光学零件加工入门教育

光学零件加工入门教育教材（试用）承认：胡君剑 作成：邢德华一、光学加工的意义什么是光学零件由光学材料制成的，用于光学仪器光学系统的元器件叫光学零件。光学材料一般有：光学玻璃、光学塑料、光学晶体等。我公司目前主要是生产光学玻璃制成的光学零件。（光学玻璃是不同于普通玻璃、有特殊要求的玻璃材料，目前有近200种）最常用的光学零件主要有二种：透镜和棱镜。（作图）我公司目前主要生产的是透镜。透镜形状有：正透镜和负透镜（作图）中心厚度大于边缘厚度的透镜是正透镜，光会聚中心厚度小于边缘厚度的透镜是负透镜，光发散光学零件的作用透镜主要用于光学系统成像，棱镜主要用于光路转折。常用的光学仪器有：照相机、显微镜、望远镜、眼镜、放大镜、潜望镜、摄影机摄像机等等。他们的成像都是通过光学零件实现的光学零件加工的目的通过光学冷加工、光学特种加工，把光学零件胚料（硝材）加工成满足客户要求的合格光学零件。（这里的硝材可以是压型料、棒料、大块料。我公司目前用的是压型料。有专门工厂热压成型加工的基本成型的光学零件原材料。）二、光学零件加工一般流程在我公司的一般流程主工序荒折 砂挂 研磨 芯取 镀膜 粘合 涂墨 组立辅助工序上盘、下盘、清洗、洗净㈠主工序荒折（铣磨）CG:就是把镜片加工成一定形状，寸法（尺寸）和外观要求的工序本公司光学加工的第一道工序，加工模式类似于金加工中铣切加工，完成镜片成型（球面曲率、面型、镜片中心厚度、外观）如图所示•透镜胚料夹持在主轴上，夹持的方法可以是真空吸附也可以是弹片夹持，我公司大部分采用弹片夹持。主轴是转动的（低速）•图标是立式的，实际加工中有立式的，也有卧式的，在我公司是卧式的。•铣磨是用砂轮来加工的，砂轮是金刚石环形砂轮，用规定大小的人造金刚石颗粒与铜、镍等金属或陶瓷混合压型、烧结而成的。•砂轮高速旋转，斜向推进镜片，对镜片进行磨削，铣出一个球面•调整砂轮的角度，确定球面的曲率•调整砂轮的方向，确定凸面或凹面•调整砂轮推进量，确定磨削量（镜片中心厚度）•用油冷却液。•翻面加工第二面砂挂（精磨）砂挂:就是去除CG后表面的破坏层，达到一定寸法及表面精度，且达到研磨前条件要求的工序本公司光学冷加工的第二道主工序。对镜片球面精细加工，确保后到加工（研磨）有一个良好的基础。比荒折有更高的技术要求（球面曲率、面型、镜片中心厚度、外观）•用金刚石精磨片对基片加工，精磨片用规定大小的人造金刚石颗粒与铜、镍等金属或陶瓷混合压型、烧结而成的。相当于小砂轮，金刚石颗粒很细。我公司

用的是金属结合剂的精磨片。•一般分二道加工，一道粗一些，一道细一些•砂挂皿的磨削面是球面的，粘贴了精磨片后（单片或多片），精密修正曲率（R）•与铣磨不一样的是：镜片或砂挂皿的旋转，有一个是从动的，并且有一个是摆动的（准球心摆动）。为的是均匀磨削。（磨削轨迹越乱越好）•用水性冷却液。•由金刚石粉的颗粒度、压力、转速、时间等因素控制磨削量。•由砂挂皿的曲率形状、摆幅等因素控制给被加工镜片的曲率。如图示;研磨（抛光）研磨就是去除砂挂表面的破坏层,达到一定表面精度,寸法及透明度的工序光学冷加工中最重要的工序，最后一道透镜表面磨削加工。由此道工序保证镜片多项技术要求。外观、中心厚度、球面曲率（用光圈数、亚斯来表征）等。•加工方式类似于砂挂（如上图）•所用的皿称为研磨皿，粘贴的是研磨片、研磨纸•所用的冷却液是研磨液（研磨粉溶液）•由研磨皿的曲率形状、摆幅等因素控制给被加工镜片的曲率。•由研磨粉的颗粒度、型号，加工的压力、转速、时间等因素控制磨削量及外观。芯取（磨边）透镜外圆加工，保证外圆尺寸，同时达到使透镜光轴与机械轴同心的目标。有专门的芯取机加工如图示芯取机的主轴是同心圆筒，镜片夹持在中间，利用透镜的二个球面，通过主轴筒的压移，使得镜片光轴与机械轴同心。而后由金刚石砂轮对镜片边缘磨削。完成工作。•夹持镜片的主轴转动（低速）•金刚石砂轮高速转动（加横向平移）•由主轴的精度、镜片的夹持角、夹持精度控制镜片的同心度•有砂轮的进刀量控制镜片外圆尺寸•有砂轮的颗粒度、转速、进刀速率等因素控制外圆的外观。镀膜在真空状态下，将一些金属、介质材料蒸发，沉积在镜片表面，形成薄膜，达到改变光在镜片表面光谱透反射特性。满足客户规定的技术要求。•用真空镀膜机实施镀膜，镀膜机是高档、精密、高价值的机器。•用仪器控制膜层厚度，膜厚控制精确到纳米级•用电子束蒸发膜料，蒸发温度达1000度以上。•我公司大部分镀膜机是进口的智能自动镀膜机。•镀一层膜的叫单层膜，镀二层以上的叫多层膜，有时多达100多层。•我公司目前大部分零件镀得是多层减反膜（减少镜片表面的光反射）粘合粘合是将正负二片透镜或三片透镜，用透明的胶粘合起来，组成一个组合透镜。组合透镜的功能是为整组镜头消除像差、色差。粘合同时要保证二片镜片同时达到光轴和机械轴同心。•粘合用胶是一种光敏胶，在紫外光照射下固化。•镜片在固化前，在专门的对中心仪器（偏心显微镜）的监视下调整二镜片的相对位置，使之同心。涂墨涂墨是在镜片边缘涂上一层无光黑墨，防止镜片边缘的杂散光。涂墨的主要要求是：墨的尺寸位置、墨的厚度、墨的浓度等。㈡辅助工序上盘、下盘砂挂、研磨工序，镜片多片加工时，需要将镜片胶合在一个皿（胶接头）上。上盘、下盘就是为此服务的。•上盘用胶是一种柏油松香的混合物•采用加热的方法上盘•采用加热或冷冻的方法下盘。清洗、洗净清洗、洗净，是将镜片加工过程产生的脏、附着物去除，使得镜片干净。•清洗使用手工方法，用汽油、酒精的有机溶剂•洗净是使用超声波清洗机（有祛油、洗涤、漂洗、脱水、干燥等步骤）三、光学加工注意要点1•应遵守的事：移动镜片时，自面前拿，搁在远处（近拿深放）。不应做的事：*在镜片上方作业。减少镜片掉落时可能造成的危害。2•应遵守的事：接触镜片时，注意力高度集中。不应做的事：*放置镜片时，从指定位置上方跌落镜片；*不小心掉落镜片；*作业中镜片之间相互碰撞，镜片与盒摩擦。要点：作业动作正确，注意力高度集中。3•应遵守的事：镜片之间摆放保持间隔。不应做的事：*镜片摆放无间隔，相互碰撞。要点：防止镜片碰撞造成报废。4•应遵守的事：搬运镜片箱盒，应托住搬运镜片箱盒，应不挡住视线。不应做的事：*不托箱盒底部搬运；*箱盒超过肩部，挡住视线搬运。要点：搬运过程中防止镜片箱盒跌落造成损失；防止人体腰部损伤。5•应遵守的事：不面对镜片讲话；必须讲话时，用手掩住嘴部。不应做的事：*面对镜片讲闲话；讲话时不掩住嘴部。要点：防止口水点造成镜片不良。应遵守的事：除正在作业时外，必须将镜片盒、箱盖上盖子或盖上洁净拷贝纸。不应做的事：*放在棚架上的镜片盒、箱不盖盖子或拷贝纸；*镜片涂有保护膜时不盖盖子或拷贝纸；*搬运时无盖子或拷贝纸*空箱盒无盖子或拷贝纸；*空箱盒摆放镜片时，不换洁净拷贝纸。要点：保护镜片表面不受污染。应遵守的事：先进先出，按入库/进入现场日先后顺序安排加工。不应做的事：*不管入库/进入现场日先后顺序安排加工。要点：便于镜片早期发现问题，防止积压时间过长造成镜片霉变。应遵守的事：接触镜片光面时必须戴擦拭干净的指套作业。不应做的事：*裸手接触镜片光面。要点：防止指纹印对镜片造成不良。应遵守的事：镜片箱盒不直接放在地面上。不应做的事：*镜片箱盒直接放在地面上。要点：防止水、潮湿、脏物对镜片伤害。应遵守的事：镜片箱盒摆放不超出通行线、限高线、作业台、棚架位置。不应做的事：*不在指定位置放置镜片箱盒；*镜片箱盒摆放超规定线。要点：避免镜片箱盒跌落；防止事故发生。应遵守的事：认真观察了上道给你的零件，确认符合加工要求时，才开始你的加工。不应做的事：*拿到零件就加工。要点：防止已经不合格的零件再加工，造成不必要的损失。防止品质责任不清。应遵守的事：认真理解了你加工的技术要求后，才开始你的加工不应做的事：*凭习惯、凭印象、想当然加工。要点：避免不必要的加工错误。应遵守的事：仔细检查了你加工的零件，符合要求后才送检或转下一道工序。不应做的事：*一加工完毕就送检。要点：不好的零件不能流往下一道；明白自己加工中的问题点。应遵守的事：本工序、本人能做好的事，尽量做好。不应做的事：*下一道工序能做的，就让下道去做，尽量减少自己的事。要点：下一道就是用户，为用户提供更多的方便是企业的天职。应遵守的事：机床、工作台面、工作环境符合工作要求后，才开始生产。