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光学制造技术实训指导书福建省闽南理工学院光电与机电工程系目录实训一：光学零件的粗磨加工实训二：光学零件的精磨加工实训三： 光学零件的光圈识别实训四：光学零件的抛光工艺实训五： 透镜的定心磨边一. 试验目的:实训一、光学零件的粗磨加工1. 把握铣磨机的根本原理.2. 了解铣磨加工的整个操作过程3. 了解铣磨机的工作原理和操作方法4. 了解被加工零件的尺寸及技术要求5. 了解铣磨零件的检验方法二. 试验内容1. 看懂光学零件粗磨工艺图纸2. .铣磨原理3. 铣磨公式si na=DD M2( R+r)R=M2si na±r4. 机床构造5. 疵病分析中心调整误差的影响中心调整量的转变直接影响半径误差。 存在中心调整误差值时，曲率半径产生dR 的误差，并且dR 随的增大而增大。不管是外凸包，还是内凸包，无论是凸球面，还是凹球面均如此第 4 页 共 17 页外凸包和内凸包a 磨轮未到工件中心，外凸包( b 磨轮超过工件中心，内凸包 c 磨轮位于工件中心。6. 铣磨夹具第 5 页 共 17 页三. 试验方法1. 看懂光学零件工艺图纸外径，曲率半径，中心厚度及其公差2. .铣磨原理依据铣磨公式埋解铣磨原理3. 砂轮参数砂轮外径，粒度，浓度，硬度4. 机床构造磨头，工件轴，角度调整机构，冷却系统，电气掌握系统5. 冷却方式内喷，外喷，冷却液，位置调整，喷速调整，效果分析6. 操作步骤装夹具，磨头位置，角度调整，中心调整，开机，工件转速调整，进刀速度调整，进刀位置调整，安装及夹紧工件，试磨，分析，调整角度调整，中心调整，再试磨 直至合格7. 质量检验曲率半径，厚度，外表粗糙度，疵病分析8. 总结:四.留意事项:遵守工厂纪律.听从指导教师安排.不得在车间内喧哗.认真观看，理解操作过程五.要求:写出所给透镜的加工过程，.并对质量进展分析.第 6 页 共 17 页一。试验目的:实训二、光学零件的精磨加工1. 把握研磨的根本原理.2. 了解镜片上盘过程。3. 了解精磨加工的整个操作过程4. 了解轴机的工作原理和操作方法5. 了解被加工零件的尺寸及技术要求6. 了解零件精磨后的检验方法二。试验内容1 看懂光学零件精磨工艺图纸2.精磨原理精磨的目的保证工件到达抛光前所需要的面形精度，尺寸精度和外表粗糙度。精磨的方法分为散粒磨料精磨和金刚石精磨。前者称为古典法精磨，又称自由研磨，后者称为高速精磨。3 镜盘参数4 机床构造5 加砂方式第 7 页 共 17 页6 操作步骤7 光圈掌握如何在精磨中保持精磨摸外表曲率半径的稳定一精磨模与镜盘的相对尺寸精磨模与镜盘的相对尺寸是指其直径比平模或大曲率半径的球模或矢高比球模。在散粒磨料精磨中，不管是镜盘还是磨盘但凡位于上面的总要比下面的尺寸为小这是由于上模要摇摆的关系假设上模与下模的尺寸一样，上模边缘的磨削时机太少上模有翘边的趋势精磨模与镜盘的相对尺寸是指其直径比平模或大曲率半径的球模或矢高比球模。在散粒磨料精磨中，不管是镜盘还是磨盘但凡位于上面的总要比下面的尺寸为小这是由于上模要摇摆的关系假设上模与下模的尺寸一样，上模边缘的磨削时机太少上模有翘边的趋势二摆辐的大小摆幅越大上模的中部与下模的边部磨削较多，所以摆幅的大小应当适宜。一般来说，对于平模，上模摇摆的直线距离约为下模直径的 0.45 0.65 范围内对于球模来说，上模摇摆的角度 2p 约为下模张角 2的 0.4 0.55 范围内三顶针的前后伸缩顶针的前后伸缩是指上模中心偏离下模中心，向着垂直于摆幅方向的位移，此位移量对于平面可取摆幅大小的 00.1 ，对于球面为 00.4四主轴转速与上模摆速之比实际上就是主轴转速与偏心轮转速之比主轴转得越快下模的边缘磨削较多， 偏心轮转得越快，上模与下模的中心局部磨得快对于平面来说，主轴转速为摆速的0.4 0.8 倍，对于球面来说为 1- 2 . 5 倍8 质量检验9 疵病分析四. 试验方法1. 看懂光学零件工艺图纸曲率半径，中心厚度及其公差2. .精磨原理依据余弦磨耗公式埋解精磨原理3. 镜盘参数镜盘外径，成盘状况，张角，中间片数4. 机床构造工件轴，摆架，摆幅摆位调整机构，电气掌握系统5. 加砂方式第 8 页 共 17 页磨料牌号，各道粒度，效果分析6. 操作步骤上盘，机床摆幅摆位调整，中心调整，开机，工件转速调整，加砂，厚度掌握，前道光圈凹凸识别，初始接触位置推断，两道精磨间的匹配。7. 质量检验光圈凹凸，厚度，外表粗糙度，疵病分析8. 总结:四.留意事项:遵守工厂纪律.听从指导教师安排.不得在车间内喧哗.认真观看，理解操作过程五.要求:写出所给透镜的加工过程，.并对质量进展分析.第 9 页 共 17 页一。试验目的:实训三、光学零件的光圈识别1. 把握光学样板检验的根本原理.2. 了解光学样板的种类及适用范围。3. 把握光圈识别的根本技能4. 了解通过光圈分析工艺问题的方法二。试验内容1 样板检验原理当光学零件的被检外表和样板的工作外表参考外表相接触时，由于两者的面形不全都，产生肯定的空气隙，当波长为入的光射到空气隙上， 便形成等厚干预条纹，从等厚于涉知道相邻两亮条纹之间空气隙厚度差近似为 /2 ，即通常所说的一个干预条纹光圈相当于空气隙厚度变化为 /2，因此，光圈数为 N部位所对应的空气隙厚度变化为 N · /2所以，光学零件的面形精度可以通过垂直位置观看到的千涉条纹的救量，外形、颜色及其变化来确定光学零件面形精度的三项内容一被检光学外表的曲率半径相对于参考光学外表曲率半径的偏差，称为曲率半径偏差，以 N 表示这种偏差产生肯定数量的光圈。二被检光学外表在相互垂直方向上的曲率半径相对参考光学外表曲率半径的偏差不相等，称为象散偏差，以 1N 表示这种偏差在相互垂直方向上的干预条纹数量不等。三被检光学外表的局部区域相对于参考光学外表的偏差，称为局部偏差，以 2N 表示这种偏差在任一方向上产生局部不规章的干预条坟 2.光学样板的分类及级别3 光学样板的使用方法4 高圈和低圈的识别方法第 10 页 共 17 页a 周边加压法低光圈当空气隙减小时条纹从边缘向中心移动， 高光圈当空气隙减小时条纹从中心向边缘移动 b 色序法当光圈数 N > 1,白光照明时：低光圈 从中心到边缘光圈的颜色序列为”蓝，红、黄” 高光圈 从中心到边缘光圈的颇色序列为”黄，红、蓝” c 、一侧加压法当光圈数 N 1低光圈 条纹弯曲的凹向背着加压点 A ,高光圈条纹弯曲的凹向朝着加压点 A ,5 不规章光圈的识别6 局部误差的分析7 光圈误差缘由分析五. 试验方法1. 看懂光学零件工艺图纸光圈数，光圈局部误差2. 光学样板的选用：样板外径与工件外径应一样或相近。3. 光学样板的使用方法样板与工件不能相互搓动，只能轻轻放上，垂直施压4. 高圈和低圈的识别方法加压法：在四周加压，光圈往里收缩为低圈，反之高高圈。色序法：红光与黄光次序。红光在里为低圈，反之为高圈5. 不规章光圈的识别与分析依据具体状况分析6. 不规章光圈的识别与分析与教师和工艺专家共同争论、分析第 11 页 共 17 页7. 总结:四.留意事项:遵守工厂纪律.听从指导教师安排.不得在车间内喧哗.认真观看，理解操作过程五.要求:写出所给透镜光圈状况，.并对质量进展分析. 附： 国家标准样板标准光圈第 12 页 共 17 页第 13 页 共 17 页第 14 页 共 17 页第 15 页 共 17 页一。试验目的:实训四、光学零件的抛光工艺1. 把握抛光的根本原理.2. 了解镜片抛光过程。3. 了解抛光加工的整个操作过程4. 了解光圈掌握原理和操作方法5. 了解被加工零件的尺寸及技术要求6. 了解零件抛光后的检验方法二。试验内容1 看懂光学零件完工图纸2.抛光原理光学零件的抛光是获得光学外表最主要的工序。其目的： 一是去除精磨的破坏层，到达规定的外表疵病要求，二是精修面形，到达图纸耍求的光圈和局部光圈，最终形成透亮规章的外表。古典法抛光是一种历史悠久的光学抛光方法，它是在研磨一抛光机上，承受抛光柏油制成的成型工具和散粒抛光剂来加工精磨后的光学零件3 镜盘参数抛光模由抛光模层和抛光模基体构成抛光模层直接与被抛光零件外表严密接触，除承载抛光粉颗粒外，还参与抛光过程的物理化学作用古典法抛光的抛光模层材料是抛光柏油对于球面抛光模由于球面零件抛光后要求低光圈，所以球面抛光模的面形应与其相适应在计算抛光模基体的曲率半径 Rpjt 时抛光模的曲率半径取球面零件的曲率半径 R ，但符号相反4 机床构造5 加抛光液方式6 操作步骤玻璃的抛光过程根本上分为两个阶段： 第一阶段去除凹凸层其次阶段去除裂纹层第一阶段开头时，抛光模与工件外表的凹凸层峰点接触，使被抛光的玻璃外表受到相当大的单位压力，同时凹凸层为抛光液充分附着在整个外表供给了良好条件，因此，抛光作用格外明显随着抛光过程的连续，抛光模与工件接触面积增大抛光液附着程度降低，单位压力减小，从而使抛光过程变得缓慢当抛光进入其次阶段，抛光面到达裂纹层时，整个玻璃外表与抛光模完全接触，抛光过程趋于稳定、缓慢，这时抛光模开头钝化，抛光再连续，钝化越加剧，抛光效率进一步下降抛光模的钝化程度取决子抛光过程的持续时间，由于抛光必需抛到裂纹层以下，所以持续时间直接由裂纹层深度打算从这个意义上讲，精磨后外表应具有较小的裂纹层深度，以利于抛光7 光圈掌握生产中 ，由于各种工艺因素的影响，使得光学零件的面形精度超出规定的要求，抑制或消退这种现象的过程称为光圈修正,它是光学抛光中获得所要求面形精度的主要环节在光圈修正中首先要正确生疏光圈分析抛光模的特征面形材料的性能等，把握抛光过程中光圈变化的趋势，然后实行适当的措施。光圈高低的修正是使工件或镜盘中心部位相对于边缘部位多抛少抛，在古典法抛光中，从法向分力的角度考虑，改高光圈时应加重，改低光圈时应减轻。但由于抛光模在抛光中有变形，改低光圈应抛得紧些改高光圈应抛得松些改高光圈时假设压力增大，必定会便抛光模变形抛得很紧，因此改高光圈时宜轻，改低光圈时应重8 质量检验9 疵病分析六. 试验方法1. 看懂光学零件工艺图纸曲率半径，光圈数，光圈局部误差，外表疵病等级2. .抛光原理依据抛光三大机理埋解抛光3. 镜盘参数镜盘外径，成盘状况，张角，中间片数4. 机床构造工件轴，摆架，摆幅摆位调整机构，电气掌握系统5. 加抛光液方式抛光粉牌号，粒度，效果分析6. 操作步骤制作抛光模，机床摆幅摆位调整，中心调整，开机，工件转速调整，加抛光液，时间掌握，前道光圈凹凸识别，初始接触位置推断，光圈打高打低的操作。7. 质量检验光圈凹凸，外表粗糙度，疵病分析8. 总结:四.留意事项:遵守工厂纪律.听从指导教师安排.不得在车间内喧哗.认真观看，理解操作过程五.要求:写出所给透镜的加工过程，.并对质量进展分析.第 17 页 共 17 页一。试验目的:实训五透镜的磨边1. 把握磨边的根本原理.。2. 了解光学对中磨边的定中心原理。3. 了解磨边加工的整个操作过程。4. 把握透镜球心象计算方法和找象操作方法。5. 了解被加工零件的尺寸及技术要求二。试验内容 1光学定心磨边机机床构造透镜中心误差定义透镜中心误差定义为：光学外表定心顶点处的法线对基准轴的偏离定心顶点是光学外表与基准轴的交点2自准直定心仪构造自准显 微镜观看法光学原理从十字分划 A 发出的光线，由垂轴放大率为的自准显微物镜对被检透镜的光学外表曲率中心聚焦该位置称为校正点，经被检面反射回来的十字分划象称为球心反射象位于显微镜分划板上 A 处旋转夹头时，十字分划象 A 亦随之跳动假设透镜的球心偏为 a，则象 A 的跳动量 为 4a通常不是确定其值，而是看象 A在网状分划板上跳动范围假设分划板的分划值为 b ，则允许象 A 的跳动格数为 m=4a /b3. 计算透镜球心象点及找象的操作步骤4. 球心象的调整第 18 页 共 17 页5. 工件移动范围及进刀量的调整三试验方法 1光学定心磨边机机床构造床身自准直定心仪工件轴及粘结铜管磨边砂轮2. 自准直定心仪构造具有中心误差的透镜粘结在夹头上，用自准直显徽镜观看透镜光 学外表曲率中心，转动夹头时，球心象有明显的跳动假设是定心完好的透镜， 则球心象不动因此，这种定心法反映出透镜光学外表曲率中心对基准轴的偏离程度 , 自准显微镜观看法定心原理如以下图所示从十字分划 A 发出的光线， 由垂轴放大率为 的自准显徽物镜对被检透镜的光学外表曲率中心聚焦该位置称为校正点，经被检面反射回来的十字分划象称为球心反射象位于显微镜分划板上旋转夹头时，十字分划象亦随之转动假设透镜的球心偏为 a ， 则其象 A的跳动量为 4a .通常不是测定其值，而是看象 A在网状分划板上跳动范围假设分划板的分划值为 b ，则允许象 A 的跳动格数为4 am =bb 取决于可换物镜与固定物镜焦距之比第 19 页 共 17 页b 为分划板网格的间距。3. 计算透镜球心象点及找象的操作步骤找象原理：将自准显微镜可换物镜的物方焦点对准透镜曲率半径的球心。对于外外表，可直接找到球心；对于粘贴外表的球心，由于经过外外表的折射，球心象点需要经过科教片。计算公式为：1 = 1 - n +nl ”R2式中各变量意义如以下图：R- d1第 20 页 共 17 页R1,R2 的符号规章：以球面顶点为坐标原点，球心在左为负；球心在右为正。4. 球心象跳动的调整假设球心象跳动超过允许范围，就需要调整。方法是：加热铜管，使粘结胶软化；轻轻移动镜片，使跳动的象朝跳动象的中心移动。减小跳动范围。重复数次，便可到达要求。5. 工件移动范围及进刀量的调整.磨边过程中，工件轴必需往复运动，以防将砂轮磨出凹槽。运动范围以不超出砂轮宽度为限。进刀时，依据余量，彩手动进刀。四.留意事项:遵守工厂纪律.听从指导教师安排.不得在车间内喧哗.认真观看，理解操作过程五.要求:写出所给透镜的加工过程，.并对质量进展分析.第 21 页 共 17 页