光学工艺实习报告

光

学

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艺

实

习

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光学工艺实习报告

1、引言;

学习光电这个专业已经三年了，关于光电的实际应用我们也只是纸上谈兵，更因为我们又是工科学生，所以光电实践是必要的。在这个学期末，学校为我们提供了三个礼拜的实习，期间有在校内的实践，也有校外的参观实习。虽然时间比较短，但我还是学到了不少，写成报告形式，算是对这次实习结果的一个总结。

2、实习目的

前言已经说过，我们是工科学生，能够学以致用是我们必须习得的技能。这次实习的主要目的是为了让我们实地了解本专业的发展前景，学会把自己所学的基本理论知识运用到实际当中去，更是培养我们脚踏实地，勿好高骛远的科研精神，培养我们艰苦创业精神和社会责任感，形成热爱专业、热爱劳动的良好品德。

3、实习内容

①平面镜的铣磨、精磨以及抛光：

铣磨就是对切好的透镜片进行镜面粗磨。粗磨，是将快料或塑料毛坯加工成一定几何形状、尺寸精度和表面粗糙度的工序。粗磨的方式，根据生产批量和加工条件的不同，可以选择散粒磨料手工操作：也可以采用固着的金刚石磨具，在铣磨机上进行自动或半自动的机械加工。平面铣磨加工的目的，是获得具有一定平面度或平行度要求的平面零件。

精磨的目的是保证工件达到抛光前所需要的面型精度、尺寸精度和表面粗糙度。因此精磨的质量对抛光的影响是非常重要的。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，又称自由精磨，后者称为高速精磨。

用金刚石磨片进行研磨石，其磨削速度收玻璃去除形式的影响较大。破碎去除是，磨削速度大致与金刚石磨片磨耗度成对应关系。但在切削去除时，磨削速度变小，他们之间不存在对应关系。

玻璃的去除形式的差异与玻璃本身的性质、金刚石的自锐性和金刚石的磨耗量有关。自锐性与结合剂的机械性质和玻璃的切削碎屑的修整作用有关，当玻璃被破碎去除时，玻璃的切削碎屑对磨具的修整效果较明显，其大小与切削碎屑的颗粒尺寸有关。玻璃被切削去除时，玻璃切削碎屑的修整作用几乎看不出来。

抛光的目的：消除精磨的破坏层，达到规定的表面要求：精修面形，达到图纸要求的光圈数N和局部误差：为后续特种工艺创造条件。

②透镜的铣磨、精磨及抛光、镀膜。

透镜的加工流程：

铣磨就是对切割好的透镜片进行镜面粗磨（两面都要磨）。透镜的铣磨到什么程度没有什么标准可参照，只要把透镜磨的光滑即可，应为在后续的工作中还要对其进行磨制。

精磨和抛光都相当于磨制，只是对透镜表面的进一步细磨，磨制的要求提高了而已。在这两个过程中，磨制的时间都要延长。为了满足光学仪器成像的要求，必须保证光学系统光轴的一致性。在仪器的装校中，通常是靠透镜的外圆定位，但外圆定位只能保证各透镜几何轴的共轴性，但不能保证光轴的一致性。如果要达到靠外圆定位来实现光轴的共轴性，那么，透镜在装配前必须进行定心磨边，以消除或减小透镜的中心偏差。

高速精磨，在国外是六十年代发展起来的新工艺，国内已有十余年的发展历史。金刚石精磨因其具有一次系列优点，从而导致了金刚石加工的迅速和普遍应用。这不仅改变了光学加工的落后状况，大幅度提高了劳动生产率，而且为光学加工的自动化和流水加工提供了有利条件。

实习过程中了解到，粗磨主要目的是去除毛坯余量，粗磨方式有散粒和金刚石磨料研磨，我们所观察的主要是使用金刚石磨料粗磨，磨料根据来源不同分为天然磨料的和人造磨料，所使用的模具主要材料为金刚石，还有过渡层和基体组成，粗磨液（也叫冷却液）作用是冷却玻璃表面，冲走碎屑，同时对玻璃碎屑起沉淀作用。，冷却液分为水溶性的，乳酸性的和油性的，加入三乙醇胺是为了提高研磨效率。在粗磨的过程中，力度和磨料的选择直接影响到工件的表面粗糙度。

精磨的实习，我们主要学习了精磨和抛光的工序，精磨的主要目的是使加工工件达到抛光所要求的尺寸，表面粗糙度以及其他相关要求。精磨金刚石模具与工件采用面面接触方式研磨，具体为若精磨工件凹面，则模具选择为凸形，反之选择为凹形。对与抛光，其主要目的是去除精磨的破坏层，精修工件已达到相应的光洁度等要求，从相应的资料上了解到光学玻璃的抛光，经历了从古典抛光到高速抛光的发展过程。与此相适应的抛光材料也经历了由天然高分子材料到混合抛光材料及合成高分子材料的发展过程在实习工组中我们观察到，一台精磨机装配两种磨具，它们根据金刚石丸片的密度不同加以区分，密度越小工件所受摩擦力越大，他们所使用的机器中装配的是W14和W7两种不同金刚石丸片密度的磨具，改研磨机可以控制其转速，研磨时间以及压力PIN等，它们对应的由所要求的光学镜片的中心尺寸厚度、曲率半径、光圈数等技术要求来决定的。

在具体精磨加工方面，其操作有：

将休整好的精磨磨具上紧在机床的主轴上，将加工的零件放在相应的夹具内，与精磨模相贴，调整机床摆幅，启动机床对零件第一面进行精磨加工，重复上述步骤，对零件进行第二面精磨加工。

高速精磨的工艺因素大致包括以下几个方面:

(1)机床：主轴转速、压力和摆幅等;

(2)磨具：精磨片的粒度、浓度、结合剂的种类、磨片排列方式、磨盘相对镜盘的尺寸和

位置等；

(3)冷却液：种类、性能、流量和温度等;

(4)玻璃：品种、工件原始表面粗糙度和加工时间等；

上述工艺因素对精磨的影响，包括以下技术指标。

（1）磨削速率或磨削能力，用单位时间内磨去玻璃的重量或体积表示；

（2）精磨后的表面粗糙度，主要指玻璃表面凹凸层的深度，即磨砂面的粗细；

（3）磨具的寿命。一般用磨耗比表示，即以单位重量的金刚石可以磨去多少重量的玻璃表示；

（4）金刚石磨片的钝化情况。

抛光的目的：消除精磨的破坏层，达到规定的表面要求：精修面形，达到图纸要求的光圈数N和局部误差：为后续特种工艺创造条件。

抛光剂（研磨粉）的影响：

研磨粉对不同类型的光学材料，或光学材料相同但表面质量要求不同的光学零件有着不同的影响。

研磨粉的不同制法和不同的工艺处理，以及它的物理心能，对研磨效率有很大的影响，不同制法的氧化铁其结晶结构不同，其研磨能力不同；不同制法的氧化铈，其研磨效率不同，相同制法而得的研磨粉，经过烧制工艺处理后，其研磨能力比未经过烧制工艺处理的高。

研磨粉颗粒的硬度应与玻璃的硬度、研磨皮的硬度、严密压力等相适应。硬度太大会在玻璃表面产生擦痕，硬度太低会降低研磨效率。

（1）研磨液的浓度

对于氧化铁研磨液，采用氧化铁与水的重量之比为1:3—1:4.

对于氧化铈研磨液，采用氧化铈与水的重量之比为1:5.

研磨液的浓度与理想值不符，将导致研磨效率降低。

当浓度过高时，研磨效率反而降低因为水量不足，导致热量难以散发。过多的研磨粉堆积在玻璃表面上，研磨压力不能有效地发挥作用。

当浓度过低时，则表面温度下降，同时减小切削作用。

（2）研磨液的供给量

在一定工艺条件下，使研磨速率最高所需的研磨液用量，为研磨液的适中量。研磨时保持适中的研磨液供给量。

研磨液供给量太小，不利于机械磨削和散热；研磨液供给量过大时，则表面温度下降，不利于化学作用，同时使吻合度变差。

各种光学玻璃因为其使用目的和环境的不同，对工艺的要求和光线的通透等也就不相同，镀膜这道工序就是为了满足这些要求而对光线光路等做出相应的调整。

光学零件的真空镀膜工艺

增透膜

作用：

光在薄膜中产生相消干涉，使反射光减小，故又称减反射膜

增透膜的原理：

当光线从空气进入玻璃或从玻璃进入空气时，垂直入射的情况下反射率为：

反射膜：

1、作用：

2、使指定的光线在膜层上大部分或接近全部反射出去，根据膜层材料，可可分为两类：

金属反射镜和电介质反射镜。

3、反射膜的原理

金属反射镜：对较宽光谱的反射率，镀层工艺简单。但由于金属本身具有较大的吸收而使反射率受到牵制。

电介质反射膜：如果在玻璃表面镀一层光学厚度为1/4λ的电介质膜，其折射率为n1,则对垂直入射的反射率显然有：n1

真空镀膜原理：

利用真空条件下加热金属或介质材料，在一定温度下，发生汽化，即被加热的金属或介质的分子从本体逸出而形成蒸汽，以直线形式向四面八方辐射。如果在一定距离放

置待镀零件，蒸发分子撞击而凝聚在待镀零件上，相成我们所需要的均匀薄膜。

真空镀膜的优点：

减少大气对膜层的污染和化学作用；加大被镀材料汽化分子的平均自由路程；真空度高，达到饱和蒸汽压的温度低，材料容易蒸发。饱和蒸汽压是指一定温度下，物体表面

逸出的气体分子和从空间回到物体表面的分子数相等时的蒸汽压力。显然，外界压强越低，就越容易蒸发。

镀膜要求较高，基本原理是通过电子枪发射出来的电子在磁场的作用下受洛仑兹力作用而打在膜料上使膜料蒸发较均匀的粘附在玻璃镜片上，然后烘烤镜片使膜料粘固。

镀膜后的镜片通过封光光光度计来检查其光谱曲线来计算其反射率、透射率等是否达到技术要求。

在这种镀膜方式下，由于边缘线速度与中心线速度是不相同的，温度也并非出处相同，所以不能保证光学表面镀膜的均匀，边缘和中心必然存在一定的偏差，技术人员介绍说边缘部分和中心部分镀膜虚边应控制在1/3以内，其他解决方法有用行星夹模法，运用自转和公转相结合的方法使镀膜均匀。

镀膜机工作时要求真空环境，真空等级分为初真空，低真空，高真空，极高真空，超高真空，一般要求工作环境为高真空,所处气压为10－3～10－5Pa。

镀膜后的检验方法主要有判别颜色，观察器件的表面光洁度，测试所镀膜层的牢固度（使用擦拭法）。

参观实习：

西安卫星测控中心参观实习：

2011-7-1由学校组织去西安卫星测控中心参观学习卫星的发射控制中心，东方红一号仿真模型，及某一返回式卫星壳体，及各卫星运载火箭模型。了解了渭南站功能作用。也对祖国卫星实业的发展和其他各站点有了一定的了解。

4、总结：

本次光学工艺实习，了解具体的加工工艺流程，让所学专业知识与具体实践得到了有机的结合，既是对我们专业知识的巩固同时也是对我们动手能力的培养，在具体实习过程中了解了生产车间的相关规章制度，体会了科学技术带给产业的重大变革，对以后的工作实践有很大的帮助，感觉实习效果很好。希望以后多得到类似的锻炼机会。同时我深刻了解到工作中和睦相处，保持良好的关系是重要的，做事要学会做人，要明白做人的道理，如何做人是现代社会的做人的一个基本问题，培养技术能力强、素质高的技能人才，将在社会上起到重要作用，因此，对人才的培养应当面向实际、面向社会、面向国际，光电信息工程是一门操作性、实践性非常强的行业，理论与实践相结合是比较可行的，定期安排学生实习，让学生更好的消化所学的，避免毕业后的眼高手低现象，向社会输送这方面合格、优秀的素质的光电人才。参观实习受制于时间的限制，我们更多的是对设备的感性认识，很多的东西都来不及深入观看和细想，但是在这次的生产实习的过程中，通过参观、访问、学习和讨论等多种方式，了解了关于光电技术的发展和光电技术的应用的等方面的知识，将所学的知识和社会生活生产的实际相结合，对光电有了进一步的认识，同时对深入学习领域的知识有了更多的了解和准备。