使用最多、效率最高的磨料是碳化硅。其莫氏硬度为9.5～9.75。（二）粒度磨料的粒度是指其颗粒的大小。分为筛选法和水选法。筛选法：粒度号用一英寸长度上有多少个筛孔数来命名的。如60＃粒度，是指一英寸长度上有60个筛孔，依次类推。三、光学零件的粗磨§3-3磨料，磨具的选择46三、光学零件的粗磨水选法：其粒度号表示磨料的实际尺寸。如W20，表示该号微粉的颗粒上限尺寸为20μm。

二、磨具（一）金刚石磨具特征标志（1）磨料种类：人造金刚石磨料，标志为JR，天然金刚石磨料，标志为JT。（2）粒度：常用80＃～W5。（3）硬度：常用Z（中），ZY（中硬），Y（硬）。（4）浓度：常用25%，50%，70%，100%。（5）结合剂：有树脂结合剂（S），青铜结合剂（Q），陶瓷结合剂（A），电镀结合剂（D）。三、光学零件的粗磨水选法：其粒度号表示磨料的实际尺寸。47三、光学零件的粗磨（6）形状：有平行轮（P）、薄片轮（PB）、杯形轮（B）、碗形一号轮（BW1）、碗形二号轮（BW2）、蝶形一号轮（D1）、蝶形二号轮（D2）、单面凹轮（PDA）、双面凹轮（PSA）、简形轮（NP，NH）、切割轮（PBG）等。（7）外径：代号D（8）厚度：代号H（9）孔径：代号d（10）金刚石层环厚：代号b（11）金刚石层层厚：代号h（12）金刚石角度：代号α三、光学零件的粗磨（6）形状：有平行轮（P）、薄片轮（PB）48三、光学零件的粗磨（二）金刚石磨具特性参数的选择

1、粒度金刚石磨具的粒度对磨削效率和表面粗糙度的影响正好相反。一般铣削用的磨具粒度，范围在80＃～120＃。

2、结合剂目前，国内外使用四类结合剂。耐磨性由弱到强的顺序为：树脂结合剂；陶瓷结合剂；金属结合剂；电镀结合剂。3、硬度磨轮的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脱落的难易程度。三、光学零件的粗磨（二）金刚石磨具特性参数的选择49三、光学零件的粗磨4、浓度浓度：是指在磨具金刚石层内每立方厘米的体积内含有金刚石的重量。规定每立方厘米中含有4.4克拉金刚石作为

100%浓度。§3-4铣磨加工中的工艺参数的选择一、磨头转速磨头转速是由机床性能决定的。CG2.0、CG-W100S、CG-W30S、LOH厂的RF1、RF2。磨轮边缘线速度又称磨削速度，其速度在12～35m/s，磨削效果较好。三、光学零件的粗磨4、浓度50三、光学零件的粗磨二、工件转速

工件线速度实际上是进给速度.一般选150～250mm/min较为合理。三、铣磨深度铣磨深度是指工件转动一周的吃刀量。四、冷却液1、作用冷却液具有冷却、润滑和清洗作用。2、种类水溶性冷却液、乳化液冷却液、油性冷却液。三、光学零件的粗磨二、工件转速51三、光学零件的粗磨§3-5铣削球面几何形状精度分析铣磨球面的几何形状误差，包括球面曲率半径误差和厚度误差。一、影响球面曲率半径精度的误差（一）角度调整误差和磨轮刃口尺寸误差（1）dα>0(即α比理论值大)，则曲率半径R减小；反之则反。（2）dα一定时，α愈小（即R愈大），dR愈大。（3）磨轮r误差dr对曲率半径的影响是：对凸球面，r增大（刃口变钝），R减小；对凹球面，r增大，|R|增大；（4）磨轮中径Dm的误差dDm对曲率半径误差的影响是dDm>0,则|R|增大。（5）当dα、dr和dDm为一定时，α越大，dR越小。三、光学零件的粗磨§3-5铣削球面几何形状精度分析52三、光学零件的粗磨（二）中心调整误差的影响中心调整误差是指经过角度调整之后，磨轮端面刃口并未正好处于工件表面中心，而存在一定的偏离差。外包内包三、光学零件的粗磨（二）中心调整误差的影响53三、光学零件的粗磨（三）磨轮轴与工件轴共面调整误差

铣磨机使用时，一般不作磨轮轴与工件轴共面误差的调整，而由机床装校保证。如果存在磨轮轴与工件轴的共面误差h，球面方程将变为高次曲线的回转面。（四）磨轮轴和工件轴径向跳动的影响

径向跳动的影响，将使工件表面产生非球面误差。磨轮轴与工件轴径向跳动允差在0.005～0.01mm范围内，对球面半径精度影响不大。

三、光学零件的粗磨（三）磨轮轴与工件轴共面调整误差54三、光学零件的粗磨二、影响透镜中心厚度误差的因素（一）磨轮轴和工件轴轴向跳动的影响一般铣磨机两轴的轴向跳动量均为0.005mm。因此，轴向跳动影响的最大误差是0.01mm。（二）夹具精度对透镜中心厚度的影响主要是由于夹具制造误差和对夹具使用不当造成的。§3-6铣磨球面产生的表面疵病铣磨球面产生的表面疵病常见的有：菊花纹（细密振纹）、宽疏菊花纹、麻点、擦贴圈有缺口（或中间环带脱空）和球面偏心等。三、光学零件的粗磨二、影响透镜中心厚度误差的因素55三、光学零件的粗磨一、菊花纹和宽疏菊花纹（一）菊花纹产生原因：是磨头误差与振动影响造成的，磨头预紧力的大小对菊花纹也有一定影响。判断内包与外包：（二）宽疏菊花纹产生原因：工件主轴的轴向窜动。三、光学零件的粗磨一、菊花纹和宽疏菊花纹56三、光学零件的粗磨二、麻点产生原因：磨轮线速度选择不当，进刀速度与工件转速配合不好。三、几何形状的疵病（一）擦贴环带有缺口产生原因：光刀时间不够或者密封圈过厚。检验方法：①金属样板卡工件被加工表面②擦贴度法③简易球径仪测失高检查被加工表面三、光学零件的粗磨二、麻点57三、光学零件的粗磨（二）擦贴环带脱空产生原因：机床工件主轴轴线与磨头轴线不相交。一般两轴线不相交允差0.03mm。（三）球面偏心产生原因：夹具定位面的偏心。三、光学零件的粗磨58四、光学零件的精磨目的：①减小零件表面的凹凸层深度，并提高其均匀性；②进一步改善零件表面的面形精度及有关尺寸精度，以满足抛光对零件表面结构和形状的要求。方法：散粒磨料精磨、固着磨料精磨。§4-1散粒磨料精磨四、光学零件的精磨目的：①减小零件表面的凹凸层深度，并提59四、光学零件的精磨光学零件的精磨一般用两道砂，即用两种粒度不同的磨料。若第一道砂的磨料粒度为W28，第二道砂的磨料粒度则为W14。有些特殊零件需要三道或四道砂，磨料粒度可选用W28、W14、W10、W7等。精磨工艺因素主要包括如下几点：①精磨模与镜盘的相对尺寸；②顶针的摆幅；③顶针的前后伸缩量；④主轴转数与顶针摆速。四、光学零件的精磨光学零件的精磨一般用两道砂，即用两种粒60四、光学零件的精磨§4-2金刚石高速精磨

一、金刚石高速精磨磨具金刚石高速精磨磨具是采用金刚石精磨片，按一定的排列方式，用胶粘结在磨具基体上，并通过修磨而成。四、光学零件的精磨§4-2金刚石高速精磨61四、光学零件的精磨（一）球面金刚石精磨模的形式无论是凸精磨模还是凹精磨模。均由精磨片、粘结剂和磨具基体构成。（二）球面金刚石精磨模的曲率半径取被加工球面抛光完工后的曲率半径名义尺寸。并按精磨后的光圈比抛光完工后的光圈低几道光圈来修磨曲率半径。一般高速精磨预留3~5N，散粒磨料精磨预留5~10N。凸球面：Rcm>Rtm>Rjm1>Rjm2>Rpm凹球面：Rcm<Rtm<Rjm1<Rjm2<Rpm四、光学零件的精磨（一）球面金刚石精磨模的形式62四、光学零件的精磨（三）精磨模与镜盘的相对位置和相对尺寸1、精磨模与镜盘的相对位置散粒磨料精磨，将凸面的安装在机床主轴上。金刚石高速精磨，将金刚石磨具安装在机床主轴上。2、精磨模与镜盘的相对尺寸四、光学零件的精磨（三）精磨模与镜盘的相对位置和相对尺寸63四、光学零件的精磨3、精磨模的基体曲率半径公式中凸模取“-”号，对凹模取“+”号。二、精磨片特性参数的选择

（一）粒度的选择在高速精磨中，要求金刚石磨具既有较高的磨削效率，又能得到较好的表面粗糙度。第一道精磨，采用的金刚石磨片粒度为W28或W20为宜；第二道精磨，采用W10或W7为宜。如果只用一道精磨，则以W14为宜。四、光学零件的精磨3、精磨模的基体曲率半径64四、光学零件的精磨（二）浓度的选择浓度过低或过高对于精磨效率和质量影响都不利。最合适的浓度，国内外很不统一。国内为30～50%；国际上定为45%。（三）磨片的结合剂在高速精磨中，国内外普遍采用金属结合剂，它包括青铜结合剂，钢结合剂等。国内主要采用青铜结合剂。（四）精磨片的形状和尺寸精磨片的形状：一般为圆形，国外也有矩形（苏联）。圆形有平、凸、凹三种形式。精磨片的尺寸：主要指磨片的直径和厚度。此外，还有金刚石层厚度和曲率半径等。四、光学零件的精磨（二）浓度的选择65四、光学零件的精磨精磨片的直径：取决于精磨模的曲率半径、口径和镜盘的直径。精磨片的厚度：主要取决于精磨片直径。（五）覆盖比的选择覆盖比：指排列在磨具上的精磨片表面积之和与磨具整个球缺表面积之比。Z—精磨片的数目；Ap—每片精磨片的面积；AW—磨具球缺表面积。四、光学零件的精磨精磨片的直径：取决于精磨模的曲率半径、66四、光学零件的精磨覆盖比的选择，主要取决于磨具的曲率半径。（六）精磨片的排列方式

应满足以下要求：保证磨具的形稳性；不应产生死点，冷却液畅通无阻，以利散热和排屑。1、同心圆排列两种情况：一种是在各同心圆上，相临两精磨片错开圆周线排列，即径向有重叠；另一种情况是在不同圆周上精磨片排列间隙不等。2、螺旋线排列四、光学零件的精磨覆盖比的选择，主要取决于磨具的曲率半径67四、光学零件的精磨§4-3球面金刚石模具的理想磨耗规律磨耗比：治模具与玻璃相磨，模具磨损量与玻璃去除量的比值。铸铁和玻璃相磨，磨耗比为1：100；金刚石磨片的为1：3000。一、金刚石磨片磨耗量与摩擦功的关系

金刚石磨片的磨耗，主要是机械作用的结果，即金刚石颗粒的磨损、折断、脱落和结合剂的磨耗。实验表明：在一定压强范围内，磨片的磨耗量与压强成正比；在一定速度范围内，磨耗与相对磨削速度大小成正比；在玻璃原始表面粗糙度相同情况下，磨片的磨耗量与有效磨削时间成正比。四、光学零件的精磨§4-3球面金刚石模具的理想磨耗68四、光学零件的精磨由普雷斯顿假说提出的公式计算：上式说明，模具上某点的磨耗量与该点所承受的摩擦功成正比。二、球面金刚石模具的理想磨耗规律理想磨耗：如果模具磨损后的表面与磨损前的表面具有相同的曲率半径。四、光学零件的精磨由普雷斯顿假说提出的公式计算：69四、光学零件的精磨在理想磨耗情况下，磨具表面上各点摩耗量之间的余弦关系，所以我们又把理想磨耗规律称作余弦磨耗规律。如何实现理想磨耗呢？主要有两个途径：（1）在给定速度和压力分布的情况下设计磨具，使磨片的排列和分布满足余弦磨耗规律；（2）在磨具已定的情况下，选择适当的速度和压力分布与磨具相匹配，从而达到余弦磨耗之目的。四、光学零件的精磨70四、光学零件的精磨§4-4金刚石高速精磨中的冷却液金刚石高速精磨冷却液具有四大作用：冷却、润滑、清洗和化学作用。一、冷却作用冷却作用：是指冷却液流经磨具和工件表面时，吸收和带走热量的能力。在一切液体中，水的比热最大，其值为油类的2～3倍；在标准大气压下沸腾时，水的蒸发热是油类的7～15倍；水的导热系数是油类的3～5倍。四、光学零件的精磨§4-4金刚石高速精磨中的冷却液71四、光学零件的精磨二、润滑作用润滑作用：是指它减少金刚石磨具与工件接触面摩擦的能力，即减小磨削阻力和磨具磨损的能力。三、清洗作用清洗作用：主要指它能否及时清除加工中产生的玻璃碎屑和磨具碎屑的能力。四、化学作用目前，国内外在高速精磨中广泛使用的冷却液是以水为主体，再加入少量的三乙醇胺、甘油、硫酸镍等，组成三乙醇胺—水，甘油—水，三乙醇胺—甘油—水等水溶性的冷却液。四、光学零件的精磨二、润滑作用72四、光学零件的精磨1、冷却液对金刚石磨具的化学自锐作用金刚石精磨片中的结合剂铜，能与空气中的二氧化碳、氧和冷却液中的水生成两种碱式碳酸铜：一种叫铜绿［CuCO3·Cu(OH)2·H2O］，另一种叫蓝色石青［2CuCO3·Cu(OH)2］。2、冷却液对二氧化碳的吸收作用玻璃水解后，除生成硅酸凝胶薄膜外，还生成氢氧化钠，它与空气中的二氧化碳作用，生成碳酸钠，这种盐类会对玻璃表面产生腐蚀作用。四、光学零件的精磨1、冷却液对金刚石磨具的化学自锐作用73四、光学零件的精磨§4-5光学零件的上盘一、平行平面上盘（一）松香蜂蜡胶上盘法方法一：先将粘结模擦干净，加热后涂上一层粘结胶，再放上已预热工件，加一定压力挤出多余的胶。特点：这种方法常用于粗磨过程的上盘及光圈平行度要求不高的零件精磨上盘。四、光学零件的精磨§4-5光学零件的上盘74四、光学零件的精磨方法二：先将粘结模擦干净，然后放上擦净的工件，将粉末状的粘胶撒在零件的缝隙处，加热粘结模，使粘结胶融化从零件边缘渗入。优点：操作方便。缺点：平行度不高，不适用于面型精度较高的薄片。四、光学零件的精磨75（二）点胶上盘法加热工件到能粘住粘结条的温度，视工件大小，均匀排列胶条。冷却后，将它贴在贴置模上，再放上已加热的粘结模，让其自然下落到贴置模四周的定位条上，自然冷却后，沿水平方向拉下镜盘即可。优点：可获得较好的面形（N=0.5）和平行度（θ=30"）缺点：承受不了高压高速的加工条件，怕震动，对室内温度梯度要求较高。四、光学零件的精磨（二）点胶上盘法四、光学零件的精磨76四、光学零件的精磨（三）浮胶上盘法先将粘结垫板擦干净，再放上擦净的零件。如果是抛光面，即能看到清晰的光圈，然后将粘结胶滴入零件间的空隙处。冷却后刮净零件待加工表面的胶即可。优点：工件及粘结平板都不需加温，工件可达到较高的平行度和面形精度（N≤0.5，θ≤10"）。缺点：承受不了高速高压的加工条件，易走动。四、光学零件的精磨（三）浮胶上盘法77四、光学零件的精磨（四）光胶上盘法将零件光胶面擦净后，放到光胶垫板上，呈现清晰的光圈后，从零件的一边稍许加压。如发现光胶面间有气泡、白点，可用酒精灯局部加热工件，拆胶后重新擦净，重新光胶。优点：平行度和平面度可达到很高精度（N<0.5，θ<5"）。缺点：对光胶表面的疵病等级有一定的影响；怕剧烈震动，骤冷周热。四、光学零件的精磨（四）光胶上盘法78四、光学零件的精磨二、透镜上盘（一）弹性上盘先按透镜形状做好火漆团，将火漆团放到预热的透镜上，冷却后取出，然后擦净待加工面，按确定好的排列方式，将透镜贴到已涂有一层薄油的贴置模内，放上已加热的粘结模待其下沉到四周边缘的定位件处，冷却后取出。特点：以被加工面为基准，粘结模简单，通用性较大。四、光学零件的精磨二、透镜上盘79四、光学零件的精磨（二）刚性上盘

先将粘结模加热到能融化粘结胶的温度，将粘结纸贴上或用粘接胶棒涂在固定槽内，再将预热的工件粘在粘结模上，冷却即成。如果粘结的抛光面，应注意保护。特点：以粘结面为基准面，上盘过程简单，粗磨可成盘加工，能承受较高的速度和压力。粘结模专用性强，加工模具成本高。四、光学零件的精磨（二）刚性上盘80四、光学零件的精磨三、棱镜上盘（一）夹模上盘弹性法：将零件加热后，在粘结面上粘上火漆条；待其冷却后，按夹槽位置在贴置平模上排列好，四周放上厚约2mm的限位条，将夹模加热到能融化火漆的温度后，准确放置到排好的零件上，直到限位条处。然后自然冷却即可。四、光学零件的精磨三、棱镜上盘81四、光学零件的精磨刚性法：

只需将零件放入夹模槽内，用螺钉压紧即可；将夹模加热后，在粘结槽内涂上粘结胶，放上已预热的毛坯棱镜冷却。优点：上盘操作简单。缺点：只适合用于中低精度的零件，对形状复杂的零件也有一定的局限性。四、光学零件的精磨刚性法：82四、光学零件的精磨（二）石膏上盘

将待加工面擦净放在涂有一层薄油的贴置模上，在棱镜间空隙处洒上厚约2mm的石蜡。在贴置模周围放上橡皮圈，放上托置模，将调好的石膏浆倒入，淹没棱镜约30mm，待石膏浆凝固后，去除橡皮圈，沿水平方向从贴置模上拉下，熔去表面石蜡，再在裸露的石膏模表面涂一层石蜡，以防水的侵蚀。特点：通用性强，角度精度不高（θ>3'）需对抛光面做好防腐蚀保护。四、光学零件的精磨（二）石膏上盘83四、光学零件的精磨（三）光胶上盘将光胶工具擦净后放到垫板上，再将擦净的棱镜光胶面贴到工具光胶面上，这时出现清晰的干涉条纹，轻轻挤压去光胶面的空气，条纹即消失，就形成光胶。再将光胶工具光胶到垫板上，最后再所有的光胶面缝隙处涂保护漆即可。优点：能得到较高的角度精度。缺点：要求光胶工具精度高。对表面疵病要求高的棱镜，其光胶面有一定的局限性；光胶盘不宜受到剧烈震动和温度骤变。四、光学零件的精磨（三）光胶上盘84四、光学零件的精磨（四）靠体上盘

以靠体的角度精度和平行度来保证工件的精度。实际上，光胶上盘也是靠体上盘的一种。将工件胶到靠体上，然后将靠体固定到平模上。优点：加工精度高；对抛光面不易腐蚀；不需单件手工修整角度；有些工件胶上靠体后，只需翻动靠体就可连续加工多个面。缺点：靠体精度要求高，制造困难。四、光学零件的精磨（四）靠体上盘85四、光学零件的精磨§4-6影响精磨的工艺因素一、散粒磨料加工（一）摆幅的大小摆幅就是上模摆动的幅度。摆幅越大，上模的中部与下模的边缘磨削较多。因此摆幅大小应合适。对于平模，上模摆动的距离为下模直径的0.45~0.65范围内；对于球模，上模摆动的角度为下模张角2γ的0.4~0.55范围内。四、光学零件的精磨§4-6影响精磨的工艺因素86四、光学零件的精磨（二）顶针的前后伸缩上模中心与下模中心的偏离；偏离越大，上模的中部和下模的边缘磨削较多。对于平面，偏离量可取摆幅大小的0~0.1，对于球面为0~0.4。（三）主轴转速与上模摆速之比就是主轴转速与偏心轮转速之比。主轴转速越大，下模边缘磨削越大；偏心轮转的越快，上模与下模中心部分磨的越快。对于平面为，主轴转速为摆幅的0.4~0.8倍；对于球面为，主轴转速为摆幅的1~2.5倍。四、光学零件的精磨（二）顶针的前后伸缩87四、光学零件的精磨（四）注意事项①磨料粒度要均匀，它是精度质量的关键之一；②每次加磨料时，要均匀散开，不宜成团的添加；③磨料悬浮液不应太稀或太稠，否则易划出划痕；④每次更换磨料时，工件及镜盘应刷洗干净，机器台面也应擦拭干净；⑤精磨完毕，应用放大镜检查表面有无粗砂眼或划痕；⑥应经常检查精磨面的曲率半径或平面度，发现变化较大时，应及时修整模具。四、光学零件的精磨（四）注意事项88四、光学零件的精磨（五）常见疵病及产生原因四、光学零件的精磨（五）常见疵病及产生原因89四、光学零件的精磨二、高速金刚石磨具加工（一）机床主轴转速玻璃的磨削量与机床主轴的转速成正比。（二）镜盘压力玻璃的磨削量与镜盘的压力成正比。（三）加工时间的影响玻璃的磨削量与加工时间成正比。（四）工件初始表面粗糙度工件初始表面粗糙度影响高速精磨的精度，粗糙度越大，玻璃的磨削量越大，精磨后的粗糙度越大。四、光学零件的精磨二、高速金刚石磨具加工90四、光学零件的精磨（五）光圈匹配

光圈匹配指被加工镜盘的曲率半径与最后完工的曲率半径之间的差别；一般情况，镜盘的要比完工的光圈低3~4个光圈。（六）金刚石精磨片的覆盖比覆盖比与磨削量成反比，对于大球面，覆盖比取小些，对于小球面，覆盖比取大些。四、光学零件的精磨（五）光圈匹配91四、光学零件的精磨（七）常见疵病及产生原因四、光学零件的精磨92四、光学零件的精磨四、光学零件的精磨93五、光学零件的抛光目的：

①去除精磨的破坏层，达到规定的表面疵病等级要求；②精修面形，达到图纸要求的光圈和局部光圈数，形成光滑透明的表面。抛光方法：

古典抛光法

高速抛光法

计算机数控抛光法。五、光学零件的抛光94五、光学零件的抛光§5-1抛光机理大致可以归纳为三种理论：

机械去除理论、化学作用理论、热的表面流动理论。一、机械去除理论认为：①抛光是研磨的继续，抛光与研磨的本质是相同的，都是尖硬的磨料颗粒对玻璃表面进行微小切削作用的结果。②由于抛光是用较细颗粒的抛光剂，所以微小切削可以在分子范围内进行。由于抛光模与工件表面相互吻合，抛光时切向力特别大，因此使玻璃表面的凹凸结构被切削掉，逐渐形成光滑的表面。五、光学零件的抛光§5-1抛光机理95五、光学零件的抛光机械去除理论的主要实验依据：（一）与研磨一样，零件抛光后重量明显减轻。通过实验测得，被抛掉的玻璃颗粒尺寸平均为1～1.2nm。（二）抛光表面有起伏层和机械划痕用氧化铈抛光时，零件表面凹凸层厚度为30～90nm。用氧化铁抛光，凹凸层厚度为20～90nm。（三）抛光剂的粒度和硬度对抛光速率有重要影响实验表明，抛光粉粒度在一定范围内，粒度愈大，抛光速率愈高。五、光学零件的抛光机械去除理论的主要实验依据：96五、光学零件的抛光（四）抛光速率与压力、相对速度成线性关系（五）磨料也能用作抛光剂磨料很细而且加工压力很小时，也能作为抛光剂。如碳化硼（B4C）和刚玉（Al2O3）,本属磨料，但其粒度直径为0.5μm左右时，也能用于玻璃抛光。二、化学作用理论认为：抛光过程是在玻璃表层、抛光剂、抛光模和水的作用下，发生错综复杂的化学过程。主要是玻璃表面发生的水解过程，是水解生成物——硅酸凝胶薄膜不断生成和不断刮除的过程。五、光学零件的抛光（四）抛光速率与压力、相对速度成线性关97五、光学零件的抛光化学作用理论的实验依据如下：（一）水与玻璃的作用1.水的作用用纯乙二醇代替水，抛光速率低，含水量增加，抛光速率增大。2．玻璃的水解反应Na2SiO3+2H2O=H2SiO3+2NaOH（二）抛光液PH值的影响理论分析和实验结果表明：大多数光学玻璃时不耐碱的；至于耐酸的程度，则视光学玻璃的牌号不同而异。大多数光学玻璃，在弱酸性(PH=5.5～6.5)抛光液中抛光，具有较高的速率和表面质量。五、光学零件的抛光化学作用理论的实验依据如下：98五、光学零件的抛光（三）添加剂对抛光的影响添加剂包括加速剂、稳定剂、消泡剂等。结果表明：硝酸锌是一种比较有效的添加剂。在氧化铈抛光液中，加入5%的硝酸锌（对氧化铈的重量比），使火石玻璃抛光速率提高一倍多，钡冕玻璃也提高近一倍。（四）抛光剂的作用在抛光过程中抛光剂基本上以两种作用参与抛光。其一是以抛光剂颗粒的坚硬特性，在模具和机床的作用下，对玻璃表面的硅胶层进行微小的切削，使玻璃露出新表面，进而继续水解；其二是以抛光剂颗粒表面的吸附特征，使硅胶层以分子级程度被抛光剂吸附而剥落。五、光学零件的抛光（三）添加剂对抛光的影响99五、光学零件的抛光（五）抛光模的作用光学零件抛光时，抛光模层不仅起着承载抛光粉的作用，用时也起一定的化学作用。抛光柏油中含有树脂酸，其官能团为－COOH，而毛毡抛光模的羊毛纤维中，也含有官能团－COOH和－NH2，它们都是化学活性基，能与玻璃的阳离子发生交换反应，使玻璃表面以微量的分子形式被去除。三、热的表面流动理论认为：玻璃表面由于高压和相对运动，摩擦生热使表面产生塑性流动，凸起的部分将凹陷填平，形成光滑的抛光表面。五、光学零件的抛光（五）抛光模的作用100五、光学零件的抛光热的表面流动理论的实验依据是：实验发现抛光表面用金刚石刀划成图案，然后抛掉，再用酸腐蚀，结果看到划痕再现。另一实验发现，由抛去厚度计算的抛去重量比实测的大得多，于是认为抛去的玻璃流到表面凸凹层的谷部。由此说明抛光过程存在流动作用。普遍承认的观点是：抛光是机械去除作用，化学作用，表面流动作用的综合作用过程。五、光学零件的抛光热的表面流动理论的实验依据是：101五、光学零件的抛光§5-2样板检验原理常用的检验方法有阴影法和干涉法。1、阴影法刀具刀口五、光学零件的抛光§5-2样板检验原理刀具刀口102五、光学零件的抛光2、干涉法：接触法（样板法）和非接触法（干涉仪法）。一、样板检验原理

被检验的光学表面相对于参考光学表面的偏差称面形偏差。五、光学零件的抛光2、干涉法：接触法（样板法）和非接触法103五、光学零件的抛光（一）光圈数N与空气隙厚度Δh的关系由薄膜干涉原理可知，两束光的光程差δ为：当产生第k级亮条纹；当产生第k级暗条纹。第k级和k+1级亮条纹，所对应的空气隙厚度为Δhk和Δhk+1，由下式表示：五、光学零件的抛光（一）光圈数N与空气隙厚度Δh的关系104五、光学零件的抛光实际上，用i′代替，则相邻亮条纹间空气隙厚度差近似为：

当光束垂直于AA面入射时，i=0，i′=0，则Δh=λ/2。可知，相邻两道光圈之间的空气隙厚度差Δh近似等于二分之一波长，即变化一道光圈相当空气隙厚度变化λ/2。那么，第N道光圈所对应的空气隙厚度Δh为：光圈的形状是由等厚空气隙的轨迹决定的，即同一级干涉条纹对应的空气隙厚度是相等的。五、光学零件的抛光实际上，用i′代替，105五、光学零件的抛光（二）光圈数N与曲率半径误差ΔR的关系

工件与样板是边缘接触（低光圈），还是中部接触（高光圈）。光圈与半径偏差的关系是：五、光学零件的抛光（二）光圈数N与曲率半径误差ΔR的关系106五、光学零件的抛光（三）光圈半径rk与波长λ的关系因为R>>Δhk，故Δhk²可以舍去，则在样板检验中，光线垂直照射，即cosi′≈1，则在两表面产生的光程差可写成：

δ满足暗条纹条件为：

五、光学零件的抛光（三）光圈半径rk与波长λ的关系107五、光学零件的抛光（四）相邻光圈的间隔Δr与干涉级的关系

当k=0时，

当k逐渐增大时，愈来愈小，即Δr逐渐减小，以致眼睛无法分辨，k的极限可由物理光学得知：一般Δλ=10nm五、光学零件的抛光（四）相邻光圈的间隔Δr与干涉级的关系108五、光学零件的抛光二、光圈的识别与度量

在样板检验中，ΔR的大小表现为光圈数量的多少，ΔR的正负表现为光圈的高低。低光圈：样板与工件边缘接触；高光圈：样板与工件中间接触。五、光学零件的抛光二、光圈的识别与度量109五、光学零件的抛光对平面来说，低光圈，说明表面凹下；高光圈，说明表面凸起。对凸球面来说，低光圈，说明曲率半径R偏大；高光圈，说明曲率半径R偏小；对凹球面来说，低光圈，说明曲率半径R偏小；高光圈，说明曲率半径R偏大。在抛光过程中，被加工表面还可能出现局部偏差，即局部凸起或凹下，或叫局部高或局部低。最常见的局部偏差有中心高或中心低、边缘高或边缘低。边缘高又叫翘边，边缘低又叫塌边。五、光学零件的抛光对平面来说，低光圈，说明表面凹下；高光110五、光学零件的抛光（一）高低光圈的识别通常是根据干涉条纹的形状、特征，移动情况、弯曲方向、疏密程度、颜色等来识别光圈的高低。1、周边加压法最适用于光圈N＞1的情况。高光圈，样板周边加压后，干涉条纹从中心向边缘移动。低光圈，样板周边加压后，干涉条纹从边缘向中心移动。五、光学零件的抛光（一）高低光圈的识别111五、光学零件的抛光2、边缘点力法

边缘点力法，是在样板边缘某一点轻轻加压，使其另一端浮起，则形成楔形空气隙，从而产生干涉条纹。这种方法最适用于N

＜1的光圈识别和度量，其精度可达λ/10左右。五、光学零件的抛光2、边缘点力法112五、光学零件的抛光工件表面为高光圈，各带干涉条纹弯曲方向是弯向受力点。五、光学零件的抛光113五、光学零件的抛光工件表面为低光圈，各带干涉条纹弯曲方向是背向受力点。五、光学零件的抛光114五、光学零件的抛光3、色序法

按光圈颜色的序列来识别光圈高低的方法，称色序法。色序法不仅适用N＞1时光圈高低的识别，而且也可用于N＜1时光圈的度量。低光圈：从中心到边缘的颜色序列为“红、黄、蓝”等。高光圈：从中心到边缘的颜色序列为“蓝、黄、红”等。五、光学零件的抛光3、色序法115五、光学零件的抛光（二）光圈的度量光学零件的面形偏差是用光圈数表示的。光圈的度量包括下列三项面形偏差：◆曲率半径偏差

被检光学表面的R相对于参考光学表R的偏差，称半径偏差，又称整体偏差，用N表示。◆像散偏差

被检光学表面与参考光学表面在两个相互垂直方向上产生的光圈数不等所对应的偏差，称象散偏差，用Δ1N表示。◆局部偏差

被检光学表面与参考光学表面在任一位置上产生的干涉条纹的局部不规则程度，称局部偏差，Δ2N表示。五、光学零件的抛光（二）光圈的度量116五、光学零件的抛光1、光圈数N的度量（1）在光圈数N＞1的情况下在光圈数N

＞1的情况下，在有效检验范围内，用直径方向上最多条纹数的一半来度量，并以红光的条纹数度量。五、光学零件的抛光1、光圈数N的度量117五、光学零件的抛光（2）在光圈数N

＜1的情况下在光圈数N＜1的情况下，光圈数N以通过直径方向上干涉条纹的弯曲量(h)相对于条纹的间距(H)的比值(N=h/H)来度量。五、光学零件的抛光（2）在光圈数N＜1的情况下118五、光学零件的抛光

如果对光圈的精度要求不高时，也可根据干涉色度量光圈数。用样板检验，以荧光灯作光源时，当边缘接触其颜色为灰白色时，则可根据中间部位的颜色确定光圈数。五、光学零件的抛光如果对光圈的精度要求不高时，也可根119五、光学零件的抛光与空气隙厚度相对应的光圈数和颜色。

五、光学零件的抛光与空气隙厚度相对应的光圈数和颜色。120五、光学零件的抛光2、象散光圈的度量

象散光圈数，以两个互相垂直方向上光圈数N的最大代数差的绝对值来度量。（1）椭圆形象散光圈数的度量被检光学表面在X-X和Y-Y方向上的光圈数Nx和Ny不等，偏差方向相同。图中的象散光圈数为ΔN=|Nx-Ny|=|-2-(-3)|=1。五、光学零件的抛光2、象散光圈的度量121五、光学零件的抛光（2）马鞍形象散光圈数的度量被检光学表面在X-X和Y-Y方向上的偏差方向相反。图中的马鞍形象散光圈数ΔN=|Nx-Ny|=|-1-(+2)|=3。（3）柱形象散光圈数的度量被检光学表面的X-X和Y-Y方向上的光圈数Nx和Ny不等。其中，某一方向的光圈数N=0。图中的柱形象散光圈数ΔN=|Nx

-Ny|=|-1-0|=1。五、光学零件的抛光（2）马鞍形象散光圈数的度量122五、光学零件的抛光（4）在光圈数N＜1的情况下，象散光圈的度量

Nx和Ny都小于1。这时可根据两个方向的干涉条纹的弯曲度来确定Nx和Ny，而象散光圈数ΔN=|Nx-Ny|。五、光学零件的抛光（4）在光圈数N＜1的情况下，象散光123五、光学零件的抛光（三）局部光圈高低的识别与度量1、局部光圈高低的识别（1）中心局部光圈高低的识别

若中心局部不规则干涉条纹相对平滑干涉条纹偏向加力点，称中心低。反之，则称中心高。五、光学零件的抛光（三）局部光圈高低的识别与度量124五、光学零件的抛光（2）边缘局部光圈高低的识别

若边缘局部不规则干涉条纹相对平滑干涉条纹偏向加力点，称边缘低，又叫塌边。反之，则称边缘高，又叫翘边。五、光学零件的抛光（2）边缘局部光圈高低的识别125五、光学零件的抛光（3）中心及边缘均有局部偏差时的光圈识别其高低的判断同（1）、（2）。五、光学零件的抛光（3）中心及边缘均有局部偏差时的光圈识126五、光学零件的抛光（四）面形偏差归属的判断通常采用相对移动的方法来判断。即将上面一块样板拉开并移至一定的距离，如果局部偏差仍在原处不动，则表明偏差属于下面一块样板。反之，如果局部偏差随之移动，则表明局部误差属于上面一块样板。（五）用小样板检验大零件小样板检验时看到的光圈数：式中，N1—工件的实际光圈数；N2—用小样板检验时看到的光圈数；D1—零件的直径；D2—样板的直径。五、光学零件的抛光（四）面形偏差归属的判断127五、光学零件的抛光§5-3光学零件的抛光方法目前在光学零件生产中，采用的抛光方法主要有古典抛光和高速抛光。一、古典法抛光

古典法平面抛光

古典法球面抛光五、光学零件的抛光§5-3光学零件的抛光方法128五、光学零件的抛光（一）古典法抛光原理

工作压力在抛光表面上的法向分力是不均匀的，它随顶针摆幅的变化而变化。设工作压力为P，抛光表面的法向分力为F，则：F=P·cosα，正是由于这种压力分布特点，使得古典法抛光的光圈控制较困难。五、光学零件的抛光（一）古典法抛光原理129五、光学零件的抛光（二）球面透镜的古典法抛光工艺抛光模的尺寸

抛光模层表面的曲率半径以Rp表示，它等于透镜完工后的曲率半径R，但符号相反。抛光模基体的曲率半径以Rt表示，可按下式计算：b表示抛光胶层厚度，凸模取“－”号，凹模取“＋”号。五、光学零件的抛光（二）球面透镜的古典法抛光工艺130五、光学零件的抛光b值决定于被加工面的曲率半径，可按表选取。

抛光模基体的矢高Ht和口径Dt决定于球面镜盘的矢高Hj和口径Dj，如表所示。五、光学零件的抛光b值决定于被加工面的曲率半径，131五、光学零件的抛光抛光过程一般可分为两个阶段：①控制各工艺因素对镜盘均匀而快速地抛亮，即大致抛去砂眼的粗抛阶段；②进行光圈修正，达到技术指标要求（面形精度及表面光洁度）的精抛阶段。（三）工艺因素对古典抛光的影响1、精磨的影响

精磨的好坏影响抛光效率。宏观上看，精磨后的面形应符合一定要求，否则抛光效率降低。从微观结构上看，零件表面的微观不平度也影响抛光效率。五、光学零件的抛光抛光过程一般可分为两个阶段：132五、光学零件的抛光2、抛光模的几何形状

抛光模的几何形状影响抛光精度。在抛光过程中，抛光模表面与工件时紧密接触的，处于相互变化的状态，抛光模的面形必然影响工件的面形精度。3、抛光模材料直接影响抛光精度抛光模过硬，抛光模表面的不规则容易引起工件光圈不规则，容易造成擦痕。抛光模过软，抛光模容易变形，使抛光镜盘产生塌边。五、光学零件的抛光2、抛光模的几何形状133五、光学零件的抛光4、抛光模基体的表面几何形状影响抛光精度

在球面抛光中，如果基体的曲率与理论值不符，则抛光模层厚度不同，模层的走动就不同，厚的地方走动大，薄的地方走动小，薄的地方抛光效率高，厚的地方抛光效率低。5、抛光粉的硬度

抛光粉的结晶结构影响抛光效率。结晶结构不同，抛光粉的硬度不同。硬度大抛光能力强，适合抛光硬玻璃。抛光粉颗粒的硬度至少要与玻璃的硬度相匹配。6、抛光剂的浓度

抛光粉和水有一个比例关系。如果使用的是氧化铁抛光粉，则抛光粉与水的比列是1：3～1：4。五、光学零件的抛光4、抛光模基体的表面几何形状影响抛光精134五、光学零件的抛光7、速度和压力的影响

在抛光模和玻璃粘结胶性能允许的情况下，抛光效率随着速度和压力的增大而增大。8、温度的影响温度对抛光模的影响拿抛光柏油模来说，温度升高，柏油变软，工件面形不容易保证。温度对粘结胶的影响温度升高，粘结胶变软，工件容易脱胶。温度对工件的影响温度变化时，如果粘结胶和玻璃的热膨胀系数不一致，工件抛光表面会产生热变形。五、光学零件的抛光7、速度和压力的影响135五、光学零件的抛光疵病类型原因

划痕抛光粉粒度不均匀或混有大颗粒的机械杂质；抛光模不干净或太硬；抛光模与镜盘吻合不好；精磨后清洗不彻底；抛光模使用时间太久，表面起硬壳；擦布不干净；清洗时擦伤；精磨遗留的划痕未掉；检查光圈时擦伤；工作环境不整洁。

麻点抛光时间不够；精磨时间不充分；零件走动；精磨面形误差太大，尤其时偏高，易形成边缘抛光不充分。

印迹

玻璃化学稳定性不好；水珠，抛光液等未及时擦净。光圈变形粘结力不合适；光圈未稳定即下盘。五、光学零件的抛光疵病类型原因

抛光粉粒度不均匀或混有大136五、光学零件的抛光二、高速抛光工艺（一）准球心法高速抛光工艺

准球心法就是摆动轴线通过下面磨盘的曲率中心，且压力的方向始终指向镜盘的曲率中心。准球心法抛光五、光学零件的抛光二、高速抛光工艺准球心法抛光137五、光学零件的抛光（二）高速抛光原理

顶针对准工件球心，正压力恒定，顶针绕通过工件球心的轴线作弧线摆动，这就是准心法高速抛光的原理。五、光学零件的抛光（二）高速抛光原理138五、光学零件的抛光（三）高速抛光优越性高速抛光克服了古典法抛光加工中，正压力是随α变化的，造成磨削不均匀，而且压力愈大，不均匀程度愈严重。因此，不可能加载过大，而且也不能加工超半球。特点：

生产效率高，抛光均匀；

减轻劳动强度，对室温要求不严；

用于中等尺寸、精度光学零件的批量生产。五、光学零件的抛光（三）高速抛