光学零件加工

散粒磨料细磨技术的关键
细磨磨具的的面形精度 研磨的速度 压力的调整
精磨注意事项
精磨前调整零件轴线与机床主轴轴线重合， 对于面形精度越高的零件来说，同轴度要 求越高 精磨非球面时，一般先修磨非球面度最大、 带宽最宽的部位，此时尽可能地减少磨和 球面接近的部位——可以保持曲面平滑
三、装工件
达到装工件要求时，将工件按照要求放到镀膜室 里面待镀膜
四、抽真空
以上步骤完成后，关上镀膜室门，进行 空（低真空信号灯亮，真空度为 3.0E-0）方可开烘烤，同时真空镀必须高于10-2Pa。 按下按钮烘烤1—→烘烤2—→烘烤3—→工转（工转 的电压为1V，烘烤温度达到设定值320℃时.必须稳定 10分钟。）
八、镀膜（满足以上条件及检查后方可进行
以下步骤） 按下监控按钮STOP—→RESET—→START 蒸镀时须注意坩埚的转换是否与制程相对应，是 否转换到为，电子枪的功率与斑点是否有浮动， 及斑点位置是否在坩埚中心位置。同时要观察蒸 镀时的速率、电流大小；氧气的流量。
九、起件
蒸镀完成后先关电子枪外控按钮OFF；工转电流调到 0.5V进行2分钟烘烤，关烘烤1—→烘烤2—→烘烤3。 工转调到0.5V。烘烤温度必须低于280℃方可开门， 按取件进行泄气开室门，然后取出卡伞进行清洁、添 加材料进行下次蒸镀，从打开室门到关门时间为5分 钟左右。
据厚度与频率的变化计算当前厚度
镀膜工艺的过程
一、开机前准备 检查水、电、气。依次接通总水源、总 气源、总电源。 其中水压0.2~0.25MPa，水温≤20℃， 电：总功率约50KW，220V/380V， 50HZ。 气：气压0.5Mpa。
二、开机
打开总电源开关(总电源信号灯亮）—→真空自动→ 开机。扩散泵温度必须大于250℃（约预热1小时）。 打开高压电源及高压开关，氧气阀打开，氧气总压 力必须大于2MPa，氧气输出压力控制阀必须小于 0.5MPa（一般在0.2MPa左右）。打开监控系统电 源，打开坩埚电源。
特 点：设备简单、不需要装 夹，但是劳动强度大，切口的 平整性不好。 操作步骤：开电源→打开水阀 →进行切割→关水阀→关电源
（二）整
平
方法：手握工件，使其在铸铁研磨盘上沿椭圆形 路线运动，运动方向应与磨盘转动的方向相反， 同时加砂加水，研磨时需要多磨的地方应加大压 力，如在凸出部、形快的厚端部或者让需要多磨 的部分在磨盘的边缘部分停留的时间较长些。 目地：磨平锯切时留下的不平痕迹及破口
精磨加工的过程
根据被加工的零件的技术要求和镜盘大小选择机床，一 般机床可加工的最大镜盘尺寸按平面镜盘计算，球面镜 盘应进行换算。决定机床转速、三脚架摆幅、铁笔的前 后位置和高低。 将镜盘或模具装在机床主轴。 在下盘上均匀涂抹些磨料将，放上镜盘，手推动几下， 使其分布均匀。然后手扶铁笔，架至上盘支撑孔内，开 动机器 镜盘和模具研合后，可再铁笔上增加荷重以加快研磨速 度 清洗镜盘。检验无砂眼和擦痕再换用第二道磨料 检查细磨质量，合格后送往抛光
二.粗磨加工
（一）胶条： 按零件厚 度方向胶成长条
目地：块料经切割后具有一定形状 和大小的光学零件毛坯，利用磨料 或磨具加工成具有一定几何形状、 尺寸精度和表面粗糙度的半成品光 学零件。 步骤：先用刀口尺在工件上选择一 个平整面并将其放在直角形夹具的 一个直角边上，在该玻璃上涂上适 量的光学粘胶将下一个工件的平整 与那个直角面对齐且与下面的工件 压紧，每个直角形夹具最多放七个 工件。最后在两端加上保护玻璃。
指导老师：吴老师、彭老师、王老师

粗磨下料 精磨加工 抛光工艺 镀膜工艺
一、毛坯加工
（一）切割
外圆玻璃切割机 特点：切口平整性好，劳动强度低，但是装 夹费事，尤其对切小块料更显得不便 操作步骤：开电源→开液压（使砂轮与玻璃 块的边缘重合）→ 顺时针旋转手轮两圈多 三格→按慢下直至砂轮的最低点到达玻璃快 得中央时停止在按慢进→待切割完毕后按快 上与快退→再将上两个步骤重复一次直至将 玻璃切下→取下玻璃块、关液压→关电源
（四）粗磨
先使用100#砂研磨，研磨到一定程度后再 使用280#砂研磨以达到大致要求
注意：当磨削及的转速越快或者砂粒越 粗时，要多加水；按住工件的力度不能 太大
精磨加工
古典法精磨：用散粒磨料细磨时，磨料在 研磨磨具和零件之间处于松散的自由状态， 借助细磨所加压力，通过模具、模料和零 件之间的相互运动，实现零件表面成型目 的
抛光粉的作用
其一是以抛光剂颗粒的坚硬特性，在模具 和机床的作用下，对玻璃表面的硅胶层进 行微小的切削玻璃被去除，并使玻璃露出 新表面，进而得以水解 其二是以抛光剂颗粒表面的吸附特征，使 硅胶层以分子级程度被抛光剂吸附而剥落。
样板检验
被检验光学表面相对于参考光学表面的偏差称面形 偏差。通常，在光学加工中，光学零件的面形偏差 是通过与样板参考表面比较而鉴别出来的。若两者 的面形(球面或平面)不一致，存在微小误差时，就 形成一个楔形空气隙，类似一个薄膜，从而产生薄 膜干涉现象，如图6—3(a)所示。若用单色光源，空 气隙呈环形对称时，则产生明暗相间的同心圆干涉 环，用白光照射产生彩色圆环。这些圆环称作光圈， 又叫牛顿环。光学零件面形偏差是在圆形检验范围 内，通过垂直位置所观察到的光圈数目、形状、变 化和颜色来确定的，并且面形误差用光圈数表示， 所以，样板检验亦称“光圈检验”
抛光工艺
抛光是加工工艺中最关键的工序，对零件 的基本技术要求N和△N、表面粗糙度等 要求都是在这一工序得到保证。
抛光的目的:：一是去除精磨的破坏层，
达到规定的表面质量要求；二是精修 页型，达到图纸要求的光圈和局部光 圈，最后形成透明规则的表面
影响抛光工艺的因素
抛光机转速 工件所受的压力 抛光模的面形情况 抛光粉的质量
六、轰击
待烘烤完毕后，打开Ar源，实施轰击，进一步洗净工件 表面
七、预熔
真空度达到高真空时，坩埚转换到手动打下控制开关 自动→手动。电子枪转换到手动打下控制开关 EXT→INT。打开外控选择按钮ACC—→FIL。融料时 需注意事项： 1、挡板是否在关闭状态。电子枪功率逐渐上升，要 高于镀膜时的设定值。 2、高功率时电子枪斑点不可在坩埚边上融料。 3、高功率时电子枪斑点不可过小，融好后需在坩埚 中心位置停留10秒。 融完后按下外控按钮OFF。电子枪转换到自动INT— →EXT，同时EMN—→SCAM—→POS转换到自动。 坩埚转换到自动手动—→自动。
增反膜
使指定波段的光线在膜层上大部分接近全部反射回去，增加光学表面反 射率
分束膜
将投射到膜层的光能量按照一定的比例反射和折射出去
滤光膜 保护膜 导电膜
光学薄膜在光学系统的作用
提高光学效率，减少杂光 实现光线的调整和再分配 通过对波长的选择性使透过率提高
膜层厚度的控制
目测法：根据不同厚度反射的光线亮度不 一样判断镀膜的厚度 光电法：光线照射到工件表面，反射和透 射的光被传感器接收，转化为电信号，从 而根据电信号判断厚度 晶振法：监测晶振片的振动频率，根
（二）滚圆
用手工方法将胶条磨去棱角再滚磨成圆柱，或装在 专用机床上直接按尺寸要求研磨 目的：除去切割后的工件四周多余的部分，得到一 个具有一定几何尺寸的圆柱体。 备注：滚圆机每小格为0.01mm，转动一大圈为 1mm，所需的工件半径为52mm。 步骤：将玻璃长条装夹在滚圆机啊→打开电源→按 液压启动→顺时针旋转手轮转动五格→按下工进完 成一次后按返回→再将上两个步骤不断重复，期间 用游标卡尺不断测量工件半径使其满足要求→卸下 玻璃长条→关液压及电源
镀膜工艺
镀膜工艺是用不同的材料在基片表面形成 新表面的方法，镀膜方法有真空蒸发、真 空溅射、化学还原、溶胶凝胶等
镀膜的作用：控制光线，保护光学零件表 面
镀膜的目的
美观 减少反射增加光学系统的透射率 提高影像的清晰度 提高附加价值
光学薄膜的种类
增透膜
降低光学零件表面对指定波段光线的反射，从而增加光学组件的透光率
抛光操作过程
检查抛光模的面形情况是否合格，不合格的研磨至要求 方可使用 将抛光模在50~60℃温水中烫一下，在抛光模面上涂上 抛光液，覆盖在镜面上，用手推动几下，使之均匀。放 下铁笔，开动机床，开始抛光。 抛光一段时间后，应检查表面质量和面形，若磨点、砂 眼去除均匀，则抛光应继续进行。若光圈过高，过低则 随时调整有关工艺参数以控制光圈变化。 当工件表面光圈合格后，然后洗净工件抛光面并擦干再 涂保护漆，待保护漆烤干后即可下盘。冷却之后用汽油， 酒精洗净工件即可。
（三）开球面
将滚圆后的毛坯磨出球面形状
铣磨机磨削
原理：采用斜截圆原理，用筒形金刚石磨轮在球面铣磨机上 加工零件 优点：效率高，开的球面正，表面粗糙程度好，劳动强度小 缺点：不易调节球面半径达到要求
手工磨削
步骤及总结：用100﹟的金刚砂将铣磨机开过的半成品球 面完成。从边缘将工件放入，沿磨具旋转的反方向转动工 件，利用手腕运动，不要使用太大的力气。磨削一段时间 后，食指固定住工件的中央让工件顺着磨具转动一个小角 度后在一次进行方向转动并多次重复该步骤 优点：可以达到任何工件要求 缺点：劳动强度大，效率低
十、关机
先清洁蒸镀室，关室门抽真空（手动关门），蒸 镀室在停机状态下保持低真空状态。按真空（低 阀信号灯亮）—→自动冷泵（扩散泵降温约1.5小 时）。关坩埚电源、监控系统、关电子枪高压电 源、氧气阀。当真空系统自动关闭后关掉总电源、 总水源、总气源。