11光學零件加工技術試驗講義一、試驗目的：

1、了解古典法加工塊料毛坯粗磨成型的工藝過程；2、生疏所用設備、材輔料等相關學問。二、試驗設備及用品切割機、粗磨機、滾圓機、K9玻璃、金剛砂三、試驗步驟130x30x20mm切割；2100#，240#金剛砂磨平第一面；34100#，240#金剛砂整盤研磨其次面，要不斷更換墊板位置，使之研磨均勻。同時要用卡尺測量，保證厚度和平行度；5=1：8～1：10；6、在滾圓機上，將玻璃條滾圓成棒， ；078910、檢驗，用鐵樣板或試擦貼度的方法。四、爭辯1、在粗磨平面時，為什么第一面磨平單塊加工，而其次面磨平可成盤加工？2、檢驗時，鐵樣板或試擦貼度為何從邊緣接觸親熱？試驗二金剛石磨輪銑磨球面一、試驗目的1、驗證光學零件銑磨原理；2、了解粗磨銑磨工藝過程；3、生疏銑磨機工作原理和調整方法；41所示的透鏡。二、試驗設備與用具

1銑磨完工零件圖100

#，濃度100、千分尺、扳手、透鏡毛胚〔2500.10

mm，d15m、擦鏡盤等。三、銑磨原理22、圖3所示。磨輪軸軸線與工作軸軸線相交于0點，兩軸線的交角為α12的包絡面。221圖3-2凸球面銑磨原理 圖3-3凹球面銑磨原理按圖2與圖3，有以下關系式：sin

DM 〔1〕2(Rr)式中 α——磨輪軸與工作軸夾角；DM——磨輪中徑；R——工件被加工面的曲率半徑；r——磨輪端面圓弧半徑〔凸面取“+”號，凹面取“-”號〕上式也可以寫成DR M r〔2〕2sinDMr均為，調整不同的α角，既可加不同曲率半徑的球面零件。四、試驗步驟與內容〔1〕操作程序〔4〕翻開電源總開關，真空泵同時開頭動作。左手將工件軸進退軸手柄3向右扳動。右手同時把毛胚及密封墊圈嵌入真空夾頭，并39。20，磨頭軸運轉。按動按鈕19，工件軸運轉。加工完畢后，工件軸自動停轉，同時冷卻液停頓供給。17，磨頭軸停轉。3將工件取下。〔一般要求銑磨零件的外表要和擦貼盤有1/2~1/3的擦貼度，并依據加查結果修正各參數。b值的修正方向。被加工面的曲率半徑R主要與磨頭偏轉角α有關，加工凸面時假設曲率半徑偏大則需增大α角。反之則減小α角。試磨工件的中心厚度，這只與工件軸箱體的縱向位置有關，依據試件實際厚度與所要求的厚度的差值來微量調整工件軸箱的位置。所調值可以從箱體前的百分表上讀出。反復試磨和修正，使銑磨的R值到達要求為止。試驗完畢，關掉總電源。3-4銑磨機外形圖〔2〕操作留意事項試磨前必需在工件和磨輪的距離大于凸輪升程的狀況下空轉幾個過程，觀看各部位運轉是否正常。內部冷卻液的噴射必需充分，真空吸附必需結實；裝卸磨輪時嚴禁敲打，為了便于裝卸，裝磨輪前必需把磨輪孔擦凈并涂少許黃油；無極變速的變速手柄必需在運轉的狀況下進展調整。五、試驗報告試驗報告中除了要求闡述本試驗的試驗目的，試驗原理外，重點爭辯試驗結果。在試驗結果中要求：記錄試驗中所用的機床型號，磨輪參數，夾具尺寸，冷卻液種類，噴射方式，噴射量，磨頭軸偏轉角α，工件邊緣線速度，工序周期等；畫出完工零件圖；總結消退工件凸臺和調整磨輪軸偏轉角α之間的關系。六、思考題粗磨銑磨中，假設磨削后的零件與擦貼盤成中心接觸和邊緣接觸但是腰部不接觸。其面型是什么？并解釋消滅這種現象的緣由QM08A球面銑磨機能否用于磨外圓？磨外圓時機床應如何調整？在銑磨過程中，假設零件裝夾不緊，磨出來的外表會消滅什么狀況？在銑磨零件時，假設最終沒有光刀過程將磨出怎樣的外表？b值消退外凸包后，零件的曲率半徑R比調整前是變大還是變小？此時α應作如何調整？分別用凸零件和凹零件說明之。假設要消退內凸包，應如何調整？試驗三非球面加工試驗一、試驗目的：1、了解非球面數控加工設備；2、把握非球面加工的工藝流程；3、了解非球面加工中夾具的設計。二、試驗設備：ASM100〔銑磨〕和ASP200〔拋光〕三、試驗原理及工藝流程：加工理念非球面加工理念主要針對兩方面優化：1、避開高頻面形誤差的產生。高頻面形誤差很難消退，只能通過后續的修正拋光，也無法完全消退；而且高頻面形誤差會大大降低外表的光學質量。整個加工過程由三步構成：銑磨外表，為后續的大口徑拋光留有足夠的余量用大口徑拋光工具拋光。柔性拋光工具由花崗石主體，其外表是與非球面或者非球面的最正確擬和曲率半徑相反的外表，確定厚度的松軟的泡沫塑料墊，其被膠到花崗石主體上，并支撐著拋光膜最終承受接觸式測量外表，反響測試結果并用小工具頭修正面形誤差，其剩余誤差的PV1-2.5m，取決于加工的外外表形。假設要進一步提高精度，可才后續的修正拋光來補償該剩余誤差。加工工藝流程(UPP)軟件，計算非球面的最正確擬合球面，以最正確擬合球面的曲率半徑加工零件毛坯。非球面加工余量>=0.14mm。<0.05mm，使用專用接頭協作與零件同尺寸套環。26000rpm，進刀量0.2mm/rev，工件轉速60rpm〔效率計算：100/0.2/60*2=17min/pc〕///3mm/min////508:0.15進刀量0.1mm/rev，工件轉速60rpm〔效率計算：100/0.1/60*4=67min/pc〕///8000rpm，2mm/min////508:0.08〔工具軸〕轉速150～180rpm，下軸〔工件軸〕略為18o15min6定同上。粗磨細磨各進行兩次。〔效率計算：100/0.2/60*2+100/0.1/60*2=50min/pc〕71～20分鐘不等。但是根本參數與加工時間與預拋光必需一樣加工的非球面制造流程就如以以下圖所示。的軌跡，砂輪在工件外表銑磨出非球面輪廓來。Hobson輪廓儀測量面形誤差。使用我們設計軟件與上面拋光后的面形誤差曲線正好相反。與前次拋光的參數完全一樣。由于現在的面形誤差與上次拋光后的面形誤差互拋光后的曲面只是比較接近設計的曲面面形，但仍留有確定量的剩余誤差。時間，從而到達把握剩余誤差的目的。拋光時只需要更換拋光工具就可以了。一、試驗目的

試驗四樣板檢驗用光學樣板檢驗光圈是光學零件制造中檢驗面形偏差的一種使用最廣泛檢測方法，需要嫻熟地把握。通過試驗應當到達以下目的：1、把握識別凹凸光圈的方法〔如樣板四周加壓法、一側加壓法、色序推斷法等〕及光圈的度量。2、學會識別常見的幾種局部光圈〔如中心局部高、中心局部低、塌邊、翹邊等〕及象散偏差。3、了解影響光圈的工藝因素，并把握修改光圈的方法。二、試驗設備與工具、量具Q8412A型四軸透鏡研磨機、球面工作樣板、鏡盤、拋光模、氧化鈰拋光液、酒精乙醚混合液、脫脂紗布、酒精燈、刮刀、活動扳手、臺燈三、試驗方法〔光學樣板括有三項內容：1、半徑偏差，它所對應的光圈數以N表示；2、象散偏差，此偏差所對應的光圈數用N表示；13、局部偏差，它所對應的光圈數以N表示。2在光學零件拋光過程中，它的面形偏差一般是通過光學樣板〔基于光波等厚干預原理〕來檢驗的，依據對所觀看到的干預條紋〔通稱光圈〕的數目、外形、變化和顏色來確定面形偏差的性質與大小。對光圈的識別、度量與修改，其具體方法簡述如下：〔一〕凹凸光圈的識別及其度量當樣板與零件接觸時，假設兩者在中心接觸，則為高光圈；反之，兩者在邊緣接觸，則為低光圈。常用的識別方法有：1、樣板四周加壓法低光圈：當空氣隙縮小時，條紋從邊緣向中心移動，光圈減小且變粗。高光圈：當空氣隙縮小時，條紋從中心向邊緣移動，光圈也相應減小變粗。如圖4-1所示。圖4-1 樣板四周加壓法 圖4-2 一側加壓法2、一側加壓法低光圈：當空氣隙縮小時，條紋彎曲方向背向加力點，條紋移動方向如圖4-2所示。高光圈：當空氣隙縮小時，條紋彎曲方向朝向加力點，條紋移動方向如圖4-2所示。3、色序推斷法在白光中，各色光的波長是從紅光向紫光逐次減短，因此，在同一個干預級中，波長越大，產生干預處的間隙也越大，當從中心到邊緣的顏色序列為藍、紅、黃時為低光圈；當從中心到邊緣的顏色序列為黃、紅、藍時，則為高光圈，參見圖4-3。4N的度量

圖4-3 色序推斷法小。光圈越多，偏差越大。反之則小。當光圈數多的狀況下N1時，以有效檢驗范圍內直徑方向上最多條紋數的一半來度量。在白光照明下，通常以紅色為計量標準色，外表上消滅幾個紅色光圈即為幾道圈。當光圈數少的狀況下〔N1時，光圈數N是以通過直徑方向上干預條紋的彎曲量〔h〕相對于條紋的間距〔H〕的比值來度量。如圖4-4所示。光圈數N可通過下式計算：hNH 〔4-1〕N1氣隙厚度差或光圈數。圖4-4 N1時間圈數的度量〔二〕局部光圈的識別及其度量局部偏差是指被檢光學外表與參考光學外表在任一方向上產生的干預條紋的局部不規則程度，它所對應的光圈數用N表示。常見的局部光圈有中心高、中心低、塌邊、翹邊24-54-6所示。圖4-5中心局部光圈數2N的度量 圖4-6邊緣局部光圈數2N的度量〔·表示加力點〕 〔·表示加力點〕局部光圈數N是以局部不規章干預條紋對抱負平滑干預條紋的偏離量〔e〕與兩相2鄰條紋間距〔H〕的比值來度量的。其關系式為Ne 〔4-2〕2 H〔三〕象散光圈的識別及其度量象散偏差是指被檢光學外表與參考光學外表在兩個相互垂直方向上產生的光圈數不等所對應的偏差，此偏差所對應的光圈數用N表示。常見象散光圈有橢圓形象散光圈、馬1鞍形象散光圈、柱形象散光圈等。如圖4-7、圖4-8、圖4-9、圖4-10所示。N是以兩個相互垂直方向上光圈數N的最大代數差確實定值來度量的1其關系式為NN N 〔4-3〕1 x y圖4-7 橢圓形象散光圈數N的度量 圖4-8馬鞍形象散光圈數N的度量1 1圖4-9 柱形象散光圈數1N的度量 圖4-10N1的象散光圈數1N的度量〔四〕影響光圈的工藝因素及光圈的修改方法轉速、擺速的增減、壓力的增減、拋光模的修刮、拋光液的濃淡等。當光圈高時，說明零件邊緣磨多了，修改時應使中間多磨。反之，光圈低時，零件中間磨多了，修改時應使邊緣多磨。在加工過程中，對光圈的修改，主要是通過正確地嫻熟地調整有關工藝因素來實現的。修改光圈的具體方法歸納成以下二表。14-1所示。鏡盤位置原光圈狀況R鏡盤位置原光圈狀況R的變化趨勢拋光狀況擺幅各工藝因素的調整凸鏡盤在下低R由大變小高R由小變大凹鏡盤在上低R由小變大〔光圈由低改高〕〔光圈由高改低〕〔光圈由低改高〕多拋邊緣加大多拋中部減小多拋邊緣減小高R由大變小〔光圈由高改低〕多拋中部加大頂針位置拉出來 放中心放中心拉出來主軸轉速加快 放慢加快放慢擺速 放慢 加快放慢加快壓力 略加重 宜輕略加重宜輕拋光模 修刮中部 修刮邊緣修刮中部修刮邊緣拋光液 濃些 淡些表4-2 局部光圈及象散偏差的修改方法濃些淡些工藝因素局部低和塌邊局部高和翹邊象散偏差拋光模的修改修改拋光模有誤差局部修改拋光模無誤差局部均勻修改整個拋光模外表主軸轉速減小加大減小擺速減小加大加大擺幅減小加大對稱擺幅頂針位置放中心拉出來壓力減小加大加大項主要工藝因素措施，就可快速到達預期目的。2、局部光圈象散偏差的修改方法見表4-2。大，就做為主要沖突先行解決。當光圈不規章比較嚴峻時，可將鏡盤先往低光圈方向修改，拋光。34-11所示四、試驗步驟

4-11常用的修模形式〔一〕識別光圈1、用拭布認真擦拭透鏡外表及樣板外表，在燈光下觀看無塵為止。2、將樣板置于透鏡之上，不得相互錯動，輕輕加壓使消滅光圈。3、依據光圈的識別方法來推斷光圈的凹凸及局部偏差的性質和大小。4、登記透鏡的光圈狀況，預備修改光圈。〔二、修改光圈1、將鏡盤裝在拋光機床主軸上，加上拋光液，再裝好拋光盤，依據所需要修改光圈的狀況初步調整有關工藝因素進展拋光。2、加工10分鐘后，停車，檢查光圈變化狀況，并依據光圈變化趨勢，進一步調整各工藝因素，以把握光圈向著要求目標改進。3、反復檢查，反復修改，直到光圈到達要求后停車，關閉機床電源，調整用具，擦凈機床。五、試驗報告1、簡述凹凸光圈、局部光圈的識別于度量。2、依據所試驗零件的光圈狀況，說明是如何把光圈修改好的。六、思考題1、在光圈N1的狀況下，光圈如何識別于度量？2、塌邊是如何產生的？應怎樣修改塌邊？一、試驗目的透鏡的定心與磨變是光學零件制造的根本工藝過程之一有二類：機械定心磨邊與光學定心磨邊。1、了解光學定心法的原理與方法；2、了解透鏡磨邊的一般過程及工藝裝備；3、初步分析影響定心磨邊質量的工藝因素。二、試驗設備及用具光學定心磨邊機、TD型磨邊定心儀、定心磨邊膠、酒精燈、打火機、未磨邊透鏡〔平凸或平凹透鏡、外徑分厘卡、倒邊摸、金剛砂、酒精清洗皿、酒精乙醚混合液滴瓶、脫脂紗布等。三、試驗原理響，它將完成以下工作。1、使透鏡光軸或透鏡球面的球心對透鏡幾何軸或其他定位軸的偏離量，調整到給定的要求范圍內。2、透鏡的外圓直徑到達裝配或膠合的要求。3、透鏡倒邊。5-1所示。自準顯微鏡觀測球心反射象的儀器通常是TD型定心儀，其5-110粘結在定心夾頭上，透鏡的后面定位于定心夾頭，透鏡的前外表依靠TDC與TD型定心儀的工作點或會聚點接近重合時，則在定心儀分劃板上看到十字絲象隨著相應轉動。加熱定心夾具及工件，圖5-1 TD型定心儀5-1幾種定心方法的精度比較定心方法定心精度光學法直接觀看外表象法0.03～0.1mm～自準直顯微鏡觀測法0.005～0.05mm透射象定心法0.01～0.1mm機械定心法0.01～0.07mm高定心精度，可調物鏡可以換用倍率不同的鏡組。TD型定心儀具有六組可換物鏡，使分劃0.005mm/格。分劃板格值按下式計算：ba4b4cnb10f0”f”式中：b—分劃板分劃值，b=0.4mm；β—顯微鏡物鏡的倍數；fˊ—可換物鏡焦距；n—十字絲象跳動格數；c—f”f”=110mm。0 05-2表示定義AA為透鏡后外表(R〔R〕的球心象1 2 1 2校正點位置，定心儀與透鏡間距離可用下式計算：LL x1 F1 1LL x2 F2 2式中：L1、L2——可換物鏡前外表與工件前外表的距離；LF1、LF2——可換物鏡的頂焦距；x1、x2——A1、A2對工件前外表的距離。5-2可換物鏡的頂焦距即定心儀的工作距離可查表5-2或讀取每只可換物鏡所標的數值。5-2TD顯微物鏡總倍數β

可換物鏡參數頂焦距L/mmF

f’/mm

分劃板格值mm/格2.5×4324400.045×212.52200.0210×1031100.0120×52550.005-10×-116-1100.01-5×-227-2200.02為保證定心精度，定心夾頭裝在磨邊機工件軸上，利用磨邊機的車刀架附件，對夾頭的端面〔粘結平面〕和內圓錐〔粘結凸面〕或外圓錐〔粘結凹面〕進展精車、精磨與拋光，校正錐面與機床回轉主軸的不同軸度及端面與主軸的不垂直度。光學定心磨邊機通常用Q853定心磨邊機。這種磨邊機屬于平行磨削方式。運動系統1軸轉速為3000r/min，工件軸轉速為200、315、500r/min，工件軸往復次數30min-1，每次0.02～0.08mm。通常用自來水為冷卻劑。四、試驗步驟1、依據被定心磨邊透鏡的類型及構造參數〔通常為平凹透鏡或平凸透鏡〕粗略計算出球心象校正點的位置，然后按偏心差要求與校正點位置選擇TD2、依據透鏡粘結面的外形確定夾頭的構造外形；依據透鏡磨邊后的直徑確定夾頭的尺寸；依據偏心差要求確定夾頭的精度。按上述要求精車或對已有夾頭驗收、測量。3、按可換物鏡的工作距離〔頂焦距〕精略確定定心儀的位置、找到二個外表的球心象校正透鏡的光軸、使旋轉工件軸時，十字絲象的跳動量在要求格數內。4、先適當調整磨邊機的工件軸轉速及往復走刀行程，然后開動磨邊機，翻開冷卻水，最終手動進給，試磨后，停機，測量透鏡外徑。反復以上操作，直至到達要求為止。5、將磨邊機調整到僅有工件軸旋轉一種運動，用倒邊模加金剛砂對透鏡進展倒角。6、取下透鏡，清洗干凈，目測崩邊、外表疵病狀況。五、試驗報告1、計算透鏡的球心象校正點位置，比較定心儀的計算位置與實際定心位置。2、該透鏡的定心結果實際到達多少偏心差？分析影響定心精度的工藝因素。3、目測定心后透鏡的外表質量及崩邊狀況，分析影響質量的工藝因素。六、思考題1、為什么透鏡的曲率半徑越大，越難到達高的定心精度？準同心透鏡為什么不能承受光學法定心磨邊？應當怎樣定心磨邊準同心透鏡？2、凹透鏡磨邊前為什么特別需要工藝性倒角？一、試驗目的

試驗五 高精度平面的制造與檢測高精度平面是用途很廣泛和具有代表性的周密光學零件的和典型的周密光學工藝技術。本試驗應到達下述目的：1、了解用環形拋光盤加工法拋光高精度平面的方法。2、了解用菲索干預儀檢測高精度平面及對平面干預圖的常規判讀方法。二、試驗設備及用具環形拋光機、菲索平面干預儀、完成粗拋光〔N=0.5~1〕的φ60的平晶、精拋的φ60的平晶夾持器、拋光輔料、酒精乙醚混合劑、脫脂棉布三、試驗原理高精度平面一般是指平面度到達二格外之一波長的平面零件拋光階段，拋光一般分粗拋光N=0.5~〕和精拋光N0.。粗拋光用一般拋光方法就可7-1所示。環形拋光機是一臺帶有1m拋光盤的精拋光機。主軸有好的剛性，通過可控0.5~6r/min123使校正板遠離中心，則拋光盤變凸；反之，校正板移向中心，則拋光盤變凹。拋光盤的面形變化，使粗拋后的4的平面。當把握校正板并保持環形拋光盤的平面性為10個光圈時，假設拋光正常，略去熱變形的影響，則不難復制出平面性到達λ/50的φ60mm的平晶。D2 Npd2 n式中D——環形拋光盤直徑；pd——平晶直徑；N——環形拋光盤光圈數；N——平晶光圈數。D=1000mm。D=60mm，N=10，則pn=0.036Wn2 50式中W——平晶的面形誤差。7-1環形拋光盤加工法450方向三幅干預圖。干預圖的條紋數以5條為好，中心條紋通過的中心，如圖7-2所示。干預圖的判讀可以用目鏡測微器，也可以拍攝下來，用手工計讀或用工具顯微鏡計讀，并按下式讀出面形誤差WWh

7-2平面干預圖H 2式中 h—干預條紋的最大彎曲量；H—干預條紋的平均間距；λ—干預儀光源波長四、試驗預備1、預備工作啟動環形拋光機，調整機床主軸轉速為1~2r/min，使之處于適合精拋狀態。將已經粗拋光的平晶在干預儀上測量，并計讀其外表誤差。2、精拋平晶將平晶放入環形拋光機的工件夾持器內。半小時后取出平晶，在干預儀上對一個方位的干預圖進展估讀。依據平晶誤差狀況，適當調整校正板的位置〔平晶如太凹，則使校正板向環形拋光機中心移動。再放入平晶，精拋半小時后取出，作平面性的最終檢測，環形拋光機停機。3、平晶的檢測將精修后的平晶在菲索平面干預儀上最終的檢測。讀取垂直、水平及450方位的三副干預圖中的最大誤差值，即為該平晶的平面面形誤差。五、試驗報告1、記錄與分析第一次精拋平晶的結果。2、記錄與分析其次次〔校正板移位后〕精拋平晶的結果。3、記錄并判讀平晶精拋完畢后的干預圖。4、答復思考題。六、思考題1、環形拋光機的拋光盤的面形變化與哪些因素有關？2、平晶平面性的獲得與哪些因素有關〔提示：材料、轉速、校正板位置與大小、工件的位置及室溫等。3、計讀平面干預條紋為什么需要三個方位的干預圖？為什么需要5根條紋？為什么中心條紋必需通過干預圖的中心？4、精拋平晶時，假設消滅平晶中間凹和塌邊的現象，在精拋過程中應承受什么措施？干預圖上應如何判讀？一、試驗目的

試驗七非球面的檢驗與修磨中等精度及高精度的非球面面形一般均需要陰影檢驗及手工拋修，它比球面的樣板檢驗到達下述目的：了解用陰影法檢驗球面反射鏡及非球面透鏡的根本原理及方法。依據陰影法檢驗非球面透鏡的面形，然后在拋光機上進展手工局部修正，從而了解非球面修帶法的根本操作方法。二、試驗設備及用具刀口儀〔陰影儀、1.2m〔或1m〕平行光管、拋修用的四軸機、具有面形誤差的大球用工具和拋光液等三、試驗原理在大曲率半徑的凹球面反射鏡的球心四周放置刀口儀的光孔〔圖7-1，刀口2與光12N位置四周〔近似球心位置〕切割光束。由于球心是一個無2象差點,1發出的共心光束，通過凹球面鏡反射會聚于N處，也是共心光束。假設球面2鏡的面形呈非抱負外形，例如右側有一個局部區域的凸起，則在N處的刀口后面用肉眼42觀看到陰影圖M的右側相應于鏡面凸起處消滅局部右暗左明的陰影，其他區域則呈現半暗2半明狀態。M1N1處切割，暗影的移動方向與刀口的移動方向相同。M3陰影圖對應于刀口在焦后N3M2陰影圖是我們檢測所需的，N2的位置是一個靈敏的位置，稍稍偏離球心就能觀看到全亮或推斷鏡面的外形〔圖7-1。鏡面3M2狀態，〔習慣上稱焦點對N2位置偏離前后來解釋。所以，可以按M2圖推斷面形。同時也可以用斜光束S照耀假想“地面”5的起伏來推斷。斜光束S入射方向是迎著刀口的切入方向，當斜光束從左邊入射時，左明右暗的陰影明顯是對應于“地面凸起”的外形，左暗右明對應“地面凹下”的外形。圖7-1大球面的陰影檢驗原理a〕刀口在球心及其四周的陰影圖b〕依據