光学冷加工-研磨加工基本知识
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
光学加工工艺简述
一：光学冷加工工序
2）铣磨： 去除镜片表面凹凸不平 的气泡和杂质，起到成 型作用
一：光学冷加工工序
3）精磨： 将铣磨出来的镜片 的破坏层给消除掉, 固定R值
一：光学冷加工工序
4）抛光： 将精磨镜片在一次抛光,这道工序主要是把 外观做的更好，光洁度在这一步确定下来
一：光学冷加工工序
5）清洗：将抛光过后的镜片表面的抛光粉清 洗干净
1）光学样板： 第一次生产某种球面镜，需要生产它的光学样板及 对板，光学样板一定要保证非常高的精确度
光学样板允许误差 R A级误差 B级误差
0.5~5mm
5~10mm 10~35mm 35~350mm 1000~40000
0.5um
1um 2um 0.02% 0.003%
1um
3um 5um 0.03% 0.005%
8：涂墨或喷黑漆, 为防止镜片边缘反光在其外 圆或未抛光区域涂上一层黑墨，一般使用光 学专用无尘净化黑漆涂笔，但对于一些面积 较大区域则需要专用喷涂工具
一：光学冷加工工序
9：将2个R值相反的镜片用胶将其联合，此步 骤可在步骤8之前或之后作，多数情况下是 正负透镜胶合。一般采用光敏胶胶合。
二.光学冷加工的一些常识
光学加 此步骤一般由材料供应商完成，对于普通镜 片或圆形窗口，光学加工厂收到的一般是圆 柱料，圆柱直径比完工件直径大1~2mm， 光学工厂再对此圆柱进行切割，切成一个个 毛坯片，中心厚度也要比完工件大一些，具 体大多少视光洁度要求而定，此步骤造成的 材料浪费主要由刀口宽度决定
二.光学冷加工的一些常识
2）工装及成盘 第一次生产某种球面镜，除了光学样板，还 需要生产一整套工装，即在铣磨，精磨，抛 光每一步都需要的砣子，精度也越来越高， 在抛光过程用的工装精度最高，工件镶在这 样的工装上，不同R及外径的工件决定最终 成盘数量
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。
光学加工工艺简介
光学加工工艺简介光学零件的加工，分为热加工、冷加工和特种加工，热加工目前多采用于光学零件的坯料备制；冷加工是以散粒磨料或固着磨料进行锯切、粗磨、精磨、抛光和定心磨边。
特种加工仅改变抛光表面的性能，而不改变光学零件的形状和尺寸，它包括镀膜、刻度、照相和胶合等。
冷加工各工序的主要任务是：粗磨（切削）工序：是使零件具有基本准确的几何形状和尺寸。
精磨（粗磨）工序：是使零件加工到规定的尺寸和要求，作好抛光准备。
抛光（精磨）工序：是使零件表面光亮并达到要求的光学精度。
定心工序：是相对于光轴加工透镜的外圆。
胶合工序：是将不同的光学零件胶合在一起，使其达到光轴重合或按一定方向转折。
球面光学零件现行加工技术三大基本工序为：1、范成法原理的铣磨（切削）2、压力转移原理的高速粗磨3、压力转移原理的高速抛光。
范成法原理的铣磨（切削），虽然加工效率较高，但其影响误差的因素较多，达到较高精度和较粗糙度较困难。
压力转移原理的准球心高速粗磨和高速抛光，零件受力较均匀，加工效率也较高，但必须预先准确修整磨（模）具的面形，才能保证零件的面形精度。
准确修整面形精度需要操作者的经验和技巧，而且需反复修整。
一、传统研磨与高速研磨特点1.传统研磨传统研磨也叫古典研磨，它是一种历史悠久的加工方法其主要特点是：（1）采用普通研磨机床或手工操作；（2）要求人员技术水平较高；（3）研磨材料多采用散砂（研磨砂）抛光沥青（4）抛光剂是用氧化铈或氧化铁；（5）压力用加荷重方法实现虽然这种方法效率低, 但加工精度较高所以，目前仍被采用。
2.高速研磨抛光一般是指准球心法（或称弧线摆动法）。
其主要特点是：（1）采用高速、高压和更有效的利用抛光模，大大提高了抛光效率（2）压力头围绕球心做弧线摆动，工作压力始终指向球心，也是靠球模成型的。
3.范成法准球心法对机床的精度要求较低,加工方法和传统法相近，易于实现，用的较广；范成法对机床精度及调整要求较高，目前很少采用。
光学镜片研磨工序基础知识
光学镜片研磨工序基础知识
1. 研磨的目的及基本原理
目的：
去除精磨的破坏层，达到规定的外观限度要求。
精修面形，达到圆面规定的曲率半径R值，满足面本数NR要求及光圈局部的曲率允差（亚斯）的要求。
基本原理：通过机械的运动，经过研磨皿、研磨剂与玻璃之间的化学作用，从而达到精度抛光的目的。
2. 所需治具的种类及用途
研磨皿：用来精磨镜片。
夹具：用来盛装镜片，进行精磨。
中继治具：皿具与机台之间的接头，可调节同轴度及高度。
合皿：用来修复钻修皿精度。
钻修皿：用来修正研磨皿精度。
3. 研磨的主要控制点
外观检查：有无定点、伤痕、砂目、破裂、青蛙皮、腐蚀等。
面精度检查：亚斯、垂边、面本数是否在标准内。
研磨量检查：是否在标准范围内。
4. 研磨机台特性
LR（推拉机）：来回推拉摆幅，适于加工R值较大的凹凸面镜片。
平摆机：平面旋转摆幅，适用于加工△H半径大且精度高的镜片。
LP-330：随研磨皿半径（R）值摆幅，适于加工R值小的凹凸面镜片。
5. 作业注意事项
加工前：了解相应部番之作业标准书，确认加工条件是否符合标准，压力、时间、研磨粉、研磨皮等。
加工时：进行首件检查，确认面精度状况，确保研磨量在标准范围内。
加工后：及时检查镜片的外观和面精度，确保符合要求。
光学冷加工基础知识 (2)优选全文
（边厚差△t）。 △t=D*C/[f′*（n-1）]
➢ 加工中通过定心磨边保证偏心。
一般有光学定心及机械定心二种方式
f
ε
光学零件概述
镀膜：
➢ 光学零件表面一般都要镀膜，镀膜要求依光学设计进行 ➢ 薄膜分类：增透膜、反光膜、分光膜、滤光膜、保护膜等等 ➢ 按结构分单层、多层 ➢ 大多数零件都是镀增透膜，主要参数是：
例：当N=-3时，如上述标示则公差范围为：0～－６本！
当N=3时, 则如上述标示公差范围为:+6～－６本！
当N=+3时, 则如上述标示公差范围为:+6～0本！
➢ △N---局部光圈（亚斯）
表示上述干涉条纹的不规则程度（牛顿环之局部变形 量）， 表征光学表面存在的凹坑、凸起、折断等缺陷。
➢ N 和△N 为光学表面的面形精度指标，通过垂直于被检 面方向观察获得，也可用激光干涉仪检测。
2、工艺性具体指标： * 化学稳定性：
玻璃抵抗水溶液、潮湿空气及其它侵蚀介质如酸、碱、盐等破坏 的能力。
* 机械性质： → 比重 → 脆性 → 抗拉、抗压强度 → 硬度（超软FCD1/超硬S-LAL14）
3.镜片加工流程
从硝材投入到镜片完成主要工程：
备料(硝材)
荒折(CG) 砂挂 研磨
前 工
内部加工流程：（前工程）
R1面欠膜自外径起0.5以内可
R2面镀全膜（平面部膜附可）
2、偏心检测基准：A+B/透过式50秒;并A+B测R1面跳动0.007;
3、面精度要求R1/R2：分散、椭圆R1面为0.5本 ，R2面为1本；
中高、中落、塌边、翘边R1面为0.5本 ，R2面为1本；
光学冷加工工艺简介
光学冷加工工艺简介【摘要】光学冷加工行业主要生产光学元器件，为光学仪器、光电子图像信息处理产品等的下游行业提供镜片、镜头等光学元件，在整个产业链构成中处于生产半成品的中间环节。
光学冷加工工艺的合理性，对产品的质量，生产效率有显著影响。
【关键词】光学；冷加工；工艺1.光学冷加工发展现状我国光学冷加工加工技术，虽然有较长历史但具有完整的生产工艺是在1950年以后。
光学冷加工工艺在1950年之前虽然已有所采用，但完整性不足。
新中国成立以后，经过光学行业各方面人士的努力，逐步形成了较为完善的加工工艺。
经过半个多世纪的发展，本世纪初，我国光学制造业进入了发展的高峰，已形成了很强的生产能力，并取得了较为辉煌的成果。
据不完全统计，我国光学制造能力已达到每年可达五亿件以上。
我国光学冷加工的能力在国际上应当是名列前茅的，但我们的生产工艺却是比较落后的。
主要表现在以下几个方面：（1）不能大批量生产高精度元件。
（2）不能制造高精度的特种光学零件。
究其原因有很多，主要原因如下：（1）生产设备比较落后，精度及速度无法适应现代化生产的需要。
（2）执行工艺规程不够。
（3）没有专门工艺研究和工艺设备的研究开发单位。
（4）暂未形成相关的行业法规。
在国际光电产业结构调整、产业转移的趋势下，世界范围内的光学冷加工产能均大规模向中国转移。
目前中国的元件制造商主要给亚洲的光电产品制造商配套生产为主。
国内的传统光学加工企业抓住机遇，向现代光学加工企业转型。
通过与国际先进企业的积极合作，国内企业凭借制造成本优势使企业的生产规模迅速扩大，拉动光学冷加工行业进入一轮高速成长的景气循环，中国大陆成为继中国台湾之后全世界最大规模的光学冷加工产能承接地和聚集地。
国内光学元件产业的发展现状如下：（1）国内企业凭借制造成本优势使企业的生产规模迅速扩大。
（2）国家大幅增加了对光学元器件及光电应用的技术研发与投入。
（3）通过与国际先进企业的积极合作，国内的传统光学加工企业抓住机遇，向现代光学加工企业转型。
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加工的技术。
它通过利用光束的特性，对材料表面进行微小的位移和热效应，从而达到加工和抛光的目的。
这种技术具有高效、精确、无损伤等优点，在光学制造、精密加工、光学器件等领域具有广泛的应用前景。
光学冷加工抛光技术的原理是利用光束的特性对材料表面进行微小的位移。
光束通过加工头的透镜系统聚焦到材料表面上，形成一个微小的光斑。
当光斑移动时，光束对材料产生作用力，使材料表面产生微小的位移。
通过控制光斑的移动，可以实现对材料表面的加工和抛光。
光学冷加工抛光技术的另一个原理是利用光束的热效应。
光束在材料表面吸收时会产生热效应，使材料发生热膨胀。
通过控制光束的功率和时间，可以实现对材料表面的加工和抛光。
光学冷加工抛光技术具有许多优点。
首先，它是一种非接触的加工方法，不会对材料产生机械性损伤。
其次，它具有高效的加工速度和精确的加工控制能力，可以实现对复杂形状的材料进行加工和抛光。
此外，光学冷加工抛光技术还可以实现对材料表面的微观加工，使其具有更好的表面质量。
光学冷加工抛光技术在光学制造领域具有广泛的应用。
例如，在光学镜片的制造过程中，通过使用光学冷加工抛光技术可以实现对镜片表面的加工和抛光，使其具有更好的光学性能。
在激光器的制造过程中，光学冷加工抛光技术可以实现对激光器的反射镜表面的加工和抛光，提高激光器的效率和稳定性。
在光学器件的制造过程中，光学冷加工抛光技术可以实现对光学器件的表面的微观加工，提高器件的性能和可靠性。
光学冷加工抛光技术在精密加工领域也具有重要的应用价值。
例如，在微机电系统的制造过程中，光学冷加工抛光技术可以实现对微小器件的表面的加工和抛光，提高器件的性能和可靠性。
在半导体器件的制造过程中，光学冷加工抛光技术可以实现对半导体器件的表面的微观加工，提高器件的效率和稳定性。
此外，光学冷加工抛光技术还可以应用于金属材料的加工和抛光，提高金属材料的表面质量和耐蚀性。
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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。