河南工業職業技術學院HenanPolytechnicInstitute畢業設計題目＿＿球面銑磨加工工藝＿＿＿＿班級＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿指導教師＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿設計任務書一題目：球面銑磨加工工藝二設計要求：熟悉球面銑磨的生產過程，達到圖紙的設計要求三設計任務畫出球面銑磨原理圖根據圖紙要求選用模磨具和金剛石銑磨磨片寫出詳細生產過程（不少于10000字），要求書寫工整，原理敘述正確。畫圖要求：畫圖規范化，圖形清晰，符號要采用國標統一，線條均勻，用計算機畫圖指導老師（簽字）＿＿＿＿＿摘要光學既是物理學中最古老的一個基礎學科，有事當前科學研究中最活躍的前沿陣地，具有強大的生命力和不可估量的前途。光學的發展過程是人類認識客觀世界的進程中一個重要的組成部分，是不斷揭露矛盾和克服矛盾、從不完全和不確切的認識總部走向較完善和較確切認識的過程。它的不少規律和理論是直接從歐美和生產實踐中總結出來的，也有相當多的發現來自長期的系統的科學實驗。光學的發展為生產技術提供了許多精密、快速、的衡東的實驗手段和重要的理論依據；而圣餐技術的發展，又反過來不斷向光學提出許多要求解決的新課題，并為進一步深入研究光學準備了物質條件。光學的發展大致可換分為5個時期：一、萌芽時期；二、幾何光學時期；三、波動光學時期；四、量子光學時期；五、現代光學時期。光學工業是生產工農業、國防、科研和人民生活所需要的各種光學儀器的，如顯微鏡、經緯儀、望遠鏡和照相機等。這些光學儀器的主要部分——光學系統由光學零件組成。現在科學技術的迅速發展，特別是攝像頭、DVD影碟機、背投電視、投影機、數碼相機、激光、紅外線、高空攝像機、激光輸出、光電傳感技術和宇宙空間探測等等所需要的大量的光學元件。光學零件生產批量小，品種多的特點，有各種形狀和不同尺寸的光學零件，在個道工序上，配備了規格齊全的各種型號的機床，為了減少光學零件的品種和擴大它的加工批量。提高光學零件的生產率和降低成本，精密度較高的液體成型機和精密壓型技術獲得很大的發展。光學加工的技術水平和先進程度不斷提高，正朝著高效、高密度。高精度和自動化程度等方面迅速發展。本設計選取光學零件拋光加工，首先，學習相應的理論知識，熟悉零件在加工過程的工藝流程，對每一步的原理有了較深的理解，同時，也對拋光機進行熟悉和了解，對AtouCAD的用法和夾具制造熟悉，然后在進行設計。并逐步深入理解工藝設計，目的是通過畢業設計工作，熟悉拋光機床構成與基本工作原理，重點是掌握拋光加工技術，并將這些技術應用到實際的生產中去，提高直徑理論聯系實踐知識的認識。關鍵詞：基礎、原理、球面、銑磨目錄TOC\o"1-3"\h\u20124目錄 123402第１章.研磨的本質 316624１.1.散粒磨料的研磨 312093１.2.固著磨料的研磨 532685１.3.外圓銑磨工藝 629278第２章.銑磨加工原理 9324762.1球面銑削原理 9267532.2平面銑磨原理 1222102.3銑槽及磨圓弧原理 1312735第３章.磨料金剛石磨輪的選擇 1530683３.1.磨料 151884３.2.磨具 16203３.3.金剛石磨輪的選擇 1729784３.4.粒度 1713076３.5.結合劑 1816357３.6.硬度 2016084３.7.濃度 204246第４章.銑磨加工中工藝參數的選擇 2113200４.1.磨頭轉速 2113843４.2.工件轉速 214005４.3.銑磨深度 2213648４.4.冷卻液 2227672第５章.銑磨球面產生的表面疵病 2521402５.1.菊花紋 2512274５.2.寬疏菊花紋 2632508５.3.麻點 2620378５.4.幾何形狀的疵病 2716590第６章.銑磨夾具的設計 299069６.1.銑磨夾具的設計的要求 293869６.2.彈性夾具設計 3019474６.3.真空裝夾的夾具設計 319496６.4.磁性裝夾的夾具 3231362第７章.銑磨面形的檢驗 3326685１.1.斐索平面干涉儀檢測面形偏差 3326323１.2.泰曼干涉儀檢測 337857結束語 3531596致謝 3615015參考文獻 37研磨的本質散粒磨料的研磨散粒磨料研磨，是指用磨料加水配成的懸浮液對玻璃進行研磨加工。散粒磨料研磨加工的示意圖見圖1-1所示。圖1-1散粒磨料研磨分布在磨盤1和工件2之間的磨料顯粒3，借助磨盤的法向力和磨盤與工件的相對運動，首先使玻璃表面形成交錯的裂紋，其裂紋角大約是900°?1500°，然后磨料繼續滾動，再加上水滲入裂紋的水解作用，就加劇了玻璃的破碎，由于切向沖擊力的作用，磨料將玻璃進行微量破碎，形成破壞層"，它由凸凹層k和裂紋層"組成。凸凹層的高度大約是磨粒平均尺寸的1/4~1/3裂紋層2的深度比凸凹層k約大1?3倍。下面分析研磨過程中受力情況。在圖1-1(a）中，磨料在某一瞬間，上墻頂在磨具上，下端作用在玻璃上，R力的作用線為aa。作用力R分解成水平力Fx和垂直力Fy在圖4-1(b)中，磨粒給予玻瑭F,的作用方向與相對速度Y的方向垂直，因此不可能為磨掉玻璃而作功，但是F.力能保征磨具、磨粒和玻璃之間的接舳，并會引起玻璃表面出瑰裂紋和磨具的彈性變形。磨粒給玻璃的作用力的分力F的方向與玻璃宏觀表面相切，并與相對速度VE的方向相反。分力Ft能引起玻璃表面凸凹層的頂部被磨掉及磨具表面的磨損。另外，每個磨粒所受的F力和力構成兩個力偶，其合力偶使磨粒滾動，這時產生的沖擊力'不僅使玻璃表層被去除，而且大顆粒磨粒可能被破碎，于是，又有另外的磨粒重復上述過程。如圖1-2所示。在1-2中，磨料在滾動過程中'由于沖擊作用，玻璃表面的凸出部分被敲掉，這時則會引起磨粒的滑動或磨粒處于大的凹陷處而不起作用。在研磨過程中'僅有的磨粒在起研磨玻璃的作用，其余的磨粒不參與有效研磨，它們可能被水沖走，或者互相磨碎，最后與玻璃碎屑混在一起被水沖走。在研磨過程中，玻璃表面產生劃痰的原因主要有兩點，其一，冇個別的磨粒長時間粘固在磨具上，相當一把刀在玻璃表面滑動，則會產生劃痕，其二，若有以上的磨粒尺寸，大于基本尺寸的3倍時，它們在玻璃表面滑動或滾動留下的痕跡很深，不易被正常尺寸的磨粒去掉。通常磨粒的最大尺寸與最小尺寸的比為一般研磨表面的凸凹層厚度與磨粒尺寸有關，所以磨粒愈小，表面粗糙度愈小。研磨過程的化學作用，主要是水參與了玻璃表層的水解反應，在裂紋縫蹐中形成硅酸凝膠膜，硅酸凝膠膜的體積膨脹，使玻瑭裂縫加深變寬，促進了玻璃碎屑的脫落。由此可見，研磨的過程主要是尖硬的磨料顆粒對玻璃表面璇芹的過程。水解作甩雖然起一定的作用，伹這是次要的。固著磨料的研磨銑削加工，是采用固著磨料的金剛石磨具研磨玻璃，它與金屬的加工很相似。在磨具表面上固著的金剛石顆粒，具有鋒利的棱角，就像用扁鏟（鏨子）鏨削鑄鐵那樣，又像車刀進行切削加工，如同1-3所示。在銑削加工中，磨具和工件的相對運動產生的切削力R可分解成水平力Fr和垂直分力Fn。在垂直分力Fn的作用下，磨粒進入玻璃的深處破壞玻璃，形成互相交錯的錐形裂紋，裂紋角度大約為155°，它的大小不隨玻璃牌號和磨料種類改變。裂紋角度的寬度比磨粒角度大，當金剛石棱尖深入玻璃時，將玻璃劈出碎片而脫落。玻璃破碎情況如圖1-4所示磨具的主要運動是旋轉運動，但還存在工件與磨具的振動位移，致使劃痕邊錄不整齊'并且方向紊亂。由于玻璃是典型的脆性材料，因此，磨具磨削的結果使玻璃表面出現起伏的凸凹層k.工產生的破壞層n，是由凸凹層k和裂紋層m構成。磨具給予玻璃的水平分力Fk與加工表而平行，它與玻璃相對磨具的速度方向成180。角。實際上是切削力，因此，切削玻璃和產生熱量所消耗的功與Fk大小成正比。在銑削過程中，玻璃表面和結合劑基體之間有一定間隙，以保證充分供應冷卻液，并避免結合劑與玟璃產生有害的摩擦。磨粒與玻璃相互泎用的部分,不超過磨粒最大尺寸的三分之一。隨著磨具使用時間的增加，園著磨粒變鈍，切削力增加，磨粒從結合劑中脫落，相鄰的新顆粒開始起作用，這樣的研磨過程反復繼續下去，使玻璃表層不斷被去除。在光學工藝中，采用固著的金剛石磨具加工玻璃，是提高生產效率最有效的加工方法。用固著磨料研磨玻璃效率高地原因是：1)固著的磨粒象無數把車刀，在玻璃加工表面留下相互交叉的、不間斷的劃痕。2)固著磨粒只作用于玻璩表面，直到表面硤壞，而不參于它們之間的互相磨碎3）磨具的工作壓力，僅僅作用于突出的為數不多的顆粒上，因此磨粒受力很大。4）切削速度很髙，達到15?25m/s。5)磨粒尺寸不均勻對研磨影響不大，因為參加有效研磨的只是從結合劑中突出的顆粒梭尖部分。6)冷卻液充分供給，可以及時將玻璃碎屑和熱量帶走.7）在采用較大粒度的磨料時，可用小的進給盤，則表面上會形成小的微觀不平度.因此，對于同樣粒度的磨料，采用散粒研磨和銑磨，其表面質量不一樣，銑磨比散粒研磨的砂面要細。當磨輪粒度為60#?80#時，其銑蘑表面的凸凹層為27~53um，相當180#?240#散粒磨枓研磨的砂面.由于固著磨料加工具有效亊高等一系列優點,再加上人造金剛石的普及，因此，金剛石固著磨具不僅用于研磨輔助表面和玻璃的粗加工，而且廣泛用于高速精磨中，并開始用微細的固著磨料拋光玻璃。外圓銑磨工藝外圓銑磨可分為普通外圓銑磨和無心外圓銑磨。普通外圓銑磨普通外圓銑磨用于棒料或膠條的磨外圓，工件外徑與長度之比為1:10。外圓銑磨主要包括磨輪高速轉動的主切削運動；工件轉動的圓周進給；工件的縱向進給，即工件每一轉期間沿自身軸線方向移動的距離；磨輪的橫向進給，也稱磨削深度或吃刀量，即當工件縱向行程終了時，磨輪作橫向進給。光學玻璃外圓銑磨機一般是：磨頭軸縱向水平布局，可橫向調整吃刀深度；主軸箱與尾架均水平布局，可隨工作臺在床身上縱向移動，工作臺的位置和行程均可調整，采用平行磨輪。也有的外圓銑磨機的磨輪軸與工件主軸間成一適當的角度，并采用筒形砂輪。Q818外圓銑磨機（如下圖）用于磨削（Φ10-Φ80）×300的棒料或膠條。采用金剛石筒形磨輪，直徑為Φ°。用手輪通過兩對齒輪、絲桿、螺母，實現磨頭的橫向進給。Q818外圓銑磨機工件主軸傳動示意圖工件軸由馬達1，通過二級皮帶輪2傳動，蝸輪、蝸桿副3減速，三聯齒輪4、5調速，使主軸有六種轉速，即40、57、78、91、129、175r/min，工件支撐于工件軸與尾架間。工件的縱向進給由液壓系統控制，液壓無極調速范圍在57-1730r/min.液壓系統裝于床身下面，床身上面而裝置進給油缸及工作臺面，由油缸活塞帶動工作臺面作縱向進給。無心外圓銑磨無心外圓銑磨用于玻璃棒料磨外圓。過去多用于磨小直徑的棒料，目前，因棒料毛坯供應較多，中等直徑的用的也較多，其加工橢圓度和錐度比外圓銑磨還好些。無心外圓磨的工作原理如圖所示，磨輪1高速旋轉作主切削運動；導輪3用耐磨橡皮制成，作低速旋轉，旋轉方向與磨輪相同；工件2放置在磨輪與導輪之間，下面有支板4擋住；由于工件與導輪之間的摩擦力大，所以，工件被導輪帶動，并與導輪相反方向旋轉，作圓周進給，由磨輪將工件磨成圓柱；磨輪軸與導輪軸保持一傾角a，約1-6，目的是使工件自動縱向進給，調整傾角a的大小，可以改變工件的縱向進給速度；導輪可作橫向調整，滿足不同直徑的玻璃棒料的銑磨。無心外圓銑磨機原理示意圖銑磨加工原理）于1920）發明的，1922年他就開始制造這種磨具。但當時在玻璃加工中并沒有得到實際應用。直到五十年代，國外出現鐵磨機，并且隨著人造金剛石的大量生產和燒結磨具性能的改善，銑削加工方法才開始用于光學玻璃的粗磨加工。我國是六十年代中期才開始從國外引進這項新工藝的。現在，使用散粒磨料的手工操作方法已被金剛石磨具銑削加工所取化，基本上實現了粗磨機械化。無論是加工效率.還是加工精度，后者要比前者高的多。2.1球面銑削原理球面銑削加工原理如圖2-1所示。金剛石磨輪刃口通過工件頂點，磨輪軸線和工件軸相交于0點，并旦兩軸夾角為a，磨具繞自身軸離速旋轉，工件繞自身軸低速轉動，這種運動軌跡的包鉻面就形成球面，圖2-1球面銑削加工圖（a）銑凸球面（b）銑凹球面銑削加工的磨具中徑一般為銑磨透鏡直徑的四分之三。當透鏡表面特別陡峭時，例如，1在加工超半球的工件時，對磨頭中徑的荽求很嚴格，而球面曲率半徑較大或加工平面零件身，對磨具中徑要求相對地說來就不那么嚴格，只要超過透錘直徑的一半就可以了。球面半徑的大小與兩軸的夾角a有關。當磨具選定后，中徑Dm和端面圓弧半徑r為定值，調節不同的a角，即可加工不同曲率半徑R的球面，其R與a的關系式如下：（2-1）（2-2）下面通過幾何解釋和數學推導，說明銑削加工的運動軌跡形成球面的過程。(一）幾何解釋在銑削加工時，磨輪端面在工件表面上某一瞬間的切削軌跡是一個圓，此圓的回轉軸線與工件軸傾斜a角，所以稱為斜截圓。圖2-2(a〕是加工原理的透視圖，圖2-2(b〕是圖(a)中包含O'X'軸與0A軸所在平面的投影圖。圖2-2范成法銑削球面的原理在圖2-2（a）中，垂直于直線OX并通過A點的平面將球切割，其切口形成一個圓，它相當于斜截圓。斜截圓與OX軸的交點為0、從0'點到圓周上的距離為ro，ro相當磨輪中Dm之半，即ro=Dm/2。從球心0到斜截圓周上任意點的距離相等，此距離定為R(相當工件半徑），令A、B、C、D、為圓周上的點，那么亦即ABCD是以0為球心，R為半徑的球上的圓，此圓半徑為r。圓心0'是直線OX(相當磨輪軸線）垂直于此圓的垂足。角AOX=a(相當兩軸夾角），面OA=ro=Dm/2,則在圖2-2(b〉中,把斜截圓上的一點A與球心0相連的直線OA作為軸〈相當工件軸），直線OX對OA回轉，并保持角AOX=a，OA=R的關系。若旋轉一周，圓ABCD描述的軌跡，是以0為球心的球面，也就是球面ACEFG被加工出來。如果OX軸不繞OA軸回轉，而是兩者各繞OX軸和OA軸作自身轉動，其運動軌跡與上相同。由此可見，銖削加工表面的形狀，實際上是某一加工周期內，斜截圓運動軌跡的總和。如圖2-3所示。圖2-3斜截圓的運動軌跡圖2-4磨輪軸與工件軸的坐標系(二）斜截圓的軌跡方程在圖2-4中，坐標原點0為工件軸和磨輪軸的交點（即0點為工件表面的曲率中心），OZ為工件軸線，OA=R,OZ'為磨輪軸線，0'為斜截圃的中心，ro為斜截圓半徑，在X’.Y’.Z’坐標系中，斜截圓的方程為（2-3）設M為斜截圓上的一點，M點在X,Y.Z坐標系中的坐標為（X,Y,Z）,M點在X’,Y’,Z’坐標系中的坐標為（X’,Y’,Z’）,滿足（2-3）式，將M點的（X’,Y’,Z’）轉換到X,Y,Z坐標中，即求出M點兩坐標的關系。根據坐標轉換公式（2-4）將（2-3）式代入（2-4）式，并化簡得（2-5）（2-5）式是以R為半徑的球面方程，它說明斜截圓上任意一點的軌跡方程為球面，即銑削加工的運動軌跡為球面。2.2平面銑磨原理平面銑削加工的目的，是獲得具有一定平面度或平行度要求的平面零件。平面零件實際上是曲率半徑為∞的球面零件。按球面銑射原理公式（2-1），當a=0.即工件軸與磨輪軸平行，并且處于兩一平面內時，R=∞，則斜截圓在-工件表面上的軌跡是一個平面。因此，球面銑磨機可以銑磨平面零件.在生產中，很多光學廠是采用大型球面銑磨機加工平面或棱鏡。目前國內已有專供加工平面零件的銑磨機，如PM500大型平面銑磨機，加工的直徑范圍為500mm。銑磨原理如圖2-5所示。工件繞自身軸轉動，起進給作用。磨輪繞高速軸旋銑磨工件，同時磨輪叉沿軸向進刀，達到逐漸吃刀銑磨工件的目的。平行平面銑磨原理如圖2-6所示。兩個筒形金剛石磨輪同時銑磨兩個平行平面。磨輪繞自身軸線旋裝，又沿軸向進刀。工件在工作臺的拖到下，進行縱向送進或返回，國產PM25型就是專用于銑磨平行平面的銑磨機，它的加工范圍是，厚度為5~100mm，長度為250mm.2.3銑槽及磨圓弧原理有些光學零件，如棱鏡和平面鏡等，為了便于安裝固定或減輕重量等原因，往往需要進行銑槽、磨圓弧或其它成型表面的加工等。由于粗磨機械化加工工藝的發展，目前，對這類零件的加工也多采用金剛石磨具，代替手工研磨。圖4-11所示，是采用成型金剛石磨輪銑圓弧面。圖4-12所示，是采用平砂輪加工棱鏡的圓弧面。圖4-13所示是采用柱形金剛石磨輪銑槽。磨料金剛石磨輪的選擇磨料(一)種類研磨光學玻璃所用的磨料有天然磨料和人造磨料兩大類。主要的天然磨料有金剛石（C）、剛玉（AL2O3）和金剛砂（主要成分也是氧化鋁，但含量低于60%）。常用的人造磨料有人造金剛石、人造剛玉、人造碳化硅（SIC）和碳化硼（B4）‐。精磨中最常用的磨料是剛玉，莫氏硬度為9，尤其是人造剛玉，價格便宜，使用廣泛，金剛石的硬度最髙，莫氏硬度為10，它多以固著磨具的形式用于研磨和其他工序中。碳化硼的硬度僅次于金剛石，它適用于精磨。(二）粒度磨料的粒度是以顆粒的大小分類的。我國的磨料粒度號規定,對用篩逸法獲得的磨料，粒度號用一英寸長度上有多少個篩孔數來命名的。如60#粒度是指一英寸長度上有60個孔，依次類推。而用“WXX"表示的微粉粒度，是用水選法分級的，其粒度號表示磨料的實際尺寸，如W20，表示該號微粉主要組成粒度尺寸為20u。一些主要國家金剛石粒度表示法磨具目前，在粗磨工序中，通常采用的磨具有兩種。一種是普通磨嵙制成的砂輪，另一種是用結合劑固著的金剛石磨具。金剛石磨具使用壽命長，生產效率高，它已成為粗磨機械化加工的主要工具。因此，深入了解、正確選擇、合理使用金剛石磨具，對提髙生產效率和改善加工質量具有重要義。(一）金剛石磨具的結構金剛石磨具通常是由金剛石層、過渡層和基體三茚分抅成，如面3-1所示。1.金剛石層它是金剛石磨具的工作部分，由金剛石顆粒和結合劑組成。因為金剛石是一種稀有昂貴的材料，所以金剛石磨具只在金剛石層中含有金剛石。金剛石層的厚度，主要根據工件的磨削余量和深度而定，粗磨銑磨機上用的磨輪，金剛石層厚度一般在2~3mm左右。只含有結合劑，對金剛石層和基體之間起著連接固結作用。過渡層-般為1?2mm。3.基體用于承載金剛石層和過渡層，并在磨具便用時，牢固地將其固定在機床磨頭軸上。一般金屬結合劑的鋸片和磨輪選用鋼作基體，樹脂結合劑磨輪選用鋁、銅或電木等作基體。金剛石磨輪的選擇金剛石磨具特性標志有粒度、硬度、濃度、結合劑種類和磨具形狀尺寸等。金剛石磨具的特性由下述參數表示,金剛石種類有天然的和人造的，分別用JT和JR表示.金剛石磨具的特性標志及書寫順序如下:磨料:代號為JT,JR-1，JR-2，JR-3粒度:常用80#W5硬度:常用Z(中），ZY(中硬〉濃度:常用25%，50%，70%，100%結合劑：樹脂結合劑（S)，青銅結合劑（Q)，陶瓷結合劑〔A），電鍍結合劑(D)形狀:平行輪（P），薄片輪（PB)，杯形輪〔B〕，碗形一號輪（BW1），碗形二號輪(BW2，碟形一號輪（D1），碟形二號輪（D2)，單面凹輪(PDA)，雙面凹輪〔PSA）筒形輪（NP,NH），切割輪（PBG）等外徑:代號D厚度:代號H孔徑:代號d金剛石層環厚:代號b金剛石層層厚:代號h金剛石角度:代號a粒度金剛石磨具的粒度對磨削效率和表面粗糙度的影響正好相反，粒度越細，工件表面粗糖度愈小，則效率越低，粒度對表面粗糙度的影響近似成直線關系。選擇粒度的原則是：在保證工件粗糙度要求的前提下，盡可能采用粒度粗的磨輪加工，以提高磨削效率。但是，在濃度一定的情況下，粒度越大，粒數越小，每個顆粒上受到的壓力加大，則造成磨具磨耗增大、銑磨用的磨具粒度，范圍180#到200#。結合劑結合劑是把金剛石顆粒固結于磨具基體上的物質，結合劑對磨具的使用壽命和磨削能力影響很大。因此，合理地選擇結合劑，對提高生產率和零件表面質量是很重要的。目前，國內外使用的結合劑共有四大類。耐麿性由弱到強的順序為，樹脂結合劑，陶瓷結合劑，金屑結合劑和電鍍結合劑，金屬結合劑又分為銅基、硬質合金基和鐵基三種。一些主要國家結合劑代號對照表見表3-2目前國內使用的磨具采用的結合劑有：（1）青銅結合劑青銅結合劑，耐磨性好，磨耗小，使用壽命長，可以承受較大的載荷磨削。但是，青銅結合劑磨具成本髙，本身自銳性稍差，鈍化的金剛石顆粒不能及時脫落，磨削過裎中不便充分冷卻，易堵塞發熱，有時需修整。青銅結合劑磨具使用很廣泛。通常用于開料鋸片、磨外圓的平形磨輪、銑磨平面、球面的金剛石磨輪以及高速精磨磨具等。(2)電鍍結合劑電鍍金剛石磨具是用電沉積金厲的方法，把金剛石顆粒"嵌接"在基體表面上。通常磨具表面只有一層金剛石顆粒，如圖3-3所示。這種磨具結合力很強，磨削效率高。電鍍磨具與同一濃度的壓制磨具相此，有近10倍的金剛石顆粒參加磨削。金屬結合劑的壓制磨具，表面工作層僅有5%-10%的磨粒構成磨削刃。另外，電鍍結合劑的鎳結合層與工件之問并不接觸，因此磨具的壽命長，直到金剛石顆粒被磨損到結合層為止。由于磨具的鎳結合層與工拌不接觸，摩擦力小，為高速磨削提供可能。麿具磨損后，可用重新鍍制的方法使其復新，磨具不必報廢。由于磨輪具有開放式結構，所以冷卻液可以連續不斷地與金剛石切削點充分接觸，從而避免金剛石由于過熱而引起碳化。它的缺點，一是磨具在使用末期，磨損至基底時，為防止突然發生卡死現象，必須采用監控表；二是金剛石磨損時性能會發生變化。另外，因受電鍍層的限制，金剛石層不能太厚。因此，電鍍結合劑磨具，目前僅用于制作特小、特薄和其他特殊形狀的磨具，如套料筒、內圓切割鋸片等。但由于電鍍金剛石磨具獨特的優點，它具有廣泛的發展前景。(3)樹脂結合劑樹脂結合劑的磨具，加工的表面粗糙度小，磨削中不易堵塞，容易修整，但其結合力小，耐磨性差，不適合于大負荷磨削。樹脂結合劑磨具多用于精磨和初拋光（4）陶瓷結合劑陶瓷結合劑的金剛石磨具酎磨性強，磨削中不易堵塞和發熱。耐磨性和磨削效率介于樹脂結合劑和金屬結合劑之間。同時，具有良好的耐熱性、化學穩定性和耐水性，它不怕腐燭和潮濕。因此，可以使用任何一種冷卻液。但是由于這種磨具的脆性大，在光學加工中應用裉少。硬度磨輪的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。磨粒易脫落則磨具軟,反之則硬。磨輪硬度的選擇，對磨削效率、加工質量和磨具壽命影響很大，若磨具硬度過高，則結合劑把已經磨鈍而失去磨削能力的磨粒牢牢把持住而不讓其脫落，這樣會造成磨具與工件之間摩捺力增大，發熱量大，嚴重時會使零件炸裂。同時，硬度過髙將大大降低磨削效率和表面.質量。相反，磨具硬度過低，磨粒還在鋒利時候就會掉下來，這樣不但會影響效率，而且還造成磨具不應有的損耗。磨具硬度等級由軟到硬分為超軟（CR)，軟（R），中軟（ZR)，中（Z〕，中硬(ZY)，硬（Y）和超硬（CY），玻璃材科較軟時，磨輪硬度可選擇硬些，工件加工面積大，磨具硬度可選軟些。濃度金剛石磨具的濃度，是指在磨具金剛石層內每立方厘米的體積內，含有金剛石的重量，規定每立方厘米中含有克拉金剛石作為100%濃度。"克拉"是金剛石重量的計暈單位，1克拉=0.2g。濃度為50%，其金剛石含量為12克拉/cm。若濃度過髙，結合劑相對減少，這樣對金剛石顆粒的把持力減弱，使磨粒有過早脫落的可能，不能充分發揮磨料的磨削作用。若濃度過低，使磨輪表面金剛石頼粒減少，作用在每顆磨粒上的切削力相應增大，也有促使磨粒過早脫落的可能。銑磨加工中工藝參數的選擇工藝參數是指在加工過程中影響效率和質量的獨立參數。如磨頭轉速，工件轉速，磨削深度，冷卻液種類等。磨頭轉速磨頭轉速是由機床性能決定的，一般銑磨機不調速，磨頭轉速為定值，但適用范圍大的機床如QM300大型銑磨機，設有兩種轉速。另外國外生產的銑磨機，加工范圍較寬，因此很多機床都設有調速機構，如LOH廠制造的、均有調速機構。磨輪邊緣線速度又稱磨削速度。磨削速度愈大，磨削效率愈高，表面粗糙度愈小。銑磨實驗表明，磨輪邊緣線速度在12~35m/s時，磨削效果較好。如果磨削速度過高，則機床震動加劇，會影響工件的質量;如果速度偏低，切削力增大，影響切削效率，而且金剛石顆粒易脫落。磨輪的轉速與邊緣線速度的關系為式中:磨輪中徑，mmN磨輪轉速，r/minV磨輪邊緣線速度，m/s工件轉速工件軸轉速，可以拫據工件直徑大小和進給速度加以調整。一般銑磨機均有調速機構，如QM30小型透鏡銑磨機，工件軸轉速為3?27r/min的無級變速。工件線速度實際上是進給速度，一般選150?250?3min，中球面為0.7?6min，大球面為4?20min。進給速度低，加工時間長，表面粗糙度高。銑磨深度銑磨深度是指工件轉動一周的吃刀量。實踐表明，吃刀量大，磨削效率愈高，但表面粗糙度愈大。在銑磨周期內，磨去量一般是經過多次銑削完成的。從磨具合理使用的角度考慮，銑磨深度不應超過金剛石層的厚度，否則易損壞磨輪。尤其在加工塊料毛坯時，更應特別注意吃刀量不能過大。在彈性進給的條件下，銑磨深度與磨輪轉速、工件線速度，磨削壓力以及金剛石粒度和工件材料等有關。冷卻液冷卻液具有冷卻、清洗和潤滑作用。對于粗磨銑削加工來說，冷卻液的主要作用是冷卻。因為玻璃的導熱性差，在高速磨輪作用下，玻璃去除量大，產生大量的摩擦熱，如果不把這些熱量及時帶走，不僅使磨具磨損嚴重，而且工件的質量也難以保證。目前國內在銑削加工中，采用的冷卻液主要有三大類：水溶性冷卻液、乳化液冷卻液、油性冷卻液。水溶性冷卻液水溶性冷卻液水溶性冷卻液是一種含有表面活性劑的水溶液。它可以起到良好的冷卻、清洗和潤滑作用，使加工表面的粗糙度小。水溶性冷卻液主要用于金剛石高速精磨和小球面銑磨加工。乳化液冷卻液乳化液冷卻液，是由礦物油和水在乳化劑作用下所形成的一種穩定的乳化液。由于它既含有水又含有油，因此它兼有水和油做冷卻液的優點，既冷卻、清洗、潤滑和防銹性好。主要缺點是配置困難，易油水分相不均勻，另外，容易堵塞磨輪。在光學加工中，主要使用水包油型乳化液，它是一種用少量的油分散在大量水中的乳化液。在配置水包油型乳化液時，首先配成乳化油，即母油，然后再將母液稀釋20至50倍使用。乳化油的主要成分是基礎油、乳化劑和防銹劑。此外，根據需要還可添加耦合劑、防霉劑和抗泡劑等。基礎油的含量一般占乳化油的50%至70%常用的基礎油為輕質潤滑油。為了使乳化油流動性好，易于在水中分散乳化，大多選用粘度較低的5#，7#，10#輕質潤滑油。油與水本來互不相溶，要使油與水乳化形成穩定的乳化液，必須添加乳化劑。它的主要作用在于降低表面張力和界面張力，并在水油界面形成一層保護性吸附膜，從而使水油不溶的兩種液體能夠均勻分散、乳化，并且在一定時間內不致因乳化液內部或外界條件如溫度、濕度、濃度等的細小變化而發生油滴之間的聚集或膠凝現象。如果選用的乳化劑較大的降低了水的表面張力，使油的表面張力大于水的表面張力，水就會被油滴拉過去包著油滴，成為水包油型乳化劑，反之，則形成油包水性乳化劑。乳化劑是表面活性物質，是一種有機化合物。根據乳化劑活性基因的性質和分子結構的不同，乳化劑大體可分為四類——陰離子型、陽離子型、非離子型和兩性離子型。在乳化油的配置下應用最廣泛的是陰離子型和非離子型乳化劑。普遍趨向于將這兩類乳化劑復合使用，以發揮各自的優點。油性冷卻液油性冷卻液是以礦物油為主體的冷卻液。它的表面張力小，潤滑性好，對金剛石磨具有較好的防護作用。但由于它粘度大，清洗作用差，玻璃碎屑不易沉淀，油類的比熱容、導熱系數和汽化熱的能力小，因此冷卻作用差。另外，油類易著火，油霧對皮膚有損害，影響操作者健康，并且對環境污染嚴重。在粗磨銑削加工中由于玻璃磨削量大，磨具易磨損，因此，常用油性冷卻液。主要是用10#機油和煤油1：1混合，機油燃點較高，煤油粘度較小，兩種相對密度相同，混合后的油性冷卻液，既有較低的粘度又有較高的燃點。冷卻液的噴射方式有內噴和外噴兩種。因磨輪轉速高，外噴易飛濺是，所以，以內噴為主。加工小零件可采用外噴，加工大零件，同時采用內外噴。六、金剛石磨具粒度粒度大，磨削效率越高，但工件表面粗糙度會越大七、金剛石磨具濃度濃度太大，結合劑少，金剛石顆粒還沒有磨鈍就掉了，磨具損耗大，磨削效率高。濃度太小，磨削效率低。銑磨球面產生的表面疵病銑磨球面產生的表面疵病常見的有：菊花紋（細密振紋）、寬疏菊花紋、麻點、擦貼圈有缺口（或中間環帶脫空）和球面偏心等，如圖5-1所示菊花紋菊花紋產生的原因比較復雜，主要是磨頭誤差與振動影響造成的。此外，磨頭預緊力的大小對菊花紋也有一定影響。實踐表明，當銑磨的透鏡產生振紋時，檢修磨頭，使之恢復精度要求，則能有效地減少菊花紋。因此對于高速轉動的磨頭，必須具有較好的動平衡，特別是皮帶傳動的磨頭，馬達及皮帶輪的平衡也要加以重視。 磨頭預緊力對菊花紋的影響表現在：如果壓緊力小，那就會在光刀過程中，因磨削力減小而引起磨頭振動增大，從而產生較密細密振紋。為了判斷菊花紋的產生是否與預緊力有關,可以將光刀過的零件表面與未光刀的零件表面進行比較，如果后者的粗糙度比前者大.則可初步判斷磨頭的預緊力較小，這時應增大預緊力，直到顯著減輕細密振紋為止。寬疏菊花紋銑磨表面，有時出現寬疏菊花紋，其產生的主耍原因工件主軸的軸向竄動。主軸在每轉一轉的過程中，雖然總的軸向竄動在0.005mm以內，但都有數次小的軸向竄動，見圖5-3.這種小竄動的次數，正好與寬菊花瓣的數目相同，瓣紋的髙低不平也與工件主軸的微量軸向竄動的振幅相近。因此，當工件表而產生寬疏菊花紋時，可在其它因素不變的條件下，改變主軸轉速。如果所磨出的透鏡寬疏花紋數目仍然不變，則可以確定產生寬疏菊花紋的原因是工件主軸的軸向竄動。這時將主軸檢修，消除上述微量小竄動之后，寬疏花紋也隨之消除。上述兩種菊花紋在外觀上比較明顯，一般容易引起重視。對于嚴重的菊花紋路是應該設法加以解決的，但是要完全消除它卻是不可能的，也是沒有必要的。通過對國內外幾種銑磨機銑磨的透鏡表面進行測試表明,菊花紋路的髙低不平度小于0.01mm，對于精磨影響不大。精磨所花費的時間主要是用來消除麻點，菊花紋的允許值究竟多大合適，是當前銑磨工藝中值得探討的問題之一。麻點試驗表明，磨輪線速度逸擇不當，進刀速度與工件轉速配合不好是形成麻點的主耍因素。在銑削加工中，磨輪基體上固結許多金剛石小顆粒，它相當于無數小金剛石鉆在劃玻璃，致使玻璃表面形成許多細密的玻裂層。如果工件轉速過高，特別是進刀速度過快時，磨輪的銑削速度跟不上，也就是說前面該銑磨的玻璃還沒去除，后面的玻璃又擠上來，致使金剛石磨輪過重地壓在玻璃表面，引起擠壓破裂，從而形成麻點。當磨頭轉速為1400r/min時，選擇磨輪線速度為20?30m/s，這樣就能比較充分地發揮金剛石磨輪對玻璃的磨削作用，此時工件表面的光潔度比較高。此外，冷卻液沖噴的位置，應該對準磨輪銑削玻璃的接蝕部位；這樣可以及時沖洗磨削下來的玻璃屑，保持金剛石磨輪刃口的鋒利。否則，玻璃糊在工件表面及磨輪刃口上，不但影響銑磨效率，而且容易形成麻點。幾何形狀的疵病擦貼環帶有缺口銑磨透鏡時檢查工件的幾何形狀通常采用三種方法，一種是樣板法，即用金屬樣板卡工件設加工表面，觀察兩者曲率的吻合程度，這樣方法精度不高，第二種方法是用簡易球徑儀測量矢高，檢查被加工表面的曲率半徑，這種方法不能檢查零件表面形狀的局部誤差，第三種方法是擦貼法，即將貼置模表面涂上一層極薄的黃油．然后將工件表面與其對擦，觀察工件表面與磨具的接觸情況，一般要求工件外圓要均勻擦粘，并且環帶要圓，其擦貼度約為1/2～1/3。如圖5-3所示。這種檢查方法精度較高。用擦貼法檢查零件表面時，有時會出現擦貼環帶有缺口(圖5-3(d)所示），過說明加工表面有局部凹陷。產生原因大致有：1．光刀時間不夠銑磨時是螺旋形進刀，光刀的作用在于將螺旋形進刀所產生前痕跡銑去。一般情況所采用的光刀時間為工件轉一周多所需的時間。2．密封墊圈過厚在銑磨工序中，常采用真空吸裝夾，要求在零件與夾具之間墊密封圈。如果橡皮圈過厚，在銑磨進刀過程中，作用在工件上的軸向力臺引起密封圈嚴重不均勻壓縮，導致工件的偏斜，如圖5-4所示。在光刀肘軸向力減小，橡皮圈在彈力作用下又恢復到原來的位置，這樣作用的結果勢必造成零件表面有局部凹陷，即擦貼環帶有缺口。建議采用厚度為0.5mm的耐油橡皮作密封圈。真空吸夾口與工件外徑的間隙不能過大，過大的間隙容易引起零件的偏斜，從而也會造成擦貼環帶有缺口，一般建議這個間隙為O.1mm。圖5-4夾口尺寸過大、密封圈過厚引起的誤差擦貼環帶脫空用擦貼法檢查工件時，還會出現擦貼環帶脫空現象，即工件邊緣及頂部與精磨磨具擦貼，而其余部分不擦貼(見圖5-3），這說明零件表面不是球面。產生這種疵病的原因是機床工件主軸軸線與磨頭軸線不相交。從球面范成法銑磨原理可知，兩軸線相交是形成球面的必要條件。目前，在銑磨機的設計中，一般兩軸線不相交的允差為0.03mm。實踐證明，此誤差控制在0.03mm以內，擦貼環帶脫空的現象不明顯。球面偏心在銑磨中，對球面的偏心量也有一定的要求。過大的偏心量將增大磨邊的磨削量，甚至造成零件的報廢。造成球面偏心的重要原因是夾具定位面的偏心。因此在夾具制造中，要特別注意夾具定位面d與口徑D對工件回轉軸線的同心度。如圖5-5所示。圖5-5偏心的影響銑磨夾具的設計在透鏡銑磨中，所用的夾具通常有彈性裝夾、真空吸附裝夾和磁性裝夾。銑磨夾具的設計的要求在光學零件銑磨中，通常采用真空夾具、彈性夾具、磁性夾具和機械夾具。銑磨夾具應滿足的要求：a.夾具設計應滿足零件加工工序的精度要求；b.應能提高加工效率；c.操作方便、省力、安全；d.具有一定使用壽命和較低的夾具制造成本；e.夾具元件應滿足通用化、標準化、系列化的“三化”要求；f.具有良好的結構工藝性，便于制造、檢驗、裝配、調整、維修。彈性夾具設計彈性夾具是利用彈性夾頭上的三個槽和夾頭外圓錐面與夾帽內圓錐面配合產生的彈力，來達到加緊零件的目的。彈性夾具的結構如圖6-1所示。圖6-1彈性夾具（a）夾具口徑＞14~15mm;(b)夾具口徑＞45~100mm1—夾帽；2—夾頭彈性夾具的優點是對工件直徑公差要求寬，一般公差在±1mm情況下均能加工；彈性裝夾不易產生偏心。真空裝夾是利用真空吸附的作用力，將工件固定在夾具上，其工作原理如圖6-2所示。圖6-2真空吸附裝夾原理真空裝夾的空心夾頭通過閥門與真空是相通。當真空閥門打開時，工件下面的空心腔被抽成真空，要求夾頭工作的真空度﹤40kPa。此時，工件在大氣壓力下，被固定在真空夾頭上，當真空閥門關閉時，工件下面的空心腔與真空室切斷，換與大氣相通，解除真空吸附作用，工件被取下。真空吸附裝夾的優點是：操作方便，易于實現自動化，不僅能單件加工，而且也適用于立式銑磨機上成盤加工，生產效率高。其缺點是：對工件的直徑公差要求嚴格，一般要求直徑公差在-0.02--0.05mm。如果直徑過大，則放不進夾頭里；直徑過小，則裝夾不牢，且易偏心。另外，要求工件直徑≥15mm，否則會吸附不住。真空吸附夾具的結構形式如圖6-3所示。圖6-3磁性裝夾的夾具磁性裝夾是利用電磁吸力將共建固定的一種裝夾方式，如圖6-4所示。圖6-4磁性裝夾透鏡的磁性裝夾，是將工件先粘在具有一定平度要求的金屬導磁圓盤上，然后把粘好零件的導磁圓盤放到銑磨機的磁性工作盤上，并使二者對好中心，接著，打開磁力開關，將粘有透鏡的導磁圓盤吸住。取下工件前，需先用手扶住導磁圓盤，然后再關閉磁力開關，以防工件摔壞。由此看來，在臥式銑磨機上使用磁性裝夾很不方便。另外，采用磁性裝夾銑磨球面時定中心較困難，而且粘接上盤下盤和清洗等輔助工序又費工時，因此，球面銑磨很少用磁性裝夾，它多用于平面的銑磨中。銑磨面形的檢驗光學面形狀、檢測是光學零件檢測中、最基本最重要的檢測項目之一，它直接影響光學零件的質量，并且也是光學檢驗水平的重要標志。檢驗光學玻璃面形的方法常用的有兩種：簡易球徑儀檢測和擦貼法檢測。斐索平面干涉儀檢測面形偏差用以檢測光學元件的面形、光學鏡頭的波面像差以及光學材料均勻性等的一種精密儀器。其測量精度一般為/10～/100,為檢測用光源的平均波長。常用的波面干涉儀為泰曼干涉儀和斐索干涉儀。

斐索干涉儀有平面的和球面的兩種，前者由分束器、準直物鏡和標準平面所組成，后者由分束器、有限共軛距物鏡和標準球面所組成。單色光束在標準平面或標準球面上，部分反射為參考光束；部分透射并通過被測件的，為檢測光束。檢測光束自準返回，與參考光束重合，形成等厚干涉條紋。用斐索平面干涉儀可以檢測平板或棱鏡的表面面形及其均勻性。用斐索球面干涉儀可以檢測球面面形和其曲率半徑，后者的測量精度約1微米；也可以檢測無限、有限共軛距鏡頭的波面像差。泰曼干涉儀檢測曼干涉儀由兩個準直透鏡、分束器、標準平板以及標準球面鏡所組成。單色光經小孔、光源準直透鏡后被分束器分解成參考光束和檢測光束。二者分別由標準平面和檢測系統自準返回后，再經分束器，通過觀測準直透鏡重合，形成等厚干涉條紋，如圖8-1根據條紋的形狀來判斷被測件的光學質量。用泰曼干涉儀檢測平板或棱鏡的表面面形及其均勻性，和檢測無限或有限共軛距鏡頭的波面像差，只需在檢測光路中，用一標準的平面或球面反射鏡，或再附加一負透鏡組，以形成平面的自準檢測光束即可。

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