光学零件加工(总)
光学模具加工要求
光学模具加工要求光学模具加工就是做那些用来造光学零件（比如透镜、棱镜、反射镜等）的模具，这些模具得做得超级精细，因为它们直接决定了最后做出来的光学零件有多“牛”。
以下几点就是做好光学模具加工的关键要求：形状要准得没话说：模具的每个曲面、弧度、厚度啥的，都得精确到微米甚至纳米级别，就像用尺子量头发丝那么精细。
这就需要用到高级数控机床、精密测量工具，还有电脑辅助设计和制作技术来帮忙。
表面要滑得像镜面：模具表面得像镜面一样光滑，粗糙度得是纳米级的，比头发丝还细得多。
这样才能让做出来的光学零件表面平滑，光线透过时不会乱七八糟地散开，还能保证很高的透明度。
这就得用到精细抛光技术和超级精密的打磨设备，再加上一些特制的抛光材料。
选材要讲究：做模具的材料得是“纯净版”，杂质少，热稳定性好，硬度高，耐腐蚀，跟做光学零件的材料“合得来”。
常见的有单晶硅、石英、蓝宝石、氧化锆陶瓷这些“贵族”材料。
热处理和去应力要到位：模具加工完后，得经过精心的热处理（比如退火、回火），保证尺寸稳定，不因内应力而变形。
还要用激光或者超声波给模具“按摩”，去掉加工过程中留下的应力。
检查要严，控制要细：从头到尾，每一步都要用高精度的测量仪器仔细检查模具的形状、大小、表面粗不粗糙等重要指标，确保一切按设计要求来。
而且，整个加工过程要有严格的质量管理体系，每个环节都不能马虎。
环境得干净得不得了：模具加工要在非常干净的地方进行，不能有灰尘、油污、小金属屑这些“捣乱分子”污染模具表面，影响光学零件质量。
所以，设备、工具、工作台要常清洁，操作人员也要遵守严格的清洁规定，最好是在专门的无尘室或洁净工作台上干活。
定制专用“帮手”：为了在加工、检测和使用模具时，能准确定位、牢固固定，通常会定制专用的夹具和工具。
这些“帮手”得精度高、重复定位准、又不能刮伤模具表面。
总结一下，光学模具加工就是个“精益求精”的活儿，需要极高的精度、超光滑表面、挑最好的材料、精准热处理、严格检查控制、极度清洁的工作环境，以及定制的专业辅助工具，目的就是为了做出满足高端光学应用需求的优质光学零件。
光学零件制造工艺学
光学零件制造工艺学光学零件制造工艺学是研究光学元件制造的一门学科，主要涉及到光学元件的设计、加工、装配和检测等方面。
光学零件制造工艺学的发展与应用对于光学仪器的性能和质量有着重要的影响。
光学零件制造工艺学的首要任务是制定合理的工艺流程。
工艺流程是指按照一定的工艺规范和要求，将光学元件从原材料到最终成品的制造过程中的各个环节有机地衔接起来的一种组织形式。
一个合理的工艺流程可以保证光学元件的制造过程高效、稳定和可控，从而提高产品的质量和性能。
在工艺流程中，光学元件的设计是至关重要的一环。
光学元件的设计需要考虑到光学性能、机械性能和工艺性能等方面的要求。
光学性能包括透过率、反射率、折射率等，机械性能包括强度、刚度、稳定性等，工艺性能包括加工难度、装配难度等。
光学元件的设计需要通过光学软件进行模拟和优化，以确保设计的合理性和可行性。
光学零件的加工是制造工艺学的核心内容之一。
光学元件的加工需要使用高精度的加工设备和工艺技术。
常见的光学元件加工方法包括切割、研磨、抛光、镀膜等。
切割是将大块光学材料切割成所需形状和尺寸的小块，研磨是通过磨料对光学元件表面进行加工，抛光是在研磨的基础上进一步提高光学元件的表面质量，镀膜是在光学元件表面镀上一层具有特定光学性能的薄膜。
这些加工方法需要经验丰富的技术人员进行操作，并且需要严格的工艺控制和质量检测。
光学零件的装配是制造工艺学的另一个重要方面。
光学元件的装配需要将不同的光学元件按照设计要求进行组合，形成一个完整的光学系统。
装配过程中需要注意光学元件的定位、对准和固定，以保证光学系统的性能和稳定性。
装配过程中还需要进行调试和校准，以确保光学系统的性能达到设计要求。
光学零件制造工艺学的最后一个环节是检测和测试。
光学元件的检测和测试是为了验证制造过程的可行性和产品的质量。
常见的检测和测试方法包括光学显微镜观察、干涉检测、光谱分析等。
这些方法可以用来检测光学元件的表面形貌、光学性能和机械性能等。
光学零件加工流程
光学零件加工流程光学零件加工是光学工程领域中非常重要的一环，它涉及到光学元器件的制造与加工。
本文将介绍光学零件加工的流程，并详细阐述每个环节的操作步骤。
一、零件设计与制作在光学零件加工流程中，首先需要进行零件的设计与制作。
设计师根据实际需要，使用CAD或其他相关软件进行光学元器件的三维建模。
在设计过程中，需要考虑到光学元器件的材料、形状、尺寸等因素，并确保其满足光学性能要求。
设计完成后，可以通过3D打印或数控机床等设备进行零件制作。
二、加工前准备在进行光学零件加工之前，需要进行加工前的准备工作。
首先是对加工设备进行检查和维护，确保设备能够正常运行。
其次是准备加工用的原材料，这些原材料通常是具有良好光学性能的材料，如光学玻璃、光学塑料等。
此外，还需要准备好加工过程中所需的工具、夹具等。
三、加工工艺选择光学零件加工有多种不同的工艺可供选择，根据具体的零件要求和加工难度，选择合适的加工工艺。
常见的光学零件加工工艺包括：切削加工、抛光加工、激光加工等。
对于形状复杂的光学零件，通常采用数控机床进行精密加工。
四、加工操作步骤1. 切削加工：首先，将加工原材料固定在夹具上，然后根据设计要求，使用切削工具对原材料进行加工。
切削加工可以通过车削、铣削、钻削等方式进行。
2. 抛光加工：在切削加工完成后，需要进行抛光加工，以提高光学零件的表面质量。
抛光加工可以通过机械抛光、化学抛光等方式进行。
抛光加工的目的是去除表面的瑕疵，使光学零件表面更加光滑。
3. 激光加工：对于一些特殊要求的光学零件，可以采用激光加工技术进行加工。
激光加工具有高精度、非接触等优点，能够实现对光学零件的高精度加工。
五、质量检验与调整在光学零件加工完成后，需要进行质量检验与调整。
质量检验包括对光学零件的尺寸、形状、表面质量等进行检查，以确保其符合设计要求。
如果发现问题，需要进行调整或重新加工，直到达到要求为止。
六、光学零件的组装与测试光学零件加工完成后，还需要进行组装与测试。
光学零件加工流程综述(完整版)
镀膜材料包括金属、介质等，根据不同的光学要求选择不同的镀膜 材料。
镀膜工艺
镀膜工艺包括真空蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积等，以达到不 同的光学要求。
切割技术
1 2
切割技术
通过切割将光学零件加工成所需的形状和尺寸。
切割工具
切割工具包括金刚石刀具、线切割等，根据不同 的材料和要求选择不同的切割工具。
光学元件的污染问题与对策
污染问题
在光学零件加工过程中，由于空气中悬 浮颗粒、油雾、手汗等原因，可能导致 光学元件的污染，如表面污渍、颗粒附 着等，这些问题会影响光学元件的光学 性能和寿命。
VS
对策
为了减小污染，加工车间应保持清洁和干 燥，定期进行空气净化处理；操作人员应 穿戴干净的工作服和手套，避免直接接触 光学元件；在加工完成后，应及时对光学 元件进行清洗和保护，避免污染和损伤。 同时，可以采用一些表面处理技术来提高 光学元件的抗污染能力，如镀膜、涂层等 。
光学零件加工流程综述（完整版
contents
目录
• 光学零件简介 • 光学零件加工流程 • 光学零件加工技术 • 光学零件加工中的问题与对策 • 光学零件加工的未来发展 • 结论
01 光学零件简介
光学零件的定义与分类
定义
光学零件是指利用光的折射、反射、 干涉等原理制成的各种元件，如透镜、 棱镜、反射镜等。
06 结论
总结
01
本文对光学零件加工流程进行了全面综述，详细介绍了光学零 件的种类、加工原理、工艺流程和关键技术。
02
通过分析不同类型的光学零件加工流程，总结了各流程的特点
和适用范围，为实际生产提供了指导。
针对现有加工技术的不足，提出了改进和优化的方向，为未来
光学零件的加工 - 光学塑料注射成型法
光学塑料非球面系统设计的特点
• 在消色差方面，由于 光学塑料的折射率比 较低，差别也不大， 阿贝数也还有一些差 别；
• 设计规则：①光学零 件的中心厚度与边缘 厚度要尽可能接近
②长而薄的零件，考虑 由于重力造成的变形
③零件的实际直径应大 于有效孔径等
质量很好的模压零件
这5种形状不能获得理想的形状
➢ 压力 塑化压力、注射压力
➢时间（成型周期） 充模时间、保压时间
工艺参数对零件几何尺寸、残 余应力和收缩率的影响
• 注塑工艺参数，特别是模芯温度和模腔 压力，对零件的几何尺寸、残余应力和 收缩率有很大影响
举例：注塑PMMA材料
• 聚甲基丙烯酸甲酯 （Polymethylmethacrylate， 简称PMMA，英文 Acrylic），又称做压克 力或有机玻璃，在香港 多称做阿加力胶，具有 高透明度，低价格，易 于机械加工等优点，是 平常经常使用的玻璃替 代材料。
制作人：张妙妙，鲁洋
课题认知
• 光学塑料注射成型法是将经过加热成为流 体的定量的光学塑料注射到不锈钢模具中， 在加热加压条件下成型，后经冷却固化后， 打开模具便可获得所需要的光学塑料零件 的一种非球面光学塑料透镜加工技术；
• 注射成型又叫注塑，它是光学塑料成型技 术的其中一种，其它还有铸造成型、压制 成型等技术，而光学塑料成型技术是当前 制造塑料非球面光学零件的先进技术；
工艺流程图
依零件 图选择
原材 料预塑Βιβλιοθήκη 原材料处理化
注射
模塑
ＯＫ
包装
外观
清
（流水 下道）
检验
洗
NG
NG
检验面 ＯＫ 型精度、
鉴别率、 面形误 差
光学零件加工
武汉职业技术学院实训报告平凸透镜的加工及检测系、专业：电信学院光电系班级：光电10302班实训人：胡荣华指导教师：吴晓红彭卫国2011年10月17日摘要此次实训的项目是光学零件的加工，主要是球面零件的加工，此外还有平行平板机棱镜的加工。
球面零件的加工主要为粗磨下料、精磨抛光、镀膜，粗磨下料的工艺较为传统，但对手法也有一定的要求。
再就是精磨抛光，此部分主要看的是加工者的手法，手法直接影响到后面的定心以及镜片的好坏。
最后就是镀膜，镀膜的作用有很多，我们的实训中的镀膜主要是为了起到一种保护镜片的作用。
棱镜及平行平板的加工同样是对手法的考验。
本次实训中小组中的成员基本能够完成自己的镜片加工，其中存在的主要的问题在于球面镜的精磨抛光、粗磨下料部分。
粗磨下料部分主要在开球面环节，精磨抛光则主要是细磨手法不对等。
此类问题在后来的定心磨边的环节中都得到了充分的验证。
本报告的主要目标是：简述透镜的加工过程，分析加工过程中出现的问题，及此类问题的改进方法。
对比得出传统和现代加工的不同特点了解光学零件的镀膜过程、熟悉镀膜机的使用及其各项性能。
回顾整个实训过程中存在的操作方面的不足之处，进一步加深对整个零件加工环节的了解，加深自己对各个环节的印象。
关键词：球面零件加工环节加工手法主要内容1.1概述光学玻璃的加工分为传统加工和现代加工，我们的实训中主要是传统加工方法。
主要的加工零件为平凸透镜，它的主要操作流程是；粗磨下料、精磨抛光、定心磨边、镀膜等。
这次实训的内容还包括平行平板棱镜的加工，检验等。
1.2加工的特点传统加工的特点是加工出来的零件的精度高，质量好，因为它所使用的主要是手工为主，因此对操作人员的手法的要求很严格。
此类加工适用于少量、高精度的加工需求。
1.3加工生产流程1.4粗磨下料 1、切割：选取材料并把毛坯玻璃放入玻璃切割机(1-1图)里面。
2、去除直角:把切割好的毛坯玻璃按尺寸在简易切割机上切割，再把切割好的矩形的四个直角用简易切割机把四个直角切掉。
光学冷加工
实验二十五放大镜的制作第一章光学零件制造工艺一般知识1.1 光学零件制造工艺的特点及一般过程制作光学零件的常见材料有三大类，即光学玻璃、光学晶体和光学塑料，其中以光学玻璃，特别是无色光学玻璃的使用量最大。
虽然光学零件的加工按行业划分归入机械加工一类，但由于加工对象的材料性质和加工精度要求显著地不同于金属材料，因而加工工艺上也完全不同于金属工艺而具有特殊性。
1.1.1 光学零件的加工精度及其表示光学零件属于高精度零件。
平面零件的加工精度主要有角度和平面面形；球面零件的加工精度要求主要有曲率半径和球面面形。
高精度棱镜的角误差要求达到秒级。
高精度平面面形精度可达到几十分之一到几百分之一波长。
平面零件的平面性和球面零件的球面性统一称为面形要求。
光学车间一般用干涉法计量，用样板叠合观察等厚干涉条纹（俗称看光圈）。
表示面形误差的光圈数符号是N，不规则性（或称局部误差）符号是△N。
除面形精度外，光学零件表面还要有粗糙度要求。
光学加工中各工序的表面粗糙度如表6-1所示。
光学零件抛光表面粗糙度用微观不平十点高度表示为R2=0.025um，用轮廓算术平均偏差表示为R2=0.025um，用符号表示则为0.008，在此基础上，还有表面疵病要求，即对表面亮丝、擦痕、麻点的限制。
1.1.2 光学零件加工的一般工艺过程及特点光学零件加工的工艺过程随加工方式不同而异。
光学零件的加工方式主要有两类：传统（古典）加工工艺和机械化加工工艺，这里我们只介绍传统加工工艺。
传统工艺的特点主要有：（1）使用散粒磨料及通用机床，以轮廓成形法对光学玻璃进行研磨加工。
操作中以松香柏油粘结胶为主进行粘结上盘。
先用金刚砂对零件进行粗磨与精磨，然后使用松香柏油抛光模与抛光粉（主要是氧化铈）对零件进行抛光加工。
影响工艺的因素多而易变，加工精度可变性也大，通常是几个波长数量级。
高精度者可达几百分之一波长数量级。
（2）手工操作量大，工序多，操作人员技术要求高。
光学零件基本加工工艺规程设计
光学零件基本加工工艺规程设计一、材料选择在设计光学零件基本加工工艺规程之前，首先需要根据光学零件的要求和使用环境选择合适的材料。
一般情况下，光学零件常用的材料包括玻璃、晶体和塑料等。
不同的材料有不同的特性和加工难度，在选择材料时需要考虑光学性能、物理性能和耐久性等因素，并权衡其加工难度和成本等因素。
二、加工流程规划1.光学零件的加工主要分为粗加工和精加工两个阶段。
粗加工阶段主要是通过切削、研磨和抛光等工艺对原材料进行形状和尺寸的加工，以获得近似尺寸和粗糙度要求的加工零件。
精加工阶段主要是通过抛光、研磨和涂膜等工艺对粗加工后的零件进行微调和处理，以获得最终的光学性能和表面质量。
2.在粗加工阶段，常用的加工工艺包括切削、磨削、抛光和研磨等。
切削是指通过刀具对材料进行切削来获得所需形状和尺寸的工艺，常用的切削工具有铣刀、车刀和钻头等。
磨削是指通过磨轮对材料进行磨削来获得粗加工目标，常用的磨削工具有砂轮、磨粒和金刚石等。
抛光和研磨则是通过对材料表面进行机械处理来获得较好的表面质量，常用的工具有抛光布、研磨液和涂膜等。
3.在精加工阶段，主要采用的工艺有抛光、研磨和涂膜等。
抛光是通过抛光布和涂膏等工具对零件表面进行抛光处理，以提高表面质量和光学性能。
研磨是通过研磨片和涂膏等工具对零件进行平面研磨和修整，以达到更高的尺寸精度和表面光洁度。
涂膜是在零件表面涂覆一层光学膜以改善其光学性能和耐磨性，常用的涂膜有反射膜、透明膜和滤光膜等。
三、加工参数确定在光学零件基本加工工艺规程设计中，还需要确定加工参数，以保证加工精度和表面质量。
加工参数包括切削力、磨削速度、抛光布压力和涂膜厚度等。
这些参数的选择和调整需要根据加工材料的硬度、光学要求和设备性能等因素进行综合考虑。
一般情况下，需要通过试验和实践来不断调整和优化加工参数，以获得最佳的加工效果。
综上所述，光学零件基本加工工艺规程设计是基于光学要求和加工难度等因素来选择合适的材料、规划加工流程和确定加工参数等，以获得满足光学性能和表面质量的最终加工零件。
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②高度透明：
③高度均匀性：各点各处的光学常数和其它一些物理化学性质
一致
精品
第一章 光学材料
（二）光学玻璃的种类 按主要组成成份分： 以SiO2为主要成分的光学玻璃,称之为硅酸盐玻璃；占95% 以B2O3为主要成分的光学玻璃, 称之为硼酸盐玻璃； 以P2O5为主要成分的光学玻璃,称之为磷酸盐玻璃。 硅酸盐玻璃是制造透镜、棱镜等光学零件的主要材料。
…
精品
第一章 光学材料
精品
第一章 光学材料
3、二元体系玻璃——Na2OSiO2
化学结构式
精品
第一章 光学材料
（二）“晶子”学说 1921年 苏联 列别杰夫
内容： ①玻璃由无数“晶子”组成； ②所谓“晶子”不同于一般的“微晶”，而是带有点阵变形的
有序排列区； ③它们分散在无定形介质区； ④从晶子区到无定形区的过渡是逐步完成的，两者之间并无明
显的界限。
强调：远程无序、近程有序。 精品
第一章 光学材料
❖ § 1-2 无色光学玻璃
一、光学玻璃的组成
光学玻璃是由多种氧化物组成的，这些氧化物分为两大类： 一类氧化物是能生成玻璃网络结构的氧化物，如SiO2、B2O3、
P2O5等，属AO2、A2O3、A2O5型氧化物，称之为玻璃形成体 或玻璃网络体； 另一类氧化物，不能生成玻璃的网络体，只是插入玻璃的网 络结构中间，如Na2O、K2O、CaO、BaO、PbO等，属于 A2O、AO型氧化物，他们称之为玻璃的网络外体。
网络体； ②网络体呈现出很大的不规则性。 2、一元体系玻璃特性（一元体系玻璃结构）： 例如：SiO2 晶体：石英晶体
玻璃：熔石英玻璃 精品
第一章 光学材料
由一个硅原子和四个氧原子构成的硅氧四面体［SiO4］。
熔石英玻璃和石英晶体的结构模型如下
石英晶体
精品
熔石英玻璃
第一章 光学材料
化学结构式：
由于在熔石英玻璃结构中，只有Si－0键，且键力平衡，结 合牢固。因此，熔石英玻璃具有较高的软化温度、化学稳定 性、机械强度计最常用的光学材料； ②为满足光学设计对多种光学常数、高度均匀性、高度透明性
及化学稳定性的要求，应具有复杂的组成和严格的熔炼过程。
精品
第一章 光学材料
（一）光学玻璃与普通玻璃的区别:
①折射率：
普通玻璃的组成：SiO2+Na2O+CaO
光学玻璃的组成：成分复杂
现代光学玻璃所含元素几乎遍及化学元素周期表，每一 种光学玻璃都要由硅、磷、硼、铅、钾、钠、钡、钙、砷、 铝等多种氧化物组成。
❖ 概述
光学零件加工技术
精品
光学零件加工技术
精品
光学零件加工技术
精品
光学零件加工技术
❖ 光学零件（按形状分）
透镜：
棱镜：
精品
光学零件加工技术
平面镜：
❖ 工艺条件
❖ 特殊零件加工
形状特殊、材料特殊
精品
第一章 光学材料
❖ 一、光学材料的种类
光学玻璃：
光学晶体：
精品
KDP类型晶体
第一章 光学材料
❖ 二、物质的玻璃态
物质按结构分晶体和非晶体。 玻璃态的特点：物质内部氧化物的元素以元素的离子状态存 在，它们之间的排列是没有精规品律的，无固化点和融化点。
第一章 光学材料
玻璃态：玻璃在低温固态下仍保留了高温液态的无定形结构。 又称过冷却液体。
三、玻璃的物理特性
①各向同性：指玻璃内部沿任何方向测得的物理性能（如折射 率、热膨胀系数、硬度等）都是同值。 各向异性：沿任何方向测得的物理性能都是不同值。
精品
第一章 光学材料
2、牌号：ZF9（1～99） 其中F——种类；ZF——品种；ZF9——牌号
同一品种玻璃，它的折射率大致相同相差不多。
三、无色光学玻璃的质量指标（七项）
（一）折射率、色散系数的允差及一致性
折射率：表示光在空气中的传播速度与在玻璃中的传播
速度之比。 n=C/V （nd、nF、nc）
色散系数：不同波长的光经过折射后，出射点不同。
υd= nd-1
nF-nC
用中部色散nF-nc衡量 精品
第一章 光学材料
① nd、υd的允差（允许差值） 分 0 、 1 、 2 、 3 、 4 四类
△nd： ±5x10-4 ±7x10-4 ±10x10-4 …
…
nF-nc： ±5x10-5 ±7x10-5 ±10x10-5 …
精品
第一章 光学材料
❖ 例如：K9的成分
由 SiO2：69.13%；B2O3：10.75%；K2O：6.29%； Na2O：10.40%；As2O3：0.36%；BaO：3.07%。
➢ 加入氧化铝（Al2O3），能提高光学玻璃的化学稳定性和机 械强度；
➢ 加入氧化铅（PbO）和氧化钡（BaO），可增大光学玻璃折 射率，但化学稳定性降低；
➢ 加入氧化钠（ NaCl ），使光学玻璃化学稳定性和机械性能 变差，但可降低熔炼温度；等等。
精品
第一章 光学材料
二、无色光学玻璃的分类及命名（牌号）
大都采用拉丁字母作为品种的标志，在品种标志之后附有牌 号的标志。
1、分类划分界限：
按光学玻璃折射率和阿贝数的大小将其分为冕牌玻璃和火石 玻璃两大类。
②介稳状态：在一定条件下，物质可能处于相对稳定的状态， 但不是能量最低储存状态，叫介稳状态。
说明玻璃有像晶体转化的趋势。
精品
第一章 光学材料
③玻璃从熔融状态向固态转化是连续可逆的。
④玻璃无固化点和熔化点。
精品
第一章 光学材料
❖ 四、玻璃的结构
(一)无规则网络学说认为： 1932年 荷兰 查哈里阿生 1、内容： ①玻璃的原子、离子、或原子团之间的结合，构成一个连续的
…
例如：K9： nd=1.5163 0类K9的nd： 1.5158～1.5168
② nd、υd的一致性
同一批玻璃中要控制nd、υd的差值不能过大。
分 A 、 B 、 C 、 D 四级
△nd： ±5x10-5 ±1x10-4 ±2x10-4
…
nF-nc： ±1x10-5 ±1x10-5 ±1x10-5
例如：德国规定nd＜1.6，υd＞50为冕牌类，其余则为火石类； 日本规定nd＜1.6，υd＞55为冕牌类，其余则为火石类。
我国光学玻璃标准规定：将玻璃分为2大类，用K代表冕牌玻 璃，F代表火石玻璃。每一大类又进一步按nd及υd分为18个 品种。
精品
第一章 光学材料
❖ 冕 牌 玻 璃（8个）： 火 石 玻 璃（10个）：