光学冷加工毕业设计

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河南工业职业技术学院

Henan Polytechnic Institute

毕业设计（论文）

题目光学零件精磨加工工艺

班级精密 0601

姓名崔四海

指导教师黄长春

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摘要................................................................................................................................ 4 前言................................................................................................................................ 4 一精磨的目的.............................................................................................................. 6 二精磨的方法.............................................................................................................. 7 2.1散粒磨料精磨法...................................................................................................... 7 2.1.1精磨模的修整....................................................................................................... 7 2.1.2精磨工艺............................................................................................................... 8 2.1.3精磨机的精磨原理............................................................................................. 10 2.1.4 精磨的四大重点................................................................................................ 11 2.2金刚石磨具精磨.................................................................................................... 12 2.2.1金刚石磨具的制作............................................................................................. 13 3.1实际工作中精磨遇见的问题与解决方法............................................................ 16 四冷却液.................................................................................................................... 17 五金刚石精磨工艺因素的选择................................................................................ 18 六面检........................................................................................................................ 19 6.1光圈概述................................................................................................................ 19 6.2光圈检验................................................................................................................ 19 6.2.1面本数与亚斯的计算方法................................................................................. 19 6.2.2原器检面注意事项............................................................................................. 19 6.3光圈的识别............................................................................................................ 19 6.4高低光圈的识别方法............................................................................................ 20 6.5光圈的度量............................................................................................................ 20 6.6 面形检测............................................................................................................... 20 七精磨（抛光）检验................................................................................................ 22 7.1 线性尺寸检验....................................................................................................... 22 7.1.1 透镜中心厚度的检验........................................................................................ 22 7.1.2 棱镜理论高度................................................................................................... 22

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7.2 表面疵病检验...................................................................................................... 22 7.2.1 观察法................................................................................................................ 22 7.2.2 表面疵病的鉴别................................................................................................ 23 7．3光学零件的基本量测量..................................................................................... 23 7．3.1光学面形检测.................................................................................................. 23 7．3.2 曲率半径的测量............................................................................................. 23 八模具检测与修整.................................................................................................. 24 8.1 精磨本体模凹模的检测和修整........................................................................... 24 九任务书设计............................................................................................................ 25 1）精磨本体模的设计................................................................................................ 25 2）修模的设计............................................................................................................ 25 3）套圈的设计............................................................................................................ 25 4）面本体的设计...................................................................................................... 25 5）面修模的设计........................................................................................................ 26 6）面套圈的设计...................................................................................................... 26 结论.............................................................................................................................. 27 致谢.............................................................................................................................. 28 参考文献...................................................................................................................... 29

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摘要：

精磨是粗磨和抛光中间的一道工序，其目的是减少工件表面的凹凸深度，进一步改善工件表面的曲率半径精度（对于球面工件）或平面度（对于平面工件）。精磨工艺除了采用古典法（散料精磨法），还有金刚石磨片的成型高速精磨法。我们用金刚石磨具精磨。

精磨法是指通过外界压力使磨具、磨料、零件三者间产生相对运动，实现精磨的工艺。散料磨料精磨时，磨料在磨具与零件之间处于无规律的自由运动状态。精磨前，根据粗模零件的表面质量，选择磨料粒度号，通常粗模零件的表面粗燥度为用W40或W28的磨痕；精磨则用W28或W20始磨，同时尚需检查和修正精磨模。

关键词：精磨目的工艺精磨法

前言

工农业生产，文教卫生和国防建设诸领域，广泛使用光学仪器，并且对光学仪器的性能提出越来越高的要求。棱镜和球面透镜是光学仪器的基础元件，其质量和批量，决定了光学仪器的品质和生产规模。

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随着现代高科技的发展，特别是离子加工激光加工以及新型材料如光学晶体材料，激光晶体材料的应用，光学工艺加工技术已从一门古老的工艺方法发展为包括光学，精密机械，电子技术计算机技术等互相渗透的综合技术。

似乎人人都能当光学工人，应当知道怎样做，怎样才能做得更好，也就是要知其然和知其所以然。

真正学习讨论光学冷加工，应具备物理光学，几何光学，象差理论，光学测试的知识和从事冷加工的经历，要有自己的理解。

光学元件的生产向着高精度，高效率和绿色环保方向发展。

在有限的时间里，不可能——也无必要追求理论的系统性和完整性。知道怎样做，怎样才能做得更好，是我们的目的。

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一精磨的目的

精磨是粗磨和抛光中间的一道工序，其目的是减少工件表面的凹凸深度，

进一步改善工件表面的曲率半径精度（对于球面工件）或平面度（对于平面工件）。精磨工艺除了采用古典法（散料精磨法），还有金刚石磨片的成型高速精磨法。我们用金刚石磨具精磨。

A. 加工出抛光工序所需要的表面精度。

B 精磨加工原分为3道工序，后经辅材，加工条件的改良分为两道工序 1 第一道工序称S1，用1200#～1500#的钻石粒磨削镜片：是金属结合剂。2 第二道工序称S2，用1500#～200#的树脂进行研磨加工，数树脂结合剂。 C. 加工出抛光工序所需要的球面精度，达成破坏层0.002mm以内。 D.满足镜片中心肉厚要求，在规定尺寸公差之内。

E.精磨的品质好坏对抛光品质有极大影响（如抛光不良：伤痕/砂目/肉厚/面的不良与精磨有直接关系，精磨品质好坏决定抛光品质的优劣）。

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二精磨的方法

2.1散粒磨料精磨法

散粒磨料精磨法是指通过外界压力使磨具、磨料、零件三者间产生相对运动，实现精磨的工艺。散料磨料精磨时，磨料在磨具与零件之间处于无规律的自由运动状态。精磨前，根据粗模零件的表面质量，选择磨料粒度号，通常粗模零件的表面粗燥度为用W40或W28的磨痕；精磨则用W28或W20始磨，同时尚需检查和修正精磨模。

2.1.1精磨模的修整

精磨模工作表面精度与质量直接影响光学零件表面的精度与质量。因此，精磨模使用一段时间后必须修整。根据修整量大小，可采用对魔法，或采用砂石‘刮刀修整；修整量过大的可在车床上进行修整。修整后的精磨模，工作表面曲率半径应符合要求，不允许有凹凸不平的不规则区域和足以造成零件表面庛病。

1）平面精磨模修整

工作表面开槽的平模，一般用对磨法修整，即在一般的精磨机上，将两块中部同低或同高的平模用W40~W28的金刚砂对磨。对磨后平模表面呈黑色的部分为高出部分，可用废砂轮或刮刀修平.

工作表面不开槽的平模，在单轴机上用废砂轮或刮刀进行修整。通常，平模部分工作表面略显带凸球形，即中间高边缘低。精磨中发现零件的光圈高，应修整模子的边缘部分。反之，则应修整模子的中间部分。若光圈不规则，修整模子的凸出部分表面。

检验平模工作表面的面形精度，可用直径80~100毫米的平晶，高2~3道光圈为宜。也可用刀口直尺检查，边缘部分应微弱透光。用玻璃直尺检查，应接触模子中间的2/3.

2）球面精磨模的修整

修整球模首先根据零件曲率半径大小，选择适量的报废零件，将需修的球模作为贴置模，使废零件胶成镜盘。然后在精磨机上用W40~W20金刚砂精磨。用光学样板检查镜盘上零件的光圈。根据偏差大小修整球磨直到符合精磨要求。球磨修整可在单轴机上或在单轴精磨抛光机上进行。已修正好的模子为准，逐步修整上道磨料的模子和贴置，模，一般差贴度为1/3~2/3，对于曲率半径较大的大透镜差贴度为2/3~3/4.

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使用中的球磨应随时检查零件的光圈，并根据偏差值进行修整。它一般与零件的曲率半径、加工盘数和零件光圈高低有关。 2..1.2精磨工艺 1古典法精磨

古典法精磨在普通精磨抛光机上进行

1)前准备根据被加工零件的技术要求和镜盘大小选择机床，确定机床转速和三脚架摆幅大小，调整铁笔前后位置。根据镜盘直径决定压力，选定所用量具的精度和工作范围，查对球面精磨模的曲率半径，检查镜盘的质量，修改精磨模。光胶法、点胶法的镜盘，机床转速慢些，荷重轻些。

2）整盘尺寸偏差计算小零件光胶盘精磨楔形角，应先测量整盘尺寸偏差值，然后计算。在零件排列最大直径的圆周上找出均匀圆周的四点，并在镜盘上以记号表明磨制方向和对称方向。偏差方向的最大点和最小点按偏差值磨制，对称方向两点的尺寸，在磨制过程中应始终保持一致。测量时四点力求在一个同心圆周上，以免引起测量误差。

测量误差大小还取决于镜盘大小和面性偏差大小。用光胶镜盘磨制不平行度要求较高的零件，应尽可能消除整盘偏差，其不平行度应该控制在0.001毫米内。

3）磨料准备与使用精磨余量根据所用的粒度号及零件材料的软硬和大小而定。当单面余量0.06～0.1毫米时，一般先用W14，后用W10；当单位余量为0.1毫米左右时，先用W20，后用W10、W14.零件材料较硬，其余量为一般余量的1/3～2/3.

4）精磨时，上道工序的要求厚度，厚度公差小于0.1毫米左右的零件，精磨第二面前应按尺寸配盘，其整盘零件厚度公差应在0.05毫米以下。

5）镜盘和模具的安装镜盘直径大于300毫米的石膏盘和直径大于350毫米的凹镜盘，装在下面加工，一般凹镜盘或平面镜盘装在上面加工。球面镜盘放置时间较长和室温较低时，应先在60～80摄氏度左右的温水中顶热到火深表面软化后，再装在机床上加工。

6）磨制过程精磨模上均匀添加较稠的磨料，镜盘上零件用铅笔做记号，安放好镜盘。推动镜盘使磨料再整个盘上均匀分布，然后手扶铁臂开动机床：先开主轴，后开摆幅开关。

约磨5分钟左右，关闭机床，取下镜盘，检查全盘零件是否都磨到。如已全部磨到则继续加工；如镜盘边或中间未磨到，则需修改磨模；如镜盘局部区域未磨到，对于球面可再预热镜盘；如仍磨不到则需重新上盘。对于平面，未磨到区域大，则重新上盘；区域小时可继续加工。

盘与磨模研合后加上荷重，精磨采用W20、W14加工时，W20的加工时间，对球面为10～20分钟，对平面为20分钟左右。

第一道磨料研磨时，取下镜盘，用稍高于室温的温水洗净，检查表面磨痕和察贴度。合格后，更换第二道磨料继续加工。零件用W20W磨后再用W14、W10两道磨料。平面零件用W14一道磨料，高精度的球面零件用W14、W10、W7三道磨料。最后一道磨料研磨均匀后，停止添加磨料。精磨过程中添加磨料浓度要适当，不宜太干或太湿。以防止炸裂。精磨光胶盘而寻坏零件。

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当当室温较低时，磨高精度大于尺寸零件，精磨模需预热后在磨，以防止炸裂。精磨光胶盘时，为防止零件脱胶，也应将精磨模预热后使用。透镜的中心偏差要求较高，精磨第二面前，用W14磨料按要求修改透镜的边缘厚度差，以保证抛光后边缘的厚度差。

7）精磨后清洗镜盘用40～45的摄氏度的温水洗净镜盘，如磨光胶、浮胶法镜盘，宜用棉花蘸温水察净，不允许用冷水冲洗，以免脱胶，清洗干净的镜盘要仔细检查镜盘表面质量是否符合要求。合格后，随即进行抛光，以免零件走动，不合格的要重新精磨。

8）精磨后的光圈数精磨后零件表面一般为低光圈，在抛光时零件边缘部分首先与模具接触，接触稳定，磨削均匀，零件厚度尺寸容易控制。精磨后镜盘光圈数可根据精磨镜盘的曲率半径、镜盘上的零件数以及抛光后所要求的面型偏差确定。

9）精磨过程中光圈的控制精磨过程中经潘德光圈高低主要与精磨模的表面形状有关；因此，首先应修改精磨模。

此外，可调节铁笔的长短，摆幅大小和主轴与摆幅的速比，以改变镜盘和精磨模之间的相对速度、相对运动轨迹以及面积接触几率，达到镜盘中间部分或边缘部分相对地多磨或想对少年磨，满足规定的光圈要求。 2倒角

棱镜倒角时，使要倒角的角的平分线垂直与磨盘表面，然后倒角；倒角很小，可不再机床上年加工，可用手推零件往复运动，倒去棱角。棱角小于90度，倒角时应注意防止破边，倒角模运动应平稳。圆形平面零件倒角与球形零件相似，倒角的磨料用W20、\\W14金刚砂，小零件金刚砂。 3准球心精磨

准球心精磨在准球心精磨抛光机上进行，其摇臂弧线摆动中心与棱镜球心重合。准球心精磨与一般精磨不同之处在于：

1）调整摇臂弧线摆动中心基本重合，可在通过接头与镜盘不同的垫圈厚

度实现。检验球心是否重合，可在摆动轴上装一根针，使摆动轴做弧线摆动，目测针头运动轨迹与球面镜盘之间间隙是否相等。如间隙等距，则球心重合，否则不重合。精磨中这个间隙偏差控制在2毫米以内。

2）按零件镜盘的大小，调整机床主轴转速、摆幅、摆幅次数和定时机构。 3）安装镜盘和模具后，主轴转速逐渐增加至规定值，以免压坏零件 4）准球心精磨机具有自动供应磨料和水的装置。为了避免金刚砂沉淀，

在金刚磨削液中加入一定量的滑石粉和甘油。常有的配方为：W14五公斤，滑石粉0.7公斤，甘油0.5公斤和适量的水。只用一道金刚砂精磨时，在停磨前3～5分钟不应供应金刚砂磨削夜。

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5）准球心精磨时，加力一般取30～50千牛为宜。加力过大，磨料不易进

入镜盘与模具的界面。

6）准球心精磨时经常出现镜盘顶部发亮，而边缘部分磨痕较粗的现象。

可以在精磨模的顶部钻一个直径约为5毫米线孔，同时在精磨模的顶部与边缘直接加工2～3条同心圆槽，槽宽约为2毫米，使磨料在棋子中有效的工作，以提高加工质量。

7）由于磨削夜循环使用，必须定期更换，一般2～3个月更换一次。 2..1.3精磨机的精磨原理 1系统的基本组成：

1）移动主轴

1 理想情况下为移动主轴组成 2 移动主轴不恒定

2）压片与支撑铁针：基本作用在于保持固定工件，以及各部分的受力相同。

1 理想情况下铁针点支撑，压片能保证工件受力的均匀速移动。 2铁针不能保持点支撑，压片受力不均匀，转动非匀速。

3）摆称：基本作用在于使工件活动中心偏移，工件打磨方式不单一，做成工件更细腻平滑。

1理想状况下为有摆功，且摆功均匀 2 无摆功，摆功不均匀

4）影响因素压力

1理想情况下。压力为恒定 2压力不恒定

2加工原理

由加工时的点支撑，磨具‘压片’摆轴所构成的三准运动来看，磨床设计

者很精明，且力学知识深厚，下面简单分析一下精磨原理：

1）点支撑在于保证工件各部分受力均匀，假设工件受力均匀，则有摩檫力f=uN(u为摩檫系数，N为正压力)可以看出，各部分间摩檫力时相同的，而磨削量与摩檫功成正比

2）摩檫功：w=fs=fvt (2.1) 工件各部分的f 、t相同，但相对速度v是不同的简化凹凸摩具为平面如图1：小圆的半径为r大圆的半径为R 小圆的转速为W1W，大圆的半径为W2

则小圆各部分相对速度V=W1r-W2R (2.2) 由此可以看出：工件的各部分相对速度是不同的

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3）由于打磨过程中各部分受力大多相同，但磨剂量稍大的地方下一时刻受力将有所减小，故工件最终几何的仍取决与磨具

这是对于打磨时间较长而言的，工件打磨开始一段时间由于各部分受力大致相同，则工件各部分的磨削量取决与工件的初始形态。

4）受力不均匀：工件各部分的磨削量不同，但由于工件的转动，则足以保证轴对称，换句话说就是工件由中心向外曲率半径均匀变化。

由于点支撑则接触面积小的部分受力大，磨削量大，但随着工件的转移，各部分都需要经历这种情况，故打磨后的工件仍为轴对称的，不同的在于曲率半径的变化。

由此我们可以分析出一点，若工件完全覆盖在磨具上，则其最终几何形状只取决与磨具，部分覆盖的才由调整的范围

工件有形变或者便利不均的情况除外 3对1终b部分的分析影响

1）转轴不恒定，将会造成工件不同的时刻受力不同，但由于工件的自传，一般情况下仍有可保证工件的轴对称分布；当出现倍频时，调整工件转速即可

2)不能保证点支撑与压片受力不均匀两种情况所造成的结果一样;工件受力不均匀，若转动匀速，则不影响工件的平面对称分布，若倍频测调整转速即可。单独转速因素不影响光圈的形状

3）摆称仅取决于工件的光滑程度，具体原因可直接看粗磨后的痕迹，很容易想到原因。 4工件如何成型

1)磨具侧边决定工件的形状

2）本体支撑点决定工件的轴对称位置 3）工件表面受力情况决定工件局部特征由此得出，磨具只有半径大小的问题本体支撑点决定工件圆心位置（截面圆心）工件受力决定表面形态 2..1.4 精磨的四大重点

A. 肉厚：该肉厚主要是指镜片的中心厚度（高度），一般检测以中心为基准，需控制，首先必须要掌握好前工序肉厚之分布，一般肉厚在3～4条内，才能设定适当的加工时间，其中包括前工程铣磨之曲率，△H是否在标准内，如太正使肉厚难以去除，测量肉厚凹镜片以最低点，凸镜片找中间最高点为准。 B. 弧度的搭配关系着抛光的品质，有着极重的关系，一般需控制△H的及以下几种：

1. 铣磨镜片的弧度控制一般为-4～-9条.

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2. △H要求：S1 -1～-2条 S2 0～0.5条（面本数-3～-6本） 3. 合修皿的△H依原R加研磨皮=镜片的标准R（曲率）

C.外观，指镜片表面的光洁度，去除镜片表面的破坏层，达到图纸要求及局部误差之精度要求，不良项目有以下几种：

1伤痕：指镜片表面刮伤·划伤·碰伤·擦伤及危险动作造成之伤痕，（镜片材质，辅材选用不当或不适合）。

2砂目：指镜片表面分布有细小的砂眼称砂目，一般是精磨遗留至抛光;没有精磨留下痕迹（精磨镜片太正或太负），造成另外就是研磨时间短暂，压力不足，研磨液太浓，浓度影响，产生整面朦的小点。

3定点：是指镜片表面有比伤痕，砂目大些的白点，该点有些发亮，分布无固定位置，点数较小，属定点，一般为铣磨破坏层太深研削量不够，压力太重造成。

4烧蚀：通常称是光学镜面与外界杂物质产生化学反应而造成的块状，点状，雾状的现象。

5光学硝材来料不良，一般包括气泡，结石，条纹，内应力不良等，均判断为材质不良。

6铣磨不良，一般常见铣磨不良之特性为精磨，抛光不到的镜片边缘部位或面，一边是白色块状及镜片外径一边薄，偏球面

D.光圈（精磨）它的光带粗细，也就是表示正负，一般在-2～-4本内。将

2.2金刚石磨具精磨

金刚石模具精磨又称高速精磨，与散粒精磨对比有以下有点： 1提高磨削效率10～40倍。

2磨具埙毫小，其磨郇量与玻璃的磨郇量比为1：3000.

3精磨后零件表面粗造度减小。散粒磨料精磨后零件表面凹凸层深度为1～2微米，而金刚石磨具精磨后零件表面凹凸度只有十分之几微米。 4便于控制精磨中各种工艺因素和实现自动化。

金刚石精磨片有圆形和矩形两种。精磨片工作表面为平面，也可带有一定曲率。精磨片带基体或不带基体，带基体的精磨片较通用。常用的精磨片形状见图。

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金刚石精磨必须进行修整。修整方法有两种：

1用铸铁模加磨料W28～W20与金刚石精磨模进行对磨，控制铸铁模的光圈高低，修整至所要求的曲率半径，然后清洗使用。

2修整时，凹铸铁模应在下，金刚石磨具在上。对磨中，当铸铁模光圈高时，用砂轮碎片修整铸铁模顶部；光圈低时，修整铸铁模边部。反之，凸铸铁模应在上，金刚石磨具在下，对磨中当铸铁模光圈高时，用砂轮碎片修整铸铁磨顶部；光圈低时，修整铸铁磨边部。 2.2.1金刚石磨具的制作

金刚石磨具的性能、形状和尺寸精度等，对高速精磨的加工精度、表面质

量、生产效率和工艺稳定性都有重要影响。因此制作一个较为理想的金刚石磨具，也是告诉精磨工艺中非常重要的环节。

1金刚石磨具丸片的固定方法 :目前将丸片固定在磨具基本表面上的方

法主要还是采用胶贴法，就是将丸片直接粘在磨具表面上。当研磨加工较为重要的工件时，为避免丸片从模具上脱落而造成的研磨效果变差。可以将磨具基本表面上加工出直径比丸片直径稍大一点的圆窝，深度一般为1mm左右，

2粘接剂的选用 :丸片与磨具基本简的粘接，基本属于金属与金属间的粘接。金属表面致面、极性大、强度高，一般应选用改性酚醛、改性环氧、聚氨酯、丙烯酸酯等结构胶，如环氧脂肪胺胶、环氧聚铣安胶，环氧聚疏胶等一般使用环氧聚疏胶。目前市场上常见的HY-914胶就属于一类。这种胶抗蠕变，耐介质性能一般，但这一点对告诉研磨的磨具来说不重要。一般告诉研磨的冷却液可直接用水和防锈剂，腐蚀性很小，所以这种胶能满足模具要求。另外，采用第三代丙烯酸酯胶也可以，其性能较为适合粘接丸片。

3粘接工艺 :粘接工艺虽然比较简单，但是相当重要。有时不同的人从事不同的粘接操作，有的成功，有的可能失败，其根本原因就在于工艺上的。因此，从某种程度上是粘接成败的关键。

磨具的表面处理如何，直接关系到丸片的粘接强度高低和耐久性的好坏，是粘接工艺种不可忽视的环节

由粘接原理可知，获得牢固粘接的首要条件是粘接剂对被粘接物的润，这就要求被粘接物具有最加的表面，使之与粘接剂形成的粘接力超过胶层的内聚力，为此就要对磨具和丸片进行处理，以提高粘接强度和耐久性。

一般说表面处理就是用棉花棒沾上无水乙醇进行仔细清洗，然后干燥即可。粘接剂一般都是双组分的液态胶，使用前应按规定的比例，现用现配，根据使用期长短确定配置量，用多少配多少，以免造成浪费。

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涂胶就是将粘接胶以适当的方式涂布于磨具表面的操作。要得到的最理想的粘接强度，必须使粘接胶很好的被粘接表面，否则任何空隙则会形成应力集中而降低粘接强度，这就要求正确涂胶。

涂胶就是将涂胶后的磨具与丸片表面紧贴在一起，找准位置。粘胶过程中难免会出现失误，应胶合后固化前将残胶或多余胶清除掉。初固化也叫凝胶，是使粘接剂与室温下放置一段时间使其固化反应初步进化，增大粘度以至凝胶，这对室温固化的粘接剂便是合二为一的事情的。

在固化的过程中，温度、压力、时间是固化工艺的三个重要参数，每一个参数的变化都对粘接度性能起到影响。

温度是重要的一个参数，每一种粘接剂都有特定的固化温度，而且温度和时间也有关系，固化温度高，需要时间短，反之亦然。但低于规定的固化温度，时间在长，固化过程也无法完成，高于固化温度太多，虽然时间缩短，却因速度太快，胶层硬脆，性能变坏。

一般来说，室温固化的粘接剂如条件允许可以加热固化，不仅时间缩短，而且粘接度提高，尤其是耐高温老化性能更好。加热的方式可以是电烘箱、热风、干燥窑、红外线、远红外线、高频加热等。

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三精磨加工常见庛病

3－1 精磨加工常见的疵病疵病料不清洁 (2)磨料中混入粗粒杂质划痕 (3)加磨料干湿不当 (4)磨具表面粗糙 (5)玻璃硬度低，化学稳定性差产生原因解决方法料应保持清洁 (2)选颗粒均匀的磨料并严格遵守换砂顺序 (3)加磨料的干湿程度应适当 (4)模具应修改平滑 (5)材料软时，可用钢模或玻璃模，加工中选用软而颗粒细的磨料 (1)精磨时间短，上道砂的砂眼没(1)精磨时要根据零件的精度、加有磨掉 (2)粗磨砂眼太粗砂号相差大工余量的大小、玻璃材料的软硬选择适当的磨料、模具求 (3)应遵守换砂换模顺序，磨料应从粗到细 (1)镜盘表面擦粘度不符合要求或(1)上盘不合要求应重新上盘或用模具半径不对热水预热后压一下纠正误差或改(2)镜盘及时精磨 (3)根据室温、上盘方法和火漆软硬适当选择加工速度，加砂和水应均匀不规则 (1)模具半径误差大或有局部误差 (1)修改模具使擦粘度符合要求 (2)调节机床摆幅 (3)加水及磨料浓度要适当 (4)手推零件的着力点要低，用力均匀平稳 (3)加砂加水不合适 (4)手工精磨时摆动即用力均匀光圈高低或(2)机器摆幅不合适 (2)上盘后停放的时间太长，个别模具 (3)工艺规范选择不合适 (1)工作地点和所用磨具或辅助材(1)工作地点、机器设备、模具磨有粗麻点 (3)精磨模具半径不合适或换砂时(2)粗磨完工后的表面必须符合要局部磨不到零件走动第 15 页共 31 页

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检测仪器及方法：

1仪器：斐索平面干涉仪，斐索球面干涉仪

斐索平面干涉仪对球面面形进行检测，为提高检测精度，可用多通道或多光束

干涉法。

刀口阴影法常用于检测凹球面、平面及非球面的面形偏差，特别适合大口径光学面抛修的工艺检验刀口阴影法的检测原理：

阴影移动与刀口切入方向相同时，刀口位于光束会聚点之前；阴影移动与刀口切入方向相反时，刀口位于光束会聚点之后；阴影图呈均匀的半暗状态，刀口刚好切至光束会聚点处

光学零件的面形多为球面，其曲率半径的准确度是保证光学系统象质的关键要素之一。在光学零件加工中，球面曲率半径精度通常是由工作样板检测的光圈数及样板精度等级控制的。因此，曲率半径的精确测量是光学工艺的重要环节。机械法是以球径仪测量曲率半径的，该法测量曲率半径的范围在-1200～+1200之间，主要用于测量基准样板，工作样板及透镜球表面的曲率半径。

测量原理：

所用仪器为球径仪，主要有测量环，测量杆和读数显微镜组成。

利用球径仪可以精确测量待测面球冠的矢高h，若已知对应的弦半径r，则有几

关系有Ｒ2= ｒ2－（Ｒ－ｈ）2，整理得（6.4）待测球面的曲率半径Ｒ为：

Ｒ＝ｒ2／2ｈ＋ｈ／2（尖棱式测量环）（6.5）若改用钢珠式测量环，则

Ｒ＝ｒ2／2ｈ＋ｈ／2 ±ρ （6.6）（测凹球面取“＋”，测凸球面取“－” ）

（其中，ｒ－通过硬质钢珠中心的圆周半径，ｈ－待测球冠高，ρ－钢珠半径）

概念：高光圈表示样板与被检球面在中间部位接触，空气间隙在边缘；

低光圈表示样板与被检球面在边缘部位接触，空气间隙在中间

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七精磨（抛光）检验

7.1 线性尺寸检验

7.1.1 透镜中心厚度的检验

一般采用测厚仪检验。检验时，对双凸、平凹透镜的中心厚度，以测量结果的最大值为准，对双凹、平凹镜的中心厚度，以测量结果的最小值为准。 7.1.2 棱镜理论高度

这里以测量等腰直角棱镜的高度h为例来说明

等腰直角棱镜的高度h，可用两块45度棱镜和一块玻璃地板组成的Ｖ形槽加以测量。

槽宽尺寸a，辅助玻璃片的厚度d均可精确测出

槽内等腰直角三角形的高度为ａ/2，槽深与辅助玻璃总尺寸为

Ｈ＝ａ／２＋ｄ（7.1）

测量时，使百分表触头先后分别接触辅助玻璃片和被测零件，若两次读数差为ｅ，则被测棱镜的理论高度为：

ｈ＝Ｈ＋ｅ（7.2）

与此同时，也可以采用标准样品进行比较测量

7.2 表面疵病检验

7.2.1 观察法

为了正确区分疵病的真实性，将零件表面擦拭干净。

通常清洁表面的方法有两种：1先用蘸有混合液（乙醚85%，乙醇15%）的脱脂布擦洁后，进行检验。 2用蘸有混合液的棉球棒或竹扦边擦边检验。

表面疵病的检验，通常采用目视法。观察方法如下：规定条件下，将被检测零件置于光源和眼睛之间，利用透过零件的光线对表面疵病进行观察。这种方法常用于检验各种透镜，玻璃平板和楔形角较小的楔形镜，以及便于投射光线进行观察的零件表面。反射光观察：

在规定的条件下，使光源、眼睛和被检零件构成一定的角度，利用零件表面上反射光线所形成的明暗差异进行观察。此法多用于检验棱镜和楔形镜、单面抛光零件、深色滤光玻璃以及便于反射光线进行观察的零件表面。

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7.2.2 表面疵病的鉴别

7－1 表面疵病及其特征表面疵病麻点擦痕开口气泡破点裂痕印迹特征直径较小的凹下点状疵病，呈灰白色或与抛光剂颜色相同条状疵病的颜色与麻点颜色相同，有些擦痕需转动零件观察，这样的零件带有闪光或呈彩色气泡磨穿后形成长圆形或椭圆形的点状疵病，直径较大，多与抛光剂颜色相同不规则点状损伤，常带有闪光，多与抛光剂颜色相同伸向玻璃体内的条状裂纹疵病，常带有闪光或呈彩色凸起在零件表面上的粘附物或霉素，形状各异，呈黑褐色、白色或其他颜色，一般用外反射光进行观察 7．3光学零件的基本量测量

7．3.1光学面形检测

光学面形检测是光学零件检测中最基本、最重要的检测项目之一，它直接影响光学零件的质量。

7．3.2 曲率半径的测量

光学零件的面形多为球面，其曲率半径的准确度是保证光学系统象质的关键要素之一。在光学零件加工中，球面曲率半径精度通常是由工作样板检测的光圈数及样板精度等级控制的。因此，曲率半径的精确测量是光学工艺的重要环节

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八模具检测与修整

8.1 精磨本体模凹模的检测和修整测量工具：千分表测量杯样板

测量原理：千分表与测量杯配合使用，可以测得被测件的弧高，测量环有内外径之分，内径用来测凸模，外径用来测凹模，其直径为测量弦长。

所用公式：Ｈ2＝Ｒ2－（?／２）2 （8.1）ｈ＝Ｒ－Ｈ（8.2）

（其中，ｈ－被测件的弧高，Ｒ－被测件的曲率半径，?－被测件的直径）

Δｈ＝ｈ样－ｈ模（8.3）

检测方法及步骤：

测量出样板和模具的曲率半径，分别计算出ｈ样，ｈ模。

将测量杯放在样板上，把千分表的大表针对零，同时记下小表针的读数值。将测量杯放在模具上，看千分表的大表针，若大表针的读数与计算出的理论值ｈ模相同（即Δｈ＝0），则表明模具是标准的，符合使用要求的，可用。若大表针顺时针偏转，则表明该模具实际曲率半径比标准值（样板曲径）大，该模具制成的精磨模加工出来的零件，光圈较低，应把模具中间区域予以修刮，再进行检测，以至符合使用要求；若大表针逆时针偏转，则表明该模具实际曲率半径比标准值（样板曲径）小，该模具制成的精磨模加工出来的零件，光圈较高，应把模具边缘区域予以修刮，再进行检测，达到符合要求。

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九任务书设计

1）精磨本体模的设计

丸片直径选丸片的直径选择4~8厘米,选择8厘米直径的丸片丸片的厚度T=5厘米

经记算的丸片与基面曲率半径间的矢高为0.2mm 本体半径=零件半径+丸片厚度+丸片与直径曲率半径间的矢高

本体半径=79.25+5+0.2=84.45mm 本体的直径为1.8倍的零件直径本体直径=1.8*79.25=143mm

2）修模的设计

修模的半径R修=零件半径R1=79.25

修模直径为零件直径的2倍修模直径=2*50.19=100.38mm

3）套圈的设计

套圈的半径=非加工面的半径+阻尼布的厚度阻尼布选用厚度为1mm的故套圈半径=R平+1=无穷大

套圈的直径=零件的直径+0.15=100.48mm 套圈的直径=φ1+5=110.48mm

衬圈的内经=零件的直径-0.05=100.28mm 衬圈的外经=φ2-0.05=110.30mm

4）面本体的设计

本体半径=零件半径+丸片厚度+0.1mm =R平+4+0.1

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= 无穷大直径同面1.8R2

5）面修模的设计

修模半径=半径=无穷大修模直径=无穷大

6）面套圈的设计

套圈基体半径=非加工面半径=阻尼布半径=79.25+1=80.25mm 套圈基体厚度H=面的弧高+合金厚度+4=16.2+1+4=21.2mm 衬圈内径外径同面

衬圈厚度=弧高+1+2-0.5=18.75mm

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结论

该设计是通过几个月的不懈努力，在辅导老师的指教，同学们的帮助下，并结合自己的理论学习和工厂的实践体悟，经过反复易稿和审查才得以完成。在设计过程中，通过去图书馆，上因特网等各种方法，查阅了大量相关资料，开阔了我的眼界，学到了许多专业知识。在此过程中，我认识到毕业设计论文的严谨和丰富，也投入了大量的时间和精力，但由于自己所学有限，实践经验不足，一定存在许多不足和错误，望各位老师批评和指正，以待完善。

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致谢

经过半年的忙碌和工作，本次毕业论文设计已经接近尾声，作为一个专科生的毕业论文，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的支持，想要完成这个设计是难以想象的。

在论文写作过程中，得到了贺军峰老师的亲切关怀和耐心的指导。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，贺老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，黄老师不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩贺老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向贺老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。

在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们!

最后我还要感谢机械工程系和我的母校-河南工业职业技术学院对我的栽培。

2012年10月26日

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参考文献

[1]殷达安林银森. 高精度锥体棱镜的“自差法”检测技术武汉测绘学报1994

[2] 光学零件工艺手册编写组，《光学零件工艺手册》上册，国防工业出版枉, 1977年4月

[3]汪春明. 锥体棱镜的加工贵阳现代光学制造技术文集

[4]耿素杰王文成梁荣. 长春光学技术 2000-11

[5]郭仁慧何勇苏俊宏朱日宏. 锥体棱镜角度测量误差分析与仿真红外与激光工程 2006

[6]匡萃方冯其波刘欣. 用矢量方法分析角锥棱镜直角误差对其光路反射特性的影响北京光学仪器 2003