光学冷加工基础知识
光学冷加工光圈的识别及光胶上盘
光学冷加工光圈的识别及光胶上盘光学冷加工光圈的识别在抛光的过程中,须用光学样板检查工件的面形精度－－光圈、因此,正确的判断光圈的高低程度及局部误差的性质,对于修改工件面形偏差就是非常重要的。
所谓高光圈,就是指样板与工件中心接触,低光圈就是指样板与工件边缘接触。
并规定:高光圈(凸)为正偏差,低光圈(凹)为负偏差。
1 高低光圈的识别(1)按压法根据手持样板按压时干涉条纹移动方向,判断光圈的高低。
低光圈:条纹从边缘向中心收缩。
高光圈:条纹从中心向边缘扩散。
(2)点压法在光圈数少的情况下,可在样板的一侧施加压力,此时的判断为:低光圈:条纹的弯曲中心与移动方向一致。
高光圈:条纹的弯曲中心与移动方向相反。
(3)色序法在白光下观察时,也可按光圈颜色的序列来识别高低光圈,但不能判断光圈数。
低光圈:从中心到边缘的颜色序列为蓝红黄高光圈:从中心到边缘的颜色序列为黄红蓝2 光圈的度量(1)当光圈数N>1时,以有效检验范围内直径方向上最多光圈数的一半来度量,根据光圈数可以确定空气隙的大小。
用汞灯绿色光作为光源,这时每道圈对应的间隙可近似认为等于0、25微米,即四道圈约为1微米。
若采用氦氖激光作为单色光源,则每一圈约为0、316微米,即三道圈近似1微米。
生产上以自然光作为光源,一般以红色光圈计数较为方便,即表面上有几道红色光圈,就为几道光圈。
(2)当光圈数N<1时,对于大曲率半径球面或平面,通常以通过直径方向上干涉条纹的弯曲量(h)相对于条纹的间距(H)的比值(N)来度量,光圈数N=h/H对于较小曲率半径的球面,一般就是按光斑的大小与颜色的差异来估算的。
在自然光的照明下,当边缘接触,其颜色为灰白色时,则可根据中间颜色按绿黄到淡黄来确定光圈数。
3 象散偏差的识别与度量被检光学表面在两个相互垂直方向上光圈数不等所产生的偏差,被称为象散偏差4 局部偏差的识别与度量被检光表面在任一方向上光圈的局部不规则的程度,称为局部偏差光胶上盘简介光胶就是利用两个抛光面紧密贴合后分子引力的作用,将零件固定在光学工具上的一种方法。
光学冷加工-光学玻璃
10.光学玻璃类型
应用特征：无色光学玻璃（呈透明无色状、应用最广泛、用量 最多）、有色光学玻璃（呈一定颜色状态）、特种光学玻璃 （红外、紫外、石英、防/耐辐射、激光玻璃 、非线性玻璃）
网络体基本成分：氧化物：硅酸盐、硼酸盐、锗酸盐、磷酸盐、 碲酸盐 非氧化物：氟化物、硫化物、硒化物
无色光学玻璃按照色散系数的大小分两大类：
光学玻璃
1.光学材料的概念
• 是指能够制造成光学零件并应用于光学系统中， 和光直接进行相互作用的物质
• 广义讲：所有的物质都和光有相互作用
• 狭义讲：应用于光学系统中对光信息进行处理 的材料
• 更简要讲：能够对光具有高透射或高反射特性 或对光信息具有改变作用的材料
如对光的振幅（光强）、相位、频率、波长（红外光 0.7~300um，可见光 380~680nm，紫外光30~380nm）、 速度 （c=2.99792458m/s）、振动态（偏光、旋光） 、传输方向、光子数
• 火石玻璃（色散大νd小于50、折射率高、质软而重、透明低 差呈淡黄色），其中按折射率不同分为9个类型（轻火石QF、 火石F、钡火石BaF、重钡火石ZBaF、重火石ZF、镧火石 LaF、重镧火石ZLaF、钛火石TiF、特种火石TF）
• 冕牌玻璃（色散小νd大于50、折射率低、质硬而轻、透明）， 其中按折射率不同分为9个类型（轻冕QK、氟冕FK、冕K、 磷冕PK、钡冕BaK、重冕ZK、镧冕LaK、特冕TK、冕火石 KF）
部溶化之前，继续加热，温度不再上升。供给热量都用于固体向
液态转化热量全部变成液态后，继续加热，温度又会上升）、 各向异性（物理性质从不同方向测定时不同）、具有最小
内能是一个稳定的结构
5.非晶态（无定形态）物质
光学冷加工基础知识
外观（接头划伤）抽检/全检（自检、巡检） 目视
砂挂的目的：
保证零件达到抛光前所需要的尺寸精度、表面粗糙度及面形 精度.
磨削工具：
砂挂皿
砂挂机器：砂挂机
主要有：下摆机、SSP、上摆机 LF机、
砂挂工程简介
砂挂方法分：
散粒磨料砂挂（细磨） 金刚石丸片砂挂（高速砂挂）
高速砂挂类型：
成型法：准球心、用成形模具加工。 特点：零件表面的形状和精度是依靠磨具的形状与精
性硬、质轻、透明度好
火石玻璃F（Pb＞3%） 折射率高（nd=1.58~1.95） 色散小 (νd=23~50)
性软、质重、带黄绿色
光学零件概述
光学偏心（C）
➢ C——中心偏差： 光轴与镜片几何轴之偏差，也常用角度表
示ε; 光轴:两轴面中心的连线称为光轴; ➢ 偏心的存在会使系统产生慧差、象散的象差
光学零件概述
光学零件按结构和工艺特点可分为： ➢ 透镜 ➢ 棱镜 ➢ 反射镜 ➢ 分划元件 ➢ 平板元件 ➢ 光楔等
光学零件概述
透镜：
由两个折射曲面或一个曲面和一 个平面所围成的透射体。
作用：改变光线在光路中的运行方向， 使光线产生会聚或发散效果
光学零件概述
按作用功能可分为:正透镜与负透镜(见后) 按表面几何形状可分为
➢ 设计时一般取： △N=(0.1～0.5)N
光学零件概述
光学表面疵病（B）标示：
➢ B—表面疵病符号，只有光学表面用，表示光学表面存在的划 伤、擦痕、破点、麻点、破口等缺陷。
➢ 通常也称外观，国内外大部分使用美国军标，也有用德国标 准的。
➢ 外观的检查均是靠目视在特定环境及光源下进行判断。
光学零件材料简介
光学冷加工抛光技术
光学冷加工抛光技术
光学冷加工抛光技术是一种利用光学原理进行表面修整和抛光的高精度加工方法。
相比传统的机械抛光，光学冷加工抛光技术具有以下优势：
1. 高精度: 光学冷加工抛光技术可以达到亚纳米级的表面精度，适用于高要求的光学元件和器件的加工。
2. 无接触: 光学冷加工抛光技术利用光束进行加工，不需要与
工件接触，避免了机械抛光可能带来的刮擦和损伤。
3. 无热效应: 光学冷加工抛光技术在抛光过程中不会产生热量，避免了传统热加工可能引起的热应力和热变形问题。
4. 高效率: 光学冷加工抛光技术可以同时对多个表面进行加工，提高了加工效率。
光学冷加工抛光技术的基本原理是利用光束的聚焦和控制来进行表面修整和抛光。
通过调整光束的聚焦参数，可以控制加工深度和加工形状，从而实现精确的表面加工。
光学冷加工抛光技术在光学器件制造、半导体加工、精密机械加工等领域有着广泛的应用。
它不仅可以提高光学元件和器件的质量和性能，还可以降低制造成本和提高生产效率。
光学冷加工-研磨加工基本知识
研磨加工基本知识讲义一、镜片加工流程及基本知识1、镜片加工流程：切削→研削→研磨→洗净2、切削的基本知识：切削：国内叫“粗磨”，国外叫NCG，为英文“球面创成”之缩写。
切削目的：去除材料硝材表面层，深度为0.5~0.6mm.。
由于硝材压型时精度不高，不加大加工余量就不能达到镜片所需尺寸（包括曲率、肉厚等）。
3、研削的基本知识：研削（也称精磨或砂挂），是镜片研磨前的极为重要的工序，研削加工的主要目的为：①加工出研磨工序所需要的表面精细度。
研削分为两道工序：A、第一道工序称S1，用1200#~1500#的钻石粒。
B、第二道工序称S2，用1500#~2000#的树指进行加工。
②加工出研磨工序所需要的球面精度。
③满足镜片中心肉厚要求，在规定的尺寸公差之内。
④研削品质的好坏对研磨后镜片的品质影响极大。
如研磨不良伤痕（キ）、砂目（ス）、肉厚、面不等不良均与研削有直接关系，研削品质的好坏决定研磨品质的优劣。
二、研磨加工基本知识：硝材在经过切削及研削，其基本尺寸及表面光洁度已经形成，但仍不能满足客户光学上的要求，必须进行研磨工序，研磨是获得光学表面的最主要的工序：1、研磨加工的目的：①去除精度的破坏层，达到规定的外观限度要求。
②精修面形，达到图面规置之不理的曲率半径R值，满足面本数NR要求及光圈局部允差（亚斯）的要求。
2、研磨的机理：①机械研削理论。
②化学学说。
③表面流动理论。
3、光圈的识别与度量（我们通常说的面即光圈）①什么是光圈？被检查镜片表面面形与标准曲率半径的原器面形有偏差时，它们之间含形成对称的契形空气间隙，从而形成等厚干涉条纹，有日光照射下可见到彩色光环（此时空气隙，呈环形对称），这种彩色的光环称为光圈，我们通常观察光圈数（即面本数）以红色光带为准。
这是因为红色光带较宽（波长范围为0.62um~0.78um），看起来清晰明亮。
②面本数的识别与度量有原器检查镜片时，如果二者是边缘接触（中间有空气层），从正方稍加压力P，干涉条纹从外向中心部移动即向内缩，称为低光圈或负光圈（图A），如果二者是从中间开始接触（边缘有空气隙），从正上方稍加压力P，干涉条纹从中心向边缘移动（或向外扩散）称为高光圈或正光圈（图B）③亚斯的识别与度量目前公司将面精度的中高、中低、垂边、分散或边等统称为亚斯，亚斯一定要满足作业标准的要求，超过标准含影响镜头的解像，所以亚斯是一个非常重要的指标，And grinding Basic knowledge handoutsLens processing processes and basic knowledge1, lens processing process:Wash cutting →grinding →grinding →2, the cutting of the basics:Cutting: Domestic called "coarse", abroad called the NCG, English spherical Creation "abbreviation.Cutting Objective: To remove the material the surface of the glass material layer and a depth of 0.5 to 0.6mm.Due to the type of glass material pressure accuracy is not high, do not increase the allowance can not be required to reach the lens size (including curvature, flesh, etc.).3, the grinding of the basics:Grinding (also known as grinding or sand hanging) is an extremely important step in front of the lens grinding Grinding main purpose:①machined surface fineness of the grinding step.Grinding is divided into two processes:A first process known as S1, 1200 # to 1500 # diamond particles.B, the second process known as S2, 1500 # ~ # 2000 resin processing.②processing spherical precision polishing step.(3) to meet the center of the lens flesh requirements within the specified dimensional tolerances.(4) grinding quality is good or bad quality of the lens grinding a great impact.Such as grinding bad scars (Cash), graining (su), flesh, ranging from bad to have a direct relationship with the grinding surface, the pros and cons of grinding quality determines the quality of the grinding quality.Grinding Basics:Nitrate material in its basic dimensions and surface finish has been formed after cutting and grinding, but it still can not meet the requirements of the customer optical polishing step mustbe carried out, is the most important step to obtain the optical surface polishing:1, the purpose of grinding:(1) removal of the accuracy of the destruction layer, to achieve the required appearance limit requirements.②the fine shave shaped to drawing requirements ignore the radius of curvature R, meet the requirements of the surface number NR requirements and aperture local tolerance (Elias).2, the grinding mechanism:①mechanical RESEARCH cut theory.(2) chemical theory.(3) surface flow theory.3, identification and measurement of the aperture (we usually say that the surface of the iris)①What is Aperture?Check the surface shape of the lens surface with the standard radius of curvature of the original surface shape deviation between them containing a symmetrical wedge-shaped air gap is formed, thereby forming fringes of equal thickness, the color can be seen under the sunlight halo (air gap annular symmetry), this halo of color called the iris aperture surface (the number), we usually observe the red band of light.This is because the red wide band of light (wavelength range 0.62um ~ 0.78um), looks clear and bright.②face identification and measurement of the number ofOriginal check lenses, if both the edge of the contact (the air layer in the middle), a little from the affirmative pressure P, interference fringes i.e. inwardly retracted portion moving from the center outward, as low the aperture or negative aperture (A) , if both are from the middle into contact with the air gap (edge), a little from the top of the positive pressure P, the interference fringes move from the center to the edge (or outward diffusion) called high aperture or positive aperture (Figure B)Determine the number of its surface is the red band of light as a standard vertical observation of several rings with that surface of the number of the Figure A Figure B is NR = -3, for NR = +3 this.(3) Elias identification and measurementSurface accuracy high, low, slouch, dispersed or side collectively referred to as Aspen, Aspen must meet the standard requirements of the job, more than the standard containing the impact of the resolution of the lens, so Aspen is a very important indicators。
光学冷加工基础知识
1. 抛光粉1.1对抛光粉的要求a. 颗粒度应均匀，硬度一般应比被抛光材料稍硬：b. 抛光粉应纯洁，不含有可能引起划痕的杂质：c. 应具有一定的晶格形态和缺陷，并有适当的口锐性；d. 应具有良好的分散性和吸附性；e. 化学稳定性好，不致腐蚀工件。
1.2抛光粉的种类和性能常用的抛光粉有氧化肺＜CeO2）和氧化铁（FeO3）oa. 氧化饰抛光粉颗粒呈多边形，棱角明显，平均直径约2微米，莫氏硬度7〜8级，比重约为7.3。
由于制造工艺和氧化饰含量的不同，氧化饰抛光粉有白色（含量达到98% 以上）、淡黄色、棕黄色等。
b. 氧化铁抛光粉俗称红粉，颗粒呈球形，颗粒大小约为0.5〜1微米，莫氏硕度4〜7 级，比重约为5.2。
颜色有从黄红色到深红色若干种。
综上所述，氧化饰比红粉具有更高的抛光效率，但是对表面光洁度要求高的零件，还是使用红粉抛光效果较好。
2. 抛光模层（下垫）材料常用的抛光模层材料有抛光胶和纤维材料。
2.1抛光胶抛光胶乂名抛光柏油，是由松香、沥青以不同的组成比例配制而成，用语光学零件的精密抛光。
2.2纤维材料在光学工件的抛光中，若对抛光面的面形精度（光圈）要求不高时，长采用呢绒、毛毡及其它纤维物质作为抛光模层的材料。
3•常用测试仪器光学委件的某些质量指标，如透镜的曲率半径、棱镜的角度，需耍用专门的测试仪器來测量。
常用的仪器有：光学比较侧角仪、激光平面干涉仪、球径仪和刀口仪等。
4.抛光在抛光过程中添加抛光液要适当。
太少了参与作用能够的抛光粉颗粒减少，降低抛光效率。
太多了，有些抛光粉颗粒并不参与工作，同时也带來大量液体使玻璃边面的温度下降，影响抛光效率。
抛光液的浓度也要适当，浓度太低，即水分太多，参与工作的抛光粉颗粒减少并使玻璃表面温度降低，因此降低抛光效率。
浓度太高，即水分带少，影响抛光压力，抛光粉不能迅速散步均匀，导致各部压力不等，造成局部多磨，对抛光的光圈（条纹）质量有影响。
而XI单位面积圧力减少，效率降低，抛光过程中产生的碎屑也不能顺利排除，使工件表面粗糙。
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。
光学冷加工基础知识
R1=+79.48
(6.62) (3.94) R0.3
R2=+38.1
?39.7±0.005 (?37.1)
B
A
4.82-0 0.02
注：
1.8±0.05
1、R1面镀多层膜镀膜规格如下： R<0.5 % at 400-600nm R<1.0 % at 700 nm R2面镀AL2O3,λO=500±30nm
在加工光学零件时，需要为光学
零件预备加工所用的材料，常
称为毛坯料，硝材。
粗平图
C0.3
C0.3
板料
毛
条料
R1=∞
R2=∞
坯 料
粗平料
型料
型料图
C0.4
C0.4
R1=+83
R2=+36
?40.9--00..3083
4.荒折工程简介
荒折目的（）开球）
将毛坯料在荒折机上进行荒折粗加工，将零件切削出与公称 球面较为 接近的球面，为零件的砂挂做好准备。
5、裂边要求：
R1、R2面：0.2
6、一般公差：±0.1，角度公差：±1°
7、椭圆、锥度必须在外径公差内
8、部品中禁止使用ROHS及CSE04011禁止物质
记号 日 期
1
08-6-19
2
3
4
5
6
7
承认
订 误记
审核
正内容
担 当确 认 胡海涛
材质
nd υd
NBFD15
1.80610±50 33.3±0.3
双凸透镜 双凹透镜 平凸透镜 平凹透镜 弯月透镜
光学零件概述
90度
180度
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1.1 对抛光粉的要求
a. 颗粒度应均匀，硬度一般应比被抛光材料稍硬；
b. 抛光粉应纯洁，不含有可能引起划痕的杂质；
c. 应具有一定的晶格形态和缺陷，并有适当的自锐性；
d. 应具有良好的分散性和吸附性；
e. 化学稳定性好，不致腐蚀工件。
1.2 抛光粉的种类和性能
常用的抛光粉有氧化铈（CeO2）和氧化铁（FeO3）。
a. 氧化铈抛光粉颗粒呈多边形，棱角明显，平均直径约2微米，莫氏硬度7～8级，比重约为7.3。
由于制造工艺和氧化铈含量的不同，氧化铈抛光粉有白色（含量达到98%以上）、淡黄色、棕黄色等。
b. 氧化铁抛光粉俗称红粉，颗粒呈球形，颗粒大小约为0.5～1微米，莫氏硬度4～7级，比重约为5.2。
颜色有从黄红色到深红色若干种。
综上所述，氧化铈比红粉具有更高的抛光效率，但是对表面光洁度要求高的零件，还是使用红粉抛光效果较好。
2. 抛光模层（下垫）材料
常用的抛光模层材料有抛光胶和纤维材料。
2.1 抛光胶
抛光胶又名抛光柏油，是由松香、沥青以不同的组成比例配制而成，用语光学零件的精密抛光。
2.2 纤维材料
在光学工件的抛光中，若对抛光面的面形精度（光圈）要求不高时，长采用呢绒、毛毡及其它纤维物质作为抛光模层的材料。
3. 常用测试仪器
光学零件的某些质量指标，如透镜的曲率半径、棱镜的角度，需要用专门的测试仪器来测量。
常用的仪器有：光学比较侧角仪、激光平面干涉仪、球径仪和刀口仪等。
4. 抛光
在抛光过程中添加抛光液要适当。
太少了参与作用能够的抛光粉颗粒减少，降低抛光效率。
太多了，有些抛光粉颗粒并不参与工作，同时也带来大量液体使玻璃边面的温度下降，影响抛光效率。
抛光液的浓度也要适当，浓度太低，即水分太多，参与工作的抛光粉颗粒减少并使玻璃表面温度降低，因此降低抛光效率。
浓度太高，即水分带少，影响抛光压力，抛光粉不能迅速散步均匀，导致各部压力不等，造成局部多磨，对抛光的光圈（条纹）质量有影响。
而且单位面积压力减少，效率降低，抛光过程中产生的碎屑也不能顺利排除，使工件表面粗糙。
一般是开始抛光时抛光液稍浓些，快完工时，抛光液淡些，添加次数少些，这有利于提高抛光效率和光洁度。
另外，一般认为抛光液的酸度（pH值）应控制在6～8之间，否则玻璃表面会被腐蚀，影响表面光洁度。
在抛光过程中检查光圈（条纹）时，如不合格，可以通过调整抛光机的转速和压力、工件与模具（抛光机下盘）的相对速度、相对位移、摆速和羞怯抛光模层等方法进行修改。
a. 提高主轴转速，能增加边缘部位与上模接触区域的抛光强度。
经验证明，若速度过高，抛光表面温度升高，从而使抛光模层硬度降低，影响修改光圈（条纹）的效果。
b. 增加荷重以加大压力时，可提高整个抛光模和工件间接触区域的抛光强度，也将使抛光表面的温度升高，降低抛光模层的硬度。
c. 加大铁笔（上盘主轴）的位移量，可使上盘的中间部位和下盘的边缘部位同时得到
d. 加大摆幅长度，增加摆轴速度会使上盘的中间部位和下盘的边缘部位加速抛光。
e. 刮槽是减少开槽部分的压力承受面和摩擦面，因此抛光下盘在开槽部分的抛光效力降低。
反之，未开槽部分的抛光效力有所增大。
均匀开槽时，能使抛光下盘的流动性适合与工件表面的曲率。
同时，既能使抛光液含量增加，容易渗入抛光下盘面而增加抛光效力，又能减轻抛光机传动负荷。
综上所述，为了控制和稳定抛光条件，工作场地应保持较为稳定的温度（25°C左右）和湿度（相对湿度为60～70%）。