光學(xué)材料-光學(xué)加工流程

1、光學(xué)零件加工技術(shù)v概述概述vv光學(xué)零件加工技術(shù)光學(xué)零件加工技術(shù) 光學(xué)零件加工技術(shù)v光學(xué)零件（按形狀分）光學(xué)零件（按形狀分） 透鏡： 棱鏡：光學(xué)零件加工技術(shù) 平面鏡：v工藝條件工藝條件v特殊零件加工特殊零件加工 形狀特殊、材料特殊第一章 光學(xué)材料v一、光學(xué)材料的種類一、光學(xué)材料的種類光學(xué)玻璃：光學(xué)晶體： KDP類型晶體 第一章 光學(xué)材料光學(xué)塑料：光學(xué)玻璃光學(xué)玻璃: 是光學(xué)設(shè)計(jì)最常用的光學(xué)材料；為滿足光學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)多種光學(xué)常數(shù)多種光學(xué)常數(shù)、高度均勻性高度均勻性、高度透明性高度透明性及化學(xué)穩(wěn)定性化學(xué)穩(wěn)定性的要求，應(yīng)具有復(fù)雜的組成和嚴(yán)格的熔煉過(guò)程。第一章 光學(xué)材料（一）光學(xué)玻璃與普通玻璃的區(qū)別（一）光學(xué)玻

2、璃與普通玻璃的區(qū)別:折射率：折射率： 普通玻璃的組成：SiO2+Na2O+CaO 光學(xué)玻璃的組成：成分復(fù)雜成分復(fù)雜 現(xiàn)代光學(xué)玻璃所含元素幾乎遍及化學(xué)元素周期表，每一種光學(xué)玻璃都要由硅、磷、硼、鉛、鉀、鈉、鋇、鈣、砷、鋁等多種氧化物組成。 高度透明：高度透明：高度均勻性：高度均勻性：各點(diǎn)各處的光學(xué)常數(shù)和其它一些物理化學(xué)性質(zhì)一致第一章 光學(xué)材料（二）光學(xué)玻璃的種類（二）光學(xué)玻璃的種類按主要組成成份分：以SiO2為主要成分的光學(xué)玻璃,稱之為硅酸鹽玻璃；占95%以B2O3為主要成分的光學(xué)玻璃, 稱之為硼酸鹽玻璃；以P2O5為主要成分的光學(xué)玻璃,稱之為磷酸鹽玻璃。硅酸鹽玻璃是制造透鏡、棱鏡等光學(xué)零件的主

3、要材料。硅酸鹽玻璃是制造透鏡、棱鏡等光學(xué)零件的主要材料。v 二、物質(zhì)的玻璃態(tài)二、物質(zhì)的玻璃態(tài)物質(zhì)按結(jié)構(gòu)分晶體和非晶體。 玻璃態(tài)的特點(diǎn)：物質(zhì)內(nèi)部氧化物的元素以元素的離子狀態(tài)存在，它們之間的排列是沒(méi)有規(guī)律的排列是沒(méi)有規(guī)律的，無(wú)固化點(diǎn)無(wú)固化點(diǎn)和融化點(diǎn)融化點(diǎn)。第一章 光學(xué)材料 玻璃態(tài)：玻璃態(tài)：玻璃在低溫固態(tài)下仍保留了高溫液態(tài)的無(wú)定形結(jié)構(gòu)。 又稱過(guò)冷卻液體。三、玻璃的物理特性三、玻璃的物理特性各向同性：各向同性：指玻璃內(nèi)部沿任何方向測(cè)得的物理性能（如折射率、熱膨脹系數(shù)、硬度等）都是同值。 各向異性：沿任何方向測(cè)得的物理性能都是不同值。介穩(wěn)狀態(tài)：介穩(wěn)狀態(tài)：在一定條件下，物質(zhì)可能處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，但不是能

4、量最低儲(chǔ)存狀態(tài)，叫介穩(wěn)狀態(tài)。說(shuō)明玻璃有像晶體轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。說(shuō)明玻璃有像晶體轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)。第一章 光學(xué)材料玻璃從熔融狀態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化是連續(xù)可逆的。玻璃從熔融狀態(tài)向固態(tài)轉(zhuǎn)化是連續(xù)可逆的。玻璃無(wú)固化點(diǎn)和熔化點(diǎn)。玻璃無(wú)固化點(diǎn)和熔化點(diǎn)。第一章 光學(xué)材料v四、玻璃的結(jié)構(gòu)四、玻璃的結(jié)構(gòu)(一一)無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)認(rèn)為：無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)認(rèn)為：1932年 荷蘭 查哈里阿生1、內(nèi)容：內(nèi)容：玻璃的原子、離子、或原子團(tuán)之間的結(jié)合，構(gòu)成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)體；網(wǎng)絡(luò)體呈現(xiàn)出很大的不規(guī)則性。2、一元體系玻璃特性（一元體系玻璃結(jié)構(gòu)）：、一元體系玻璃特性（一元體系玻璃結(jié)構(gòu)）：例如：SiO2 晶體：石英晶體 玻璃：熔石英玻璃第一章 光學(xué)材料由一個(gè)硅

5、原子和四個(gè)氧原子構(gòu)成的硅氧四面體SiO4。熔石英玻璃和石英晶體的結(jié)構(gòu)模型如下 石英晶體 熔石英玻璃第一章 光學(xué)材料 化學(xué)結(jié)構(gòu)式： 由于在熔石英玻璃結(jié)構(gòu)中，只有Si0鍵，且鍵力平衡，結(jié)合牢固。因此，熔石英玻璃具有較高的軟化溫度軟化溫度、化學(xué)穩(wěn)定化學(xué)穩(wěn)定性性、機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度高以及較低的熱膨脹系數(shù)較低的熱膨脹系數(shù)等特性。 第一章 光學(xué)材料3、二元體系玻璃、二元體系玻璃Na2OSiO2 化學(xué)結(jié)構(gòu)式第一章 光學(xué)材料（二）（二）“晶子晶子”學(xué)說(shuō)學(xué)說(shuō) 1921年 蘇聯(lián) 列別杰夫內(nèi)容：內(nèi)容：玻璃由無(wú)數(shù)玻璃由無(wú)數(shù)“晶子晶子”組成；組成；所謂所謂“晶子晶子”不同于一般的不同于一般的“微晶微晶”，而是帶有點(diǎn)陣變

6、形的，而是帶有點(diǎn)陣變形的有序排列區(qū)；有序排列區(qū)；它們分散在無(wú)定形介質(zhì)區(qū)；它們分散在無(wú)定形介質(zhì)區(qū)；從晶子區(qū)到無(wú)定形區(qū)的過(guò)渡是逐步完成的，兩者之間并無(wú)明從晶子區(qū)到無(wú)定形區(qū)的過(guò)渡是逐步完成的，兩者之間并無(wú)明顯的界限。顯的界限。 強(qiáng)調(diào)：遠(yuǎn)程無(wú)序、近程有序。強(qiáng)調(diào)：遠(yuǎn)程無(wú)序、近程有序。 第一章 光學(xué)材料v 1-2 無(wú)色光學(xué)玻璃無(wú)色光學(xué)玻璃一、光學(xué)玻璃的組成一、光學(xué)玻璃的組成光學(xué)玻璃是由多種氧化物組成的，這些氧化物分為兩大類：一類氧化物是能生成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧化物能生成玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的氧化物，如SiO2、B2O3、P2O5等，屬AO2、A2O3、A2O5型氧化物，稱之為玻璃形成體或玻璃網(wǎng)絡(luò)體；另一類氧化物，不

7、能生成玻璃的網(wǎng)絡(luò)體，只是插入玻璃的網(wǎng)不能生成玻璃的網(wǎng)絡(luò)體，只是插入玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中間，絡(luò)結(jié)構(gòu)中間，如Na2O、K2O、CaO、BaO、PbO等，屬于A2O、AO型氧化物，他們稱之為玻璃的網(wǎng)絡(luò)外體。稱之為玻璃的網(wǎng)絡(luò)外體。第一章 光學(xué)材料v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%。加入氧化鋁（Al2O3），能提高光學(xué)玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度；加入氧化鉛（PbO）和氧化鋇（BaO），可增大光學(xué)玻璃折射率，但化學(xué)穩(wěn)定性降低；加入氧化鈉（ NaCl ），使光學(xué)玻璃化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能變差

8、，但可降低熔煉溫度；等等。第一章 光學(xué)材料二、無(wú)色光學(xué)玻璃的分類及命名（牌號(hào)）二、無(wú)色光學(xué)玻璃的分類及命名（牌號(hào)） 大都采用拉丁字母作為品種的標(biāo)志，在品種標(biāo)志之后附有牌號(hào)的標(biāo)志。1、分類劃分界限：、分類劃分界限：按光學(xué)玻璃折射率折射率和阿貝數(shù)阿貝數(shù)的大小將其分為冕牌玻璃冕牌玻璃和火石火石玻璃玻璃兩大類。例如：德國(guó)規(guī)定nd1.6，d50為冕牌類，其余則為火石類；日本規(guī)定nd1.6，d55為冕牌類，其余則為火石類。我國(guó)光學(xué)玻璃標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：將玻璃分為2大類大類，用K代表冕牌代表冕牌玻璃玻璃，F(xiàn)代表火石玻璃代表火石玻璃。每一大類又進(jìn)一步按nd及d分為18個(gè)品種個(gè)品種。第一章 光學(xué)材料v 冕冕 牌牌 玻玻

9、 璃（璃（8個(gè)）：個(gè)）：火火 石石 玻玻 璃（璃（10個(gè)）：個(gè)）：第一章 光學(xué)材料2、牌號(hào)：、牌號(hào)：ZF9（199） 其中F種類；ZF品種；ZF9牌號(hào)l同一品種玻璃，它的折射率大致相同相差不多。三、無(wú)色光學(xué)玻璃的質(zhì)量指標(biāo)（七項(xiàng)）三、無(wú)色光學(xué)玻璃的質(zhì)量指標(biāo)（七項(xiàng)）（一）折射率、色散系數(shù)的允差及一致性（一）折射率、色散系數(shù)的允差及一致性 折射率：表示光在空氣中的傳播速度與在玻璃中的傳播速度之比。 n=C/V （nd、nF、nc） 色散系數(shù)：不同波長(zhǎng)的光經(jīng)過(guò)折射后，出射點(diǎn)不同。 用中部色散nF-nc衡量nF-nC nd-1 d= 第一章 光學(xué)材料 nd、d的允差（允許差值）的允差（允許差值） 分 0

10、 、 1 、 2 、 3 、 4 四類u例如：K9： nd=1.5163 0類K9的nd： 1.51581.5168 nd、d的一致性的一致性同一批玻璃中要控制nd、d的差值不能過(guò)大。 分 A 、 B 、 C 、 D 四級(jí)nd： 5x10-4 7x10-410 x10-4nF-nc： 5x10-5 7x10-510 x10-5nd： 5x10-5 1x10-42x10-4 nF-nc： 1x10-5 1x10-51x10-5 第一章 光學(xué)材料u例如：K9： nd=1.5163 0類A級(jí)時(shí)nd的大小 0類： 1.51581.5168 A級(jí)： 1.516251.51635 0類A級(jí)去它們交集。選取

11、時(shí)： 小批量生產(chǎn)時(shí)，高級(jí)照相機(jī)物鏡和高倍的望遠(yuǎn)鏡物鏡可選用nd為13類和d為23類玻璃。大批量生產(chǎn)時(shí)選用均為12類的玻璃。 對(duì)于望遠(yuǎn)鏡的第二組分和光焦度不大的透鏡、目鏡、會(huì)聚光路上的棱鏡，可用nd 和d均為34類玻璃。 保護(hù)玻璃、分劃板、毛玻璃、反射鏡、聚光鏡、場(chǎng)鏡、平行光路中的棱鏡級(jí)彎月透鏡，對(duì)玻璃的nd 和d不做要求。第一章 光學(xué)材料（二）光學(xué)均勻性（二）光學(xué)均勻性1、定義：同一塊玻璃中，各部分折射率變化的不均勻程度。依據(jù)/0的比值，分 1 、 2 、 3 、 4 四類。 /0 1.0 、1.1 、1.2 、1.5根據(jù)光學(xué)系統(tǒng)選擇均勻性： 提高分辨率和高像質(zhì)觀察儀器的物鏡，如高精度干涉儀、

12、天文儀、測(cè)地儀、準(zhǔn)直儀和顯微鏡等應(yīng)用光學(xué)均勻性第1類的玻璃。 制作精密的望遠(yuǎn)鏡、瞄準(zhǔn)鏡、觀察鏡以及具有高分辨和高像質(zhì)的復(fù)制鏡，用23類玻璃。 對(duì)普通的照相物鏡，應(yīng)使用第34類玻璃。第一章 光學(xué)材料 對(duì)望遠(yuǎn)物鏡的第二組分、廣角物鏡的彎月透鏡、位置靠近像平面的光學(xué)零件（場(chǎng)景、分劃板、棱鏡），均可采用第4類玻璃。 對(duì)于有一面為毛面的分化鏡，均勻性不作規(guī)定；對(duì)于保護(hù)玻璃、棱鏡和濾光鏡，其玻璃的均勻性要求可與其位置靠近的零件的均勻性要求相同。（三）應(yīng)力雙折射（三）應(yīng)力雙折射按o光、e光通過(guò)每1cm厚的玻璃產(chǎn)生的光程差大小 分 1 、1a、 2 、 3 、 4 五類nm/cm 2 、 6 、10 、20

13、、50以毛坯光程差最大方向之最大部分測(cè)的為準(zhǔn)。第一章 光學(xué)材料選取原則： 干涉儀和天文儀，只能使用雙折射為第1類的玻璃。 對(duì)于高精度的望遠(yuǎn)鏡、準(zhǔn)直鏡和復(fù)制顯微鏡的物鏡以及反射鏡，玻璃的應(yīng)力雙折射應(yīng)該是第23類。 照相物鏡使用雙折射第34類玻璃。 聚光鏡、普通儀器的目鏡、放大鏡采用雙折射第45類玻璃。（四）光吸收系數(shù)（四）光吸收系數(shù) EE：表示白光通過(guò)1cm厚的玻璃所吸收的光通量與進(jìn)入該玻璃光通量之比。 E0.015=1.5%第一章 光學(xué)材料 分 00、0、1、2、3、4、5、6 八類。選取原則： 凡是與空氣臨接面較多，玻璃內(nèi)光程長(zhǎng)度較短（2050mm）的復(fù)雜系統(tǒng)，光的主要損失是反射。因此，這種

14、系統(tǒng)中以及較薄的光學(xué)零件，應(yīng)采用46類玻璃。 玻璃內(nèi)光程較長(zhǎng)的零件（棱鏡、天文和照相儀器的透鏡）、光的透過(guò)系數(shù)的降低主要是光的吸收造成的，因此這類零件應(yīng)選用003類玻璃。（五）條紋度（五）條紋度按檢驗(yàn)條件分 00、0、1、2四類；按觀察方向分A、B、C三級(jí)。第一章 光學(xué)材料選取原則： 對(duì)于具有極限分辨率和高像質(zhì)的干涉儀、天文儀、平行光管以及顯微鏡的物鏡必須采用C級(jí)0類玻璃。 對(duì)于目鏡、聚光鏡、毛玻璃用的玻璃可選用條紋第2類的玻璃。（六）氣泡度（六）氣泡度首先按所含最大氣泡的直徑分為 0、1、2三類；并按每100立方厘米玻璃內(nèi)允許含有的氣泡總截面積（平方毫米）分為A00、A0、A、B、C、D、E

15、七級(jí)。第一章 光學(xué)材料選取原則： 對(duì)于位置靠近或處于像平面上的零件，其材料不允許有氣泡，應(yīng)使用第0類玻璃。 大倍率觀察儀器的分劃板、分度盤(pán)、平行光管、分辨率板，應(yīng)采用0類和1類玻璃。 照相物鏡、雙筒望遠(yuǎn)鏡和大地測(cè)量?jī)x器的物鏡，允許選用2類D、E級(jí)玻璃材料。 在望遠(yuǎn)鏡和大口徑照像物鏡中允許氣泡度為E級(jí)。第一章 光學(xué)材料v 1-3 有色光學(xué)玻璃有色光學(xué)玻璃第一章 光學(xué)材料 能選擇地透過(guò)特定波長(zhǎng)的光線；1、作用: 透過(guò)連續(xù)光譜中一定寬度的光譜范圍的光線； 均勻地減弱白光的光譜等。 2、組成: 是在基本的無(wú)色光學(xué)玻璃成分中，加入少量著色劑而 成。 （一）離子著色選擇吸收玻璃（一）離子著色選擇吸收玻璃

16、著色劑在玻璃中呈離子狀態(tài)，稱離子著色選擇吸收玻璃，簡(jiǎn)稱離子著色玻璃。 離子著色劑，通常采用金屬鈷、鎳、鉬、錳、鉻、鈦、銅的氧化物。第一章 光學(xué)材料種類： 透紫外線玻璃（ZWB）、紫色玻璃（ZB）、青色（藍(lán)色）玻璃（QB）、綠色玻璃（LB）、透紅外線玻璃（HWB）、防護(hù)玻璃（FB）、透紫外線白色玻璃（BB等）。 （二）中性玻璃（二）中性玻璃特點(diǎn)：在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi)能比較均勻地降低光源的光強(qiáng)度，而不改變其光譜成分。作用：主要是做中性濾光片、減光鏡。 牌號(hào)：AB1，AB2，AB3，AB10等。 第一章 光學(xué)材料（三）硒鎘玻璃（三）硒鎘玻璃著色劑是采用硒化鎘和硫化鎘，故稱硒鎘玻璃。由于著色劑在玻璃中呈膠態(tài)

17、，亦稱膠態(tài)著色玻璃。品種：紅色（HB） 金色（JB） 橙色（CB）1硒鎘玻璃；2離子著色選擇吸收玻璃； 3離子著色中性玻璃第一章 光學(xué)材料v 1-4 特種光學(xué)玻璃特種光學(xué)玻璃（一）耐輻射光學(xué)玻璃（一）耐輻射光學(xué)玻璃加入多價(jià)離子做抑制劑。二氧化鈰（CeO2）就是抑制劑之一。 牌號(hào)：例如K609 。 Kn09 以K9玻璃為基底耐輻射能力為10倫琴，而且還保持K9玻璃的光學(xué)常數(shù)和其它性質(zhì)。（二）防輻射光學(xué)玻璃（二）防輻射光學(xué)玻璃 目前我國(guó)使用的防輻射玻璃是含鉛、含鋇量高、密度大的ZF1、ZF6、ZF7玻璃。第一章 光學(xué)材料（三）透紅外和透紫外玻璃（三）透紅外和透紫外玻璃 目前，國(guó)內(nèi)外紅外光學(xué)材料發(fā)展

18、的重點(diǎn)是適用于13m、35m和814m波段的光學(xué)材料。1、光學(xué)石英玻璃、光學(xué)石英玻璃含SiO2 99.9%，即可以透紅外線，又能透過(guò)紫外線。 牌號(hào)：JGS1、JGS2、JGS3 。光譜特性：0.24.7m。2、鋁酸鈣玻璃、鋁酸鈣玻璃 以CaO、Al2O3為主要成分透過(guò)波長(zhǎng)：11.5m。牌號(hào)：HWC31。第一章 光學(xué)材料3、高硅氧玻璃、高硅氧玻璃 含SiO2達(dá)96%，其性能接近于石英玻璃。它的膨脹系數(shù)小，軟化溫度高，化學(xué)穩(wěn)定性好，熔制溫度比石英玻璃低得多。（四）石英玻璃（四）石英玻璃 1優(yōu)良的光譜特性，在0.24.7m光譜范圍內(nèi)。2耐高溫、熱膨脹系數(shù)小，它的熔化溫度在1713以上，軟化溫度是15

19、8010。3化學(xué)穩(wěn)定性好，耐堿性差。4機(jī)械性能高。（五）光學(xué)功能材料（五）光學(xué)功能材料激光、電光、聲光、磁光等光學(xué)功能材料。第一章 光學(xué)材料v 1-5 微晶玻璃微晶玻璃一、結(jié)構(gòu)一、結(jié)構(gòu)介于玻璃與晶體之間玻璃陶瓷，按Li2O-Al2O3-SiO2做系統(tǒng)的玻璃。 在玻璃內(nèi)部各處形成晶核；經(jīng)歷兩個(gè)階段： 形成晶核的玻璃在晶體生長(zhǎng)過(guò)程中逐漸轉(zhuǎn) 變?yōu)樘沾?。微晶玻璃與普通玻璃的區(qū)別主要是具有結(jié)晶的結(jié)構(gòu)，而與陶瓷的主要區(qū)別是，它的結(jié)晶結(jié)構(gòu)要比陶瓷細(xì)得多。第一章 光學(xué)材料二、微晶玻璃的性能二、微晶玻璃的性能 1、熱膨脹系數(shù)小 溫度160范圍內(nèi)，熱膨脹系數(shù)均很小，室溫膨脹系數(shù)接近于零。 2、強(qiáng)度大 微晶玻璃比普

20、通壓延玻璃的強(qiáng)度高八倍。 3、硬度高，比重小 硬度比熔石英玻璃高，比重小，約為2.442.62，比鋁還輕。 4、穩(wěn)定性極高 它比目前使用的其它反射鏡材料都好。 三、應(yīng)用三、應(yīng)用 平晶、標(biāo)準(zhǔn)米尺、大型反射鏡、激光制導(dǎo)陀螺等。第一章 光學(xué)材料v 1-6 光學(xué)晶體光學(xué)晶體一、概念一、概念晶體是具有格子結(jié)構(gòu)的固體。晶體是具有格子結(jié)構(gòu)的固體。定義定義：晶體的結(jié)構(gòu)與玻璃不同，即構(gòu)成晶體內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)（原子 和離子），是以點(diǎn)陣的形式在三度空間作有規(guī)律的、重 復(fù)的排列，構(gòu)成所謂的格子結(jié)構(gòu)。格子結(jié)構(gòu)。 格子結(jié)構(gòu)：格子結(jié)構(gòu)：空間格子中的點(diǎn)，稱為結(jié)點(diǎn)；結(jié)點(diǎn)在直線上的排列稱為行列；結(jié)點(diǎn)在平面上的分布稱為面網(wǎng)；在三度空間中

21、, 空間格子的最小單位稱為平行六面體。 第一章 光學(xué)材料實(shí)際晶體的最小單位稱為晶胞。組成晶體多面體外形的平面稱為晶面；兩個(gè)晶面相交而成的直線稱為晶棱；三條晶棱會(huì)聚的點(diǎn)稱為角頂。晶胞三個(gè)棱的方向稱為晶軸。晶體分為三大晶族，七大晶系，光學(xué)晶體多屬中級(jí)和高級(jí)晶族的晶體，如石英晶體是屬中級(jí)晶族中的六方晶系；螢石是高級(jí)晶族，屬立方晶系。二、晶體的基本性質(zhì)二、晶體的基本性質(zhì)（一）均勻性（一）均勻性晶體內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)性質(zhì)和排列方式都是相同的。第一章 光學(xué)材料（二）各向異性（二）各向異性晶體內(nèi)部不同方向上質(zhì)點(diǎn)性質(zhì)不同，排列方式也不同所引起的。（三）對(duì)稱性（三）對(duì)稱性 晶體光軸為對(duì)稱軸單軸（四）自范性（自限性）（四）

22、自范性（自限性）晶體具有自發(fā)地形成封閉集合多面體外形的性質(zhì)。（五）最小內(nèi)能行及穩(wěn)定性（五）最小內(nèi)能行及穩(wěn)定性第一章 光學(xué)材料三、光學(xué)性質(zhì)三、光學(xué)性質(zhì)（一）雙折射（一）雙折射與晶體結(jié)構(gòu)對(duì)稱程度有關(guān)。（二）旋光性（二）旋光性當(dāng)平面偏振波沿光軸方向傳播時(shí)，偏振面旋轉(zhuǎn)一定角度的現(xiàn)象。（三）吸收性和多色性（三）吸收性和多色性吸收性：各項(xiàng)異性。多色性：除等軸晶體外，同一晶體的不同方向上呈現(xiàn)出不同的 顏色。第一章 光學(xué)材料四、力學(xué)性質(zhì)四、力學(xué)性質(zhì)（一）解理（一）解理解理性解理性：指晶體在外界定向機(jī)械力的作用下，按著一定的方向分裂成光滑平面的能力。解理面：因解理而成的平面。斷口：依一定方向破裂而成的凹凸不平的

23、表面。（二）硬度（二）硬度硬度硬度：表示物體對(duì)外來(lái)機(jī)械侵入所表現(xiàn)的抵抗能力。測(cè)定方法 不同，硬度的標(biāo)準(zhǔn)也不同。對(duì)晶體最常用的是莫氏硬度。第一章 光學(xué)材料磷灰石：正長(zhǎng)石： 滑石：第一章 光學(xué)材料舊莫氏硬度：（舊莫氏硬度：（10種）種） 滑石、石膏、方解石、螢石、磷灰石、正長(zhǎng)石、石英、黃玉、剛玉、金剛石。新莫氏硬度新莫氏硬度：（：（15種）種） 滑石、石膏、方解石方解石、螢石螢石、磷灰石、正長(zhǎng)石、熔融石英、石英石英、黃玉、石榴石石榴石、碳化鋯、剛玉剛玉、碳化硅碳化硅、碳化硼碳化硼、金金剛石剛石。 五、晶體的溶解度五、晶體的溶解度 晶體的溶解度表示在一定的溫度下，該晶體在100g水中所能溶解的克數(shù)。

24、 第一章 光學(xué)材料六、分類及應(yīng)用六、分類及應(yīng)用（一）按晶體的用途分類（一）按晶體的用途分類1、紫外、紅外晶體、紫外、紅外晶體 有石英（SiO2）、螢石（CaF2）、氟化鋰（LiF）、巖鹽（NaCl）、硅（Si）、鍺（Ge）等。 石英：第一章 光學(xué)材料螢石晶體：巖鹽：第一章 光學(xué)材料2、偏振晶體、偏振晶體 常用的偏振晶體有方解石（CaCO3）、石英和硝酸鈉（硝石）等。 方解石：第一章 光學(xué)材料3、復(fù)消色差晶體、復(fù)消色差晶體 利用晶體特殊的色散特性制造復(fù)消色差物鏡，如螢石與玻璃組合制成復(fù)消色差系統(tǒng)，可以消除球差和二級(jí)光譜。 4、激光晶體、激光晶體 可用作固體激光器的工作物質(zhì)，如紅寶石、氟化鈣和釔鋁

25、石榴石等。剛玉： 石榴石：第一章 光學(xué)材料（二）按硬度和工藝方法分類（二）按硬度和工藝方法分類1、硬質(zhì)晶體、硬質(zhì)晶體 硬質(zhì)晶體的硬度比玻璃高。玻璃的莫氏硬度約為6，石英晶體、紅寶石、釔鋁石榴石等，莫氏硬度在79之間。2軟質(zhì)晶體軟質(zhì)晶體 大部分光學(xué)晶體均屬軟質(zhì)晶體，莫氏硬度為24。常用的軟質(zhì)晶體有螢石和方解石等。3水溶性晶體水溶性晶體 水溶性晶體的種類很多，例如氯化鈉、氯化鉀和ADP（磷酸氰氨）、KDP （磷酸氰鉀）等。 第一章 光學(xué)材料v 1-7 光學(xué)塑料光學(xué)塑料一、光學(xué)塑料的組成及種類一、光學(xué)塑料的組成及種類（一）組成（一）組成 在樹(shù)脂中添加增強(qiáng)劑、增塑劑、穩(wěn)定劑和潤(rùn)滑劑等。塑料的基本性質(zhì)，

26、主要取決于樹(shù)脂的性質(zhì)，添加劑對(duì)改善塑料的性能起著重要作用。第一章 光學(xué)材料（二）分類（二）分類光學(xué)塑料按其性質(zhì)分為：熱塑性塑料：是線性分子鏈結(jié)構(gòu)。 熱固性塑料：是網(wǎng)狀分子鏈結(jié)構(gòu)。1、聚甲基丙烯酸甲酯（、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）高度透明，對(duì)可見(jiàn)光的透過(guò)率高達(dá)92%，并能透過(guò)73%的紫外光。它的折射率為1.492，與冕牌玻璃相近，故稱王冕塑王冕塑料料。缺點(diǎn)：表面硬度低、易劃傷。優(yōu)點(diǎn)：沖擊強(qiáng)度高、不易碎、質(zhì)輕、價(jià)格低、已成型。成型方法：澆注成型法、注射成型法、機(jī)械加工成型法、熱成型法。第一章 光學(xué)材料2、聚苯乙烯、聚苯乙烯它的折射率為1.591。與火石玻璃相近，故稱火石塑料。缺點(diǎn)：強(qiáng)度低，耐熱性

27、差。優(yōu)點(diǎn)： 自由著色、無(wú)臭無(wú)味無(wú)毒、吸濕性小。3、烯丙基二甘醇碳酸脂、烯丙基二甘醇碳酸脂 （CR39）是目前使用的唯一的熱固性光學(xué)塑料，通常采用澆鑄成型。缺點(diǎn)：收縮率大、價(jià)格貴。優(yōu)點(diǎn)：耐磨、抗沖擊、抗化學(xué)腐蝕性強(qiáng)。4、苯乙烯、苯乙烯丙烯酸酯共聚物丙烯酸酯共聚物 70%的苯乙烯和30%的丙烯酸酯的共聚物。 可調(diào)其2者的成份，成份不同折射率不同。第一章 光學(xué)材料二、光學(xué)塑料的優(yōu)缺點(diǎn)二、光學(xué)塑料的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：1比重小 光學(xué)塑料的比重在0.83-1.4之間，而光學(xué)玻璃為2.5-4.7。 2耐沖擊強(qiáng)度高3透紅外、紫外性能好4耐溫度驟變能力強(qiáng)5易成型、成本低缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：1熱膨脹系數(shù)高，吸水性大2硬度

28、低、易劃傷3光學(xué)常數(shù)選擇范圍有限4耐溶劑性能差第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求v 2-1 光學(xué)零件及零件圖光學(xué)零件及零件圖一、光學(xué)零件種類一、光學(xué)零件種類1、透鏡、透鏡雙凸雙凹平凸平凹正彎月負(fù)彎月同心透鏡超半球透鏡第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求2、棱鏡：、棱鏡：3、平面鏡：、平面鏡：分劃板、度盤(pán)、碼盤(pán)直角棱鏡等腰棱鏡五棱鏡第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求表面作用：表面作用：工作表面：有效表面，它用于光的透射、反射、改變光束方 向或會(huì)聚光線等方面。輔助表面：用于連接、支撐和固定的，又稱裝夾或安裝表面。自由表面：用于零件的夾緊或在完成零件基本加工后，為限 制零件的形狀和尺寸，去掉多余材料得到的表面。二

29、、光學(xué)零件圖二、光學(xué)零件圖在光學(xué)零件圖中要反映以下內(nèi)容：反映出零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)參數(shù)和公差；反映出對(duì)光學(xué)材料的質(zhì)量要求；反映出對(duì)光學(xué)零件加工精度和表面質(zhì)量的要求。第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求1、反映零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)的主要尺寸、反映零件的幾何形狀、結(jié)構(gòu)的主要尺寸（1）透鏡）透鏡表面曲率半徑R；曲率中心位置；透鏡的中心厚度d；邊緣厚度t；透鏡外圓直徑D；有效孔徑D0；倒角的位置、角度和寬度等。 （倒角分工藝性倒角和裝配性倒角） R1tDR2dD02X45o1o2第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求（2）棱鏡

30、）棱鏡棱鏡各面間的夾角；棱鏡的厚度和高度；倒角和成形截面的位置、角度和寬度等。2、對(duì)光學(xué)材料質(zhì)量指標(biāo)和光學(xué)零件加工的要求、對(duì)光學(xué)材料質(zhì)量指標(biāo)和光學(xué)零件加工的要求（1）光學(xué)材料質(zhì)量指標(biāo)）光學(xué)材料質(zhì)量指標(biāo) 7項(xiàng)2x45厚度高度第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求（2）光學(xué)零件加工要求）光學(xué)零件加工要求透鏡透鏡光圈數(shù)N；局部光圈數(shù)N；中心偏差C；樣板精度R；表面疵病等級(jí)B；光學(xué)零件的氣泡度q 。棱鏡棱鏡N、N、B、q；光學(xué)平行差、；角度誤差；兩相同角度差值（如45）；尖塔差；平行平面的平行度公差；屋脊棱鏡的雙象差；有效孔徑。 第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求3、其它技術(shù)要求、其它技術(shù)要求如鍍膜、刻劃及某些面

31、的粗糙度要求等。 增透膜 外反光膜 內(nèi)反光膜 分光膜 濾光膜 防水膜 保護(hù)膜 光熱膜 感光膜第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求v 2-2 光學(xué)玻璃的要求光學(xué)玻璃的要求一、對(duì)折射率和色散系數(shù)的要求一、對(duì)折射率和色散系數(shù)的要求 五類四級(jí)五類四級(jí)二、對(duì)光學(xué)均勻性的要求二、對(duì)光學(xué)均勻性的要求 四類四類三、對(duì)應(yīng)力雙折射的要求三、對(duì)應(yīng)力雙折射的要求 五類五類四、對(duì)光吸收的要求四、對(duì)光吸收的要求 八類八類五、對(duì)條紋度的要求五、對(duì)條紋度的要求 四類四類3級(jí)級(jí)六、對(duì)氣泡度的要求六、對(duì)氣泡度的要求 三類三類7級(jí)級(jí)第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求v 2-3 對(duì)光學(xué)零件的要求對(duì)光學(xué)零件的要求一、對(duì)光學(xué)樣板的要求一、對(duì)光學(xué)樣

32、板的要求 （R R）光學(xué)樣板半徑所允許的半徑偏差R，根據(jù)其大小分為A、B兩級(jí)。它不僅能檢查R的大小，還能檢查R的變化。24.2124.21第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求二、對(duì)光圈數(shù)二、對(duì)光圈數(shù)N和局部光圈和局部光圈N的要求的要求零件表面與樣板表面之間存在的偏差，用兩表面間空氣隙所產(chǎn)生的干涉條紋數(shù)N和N表示。N表示整個(gè)表面的面形偏差；N表示零件表面的局部偏差。 N1=3，N1=0.3 N2=2，N2=0.2R1R1224.21第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求光學(xué)零件種類光學(xué)零件種類光學(xué)表面的允許誤差光學(xué)表面的允許誤差光圈數(shù)光圈數(shù)N N局部光圈局部光圈N N表面疵病等級(jí)表面疵病等級(jí)B B物物鏡鏡瞄準(zhǔn)

33、和天文儀瞄準(zhǔn)和天文儀望遠(yuǎn)鏡望遠(yuǎn)鏡航空攝影機(jī)航空攝影機(jī)照相機(jī)照相機(jī)1-31-33-53-51-31-33-53-50.2-0.30.2-0.30.30.30.1-0.50.1-0.50.3-0.50.3-0.5-顯微鏡顯微鏡低于低于1010倍倍10-4010-40倍倍高于高于4040倍倍2-32-31-21-20.5-1.00.5-1.00.2-0.50.2-0.50.1-0.20.1-0.20.05-0.100.05-0.10接目鏡、放大鏡接目鏡、放大鏡3-53-50.5-0.80.5-0.8-棱棱鏡鏡反射面反射面折射面折射面0.5-1.00.5-1.02-42-40.1-0.30.1-0.3

34、0.5-1.00.5-1.0-光柵盤(pán)和分劃板光柵盤(pán)和分劃板保護(hù)玻璃物鏡前濾光鏡保護(hù)玻璃物鏡前濾光鏡目鏡前或后的濾光鏡目鏡前或后的濾光鏡中等精度的反射鏡中等精度的反射鏡5-105-103-53-55-105-100.5-1.50.5-1.51.0-2.01.0-2.00.3-0.50.3-0.50.8-2.00.8-2.00.1-0.30.1-0.31-10-1-301-10-1-30-第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求三、對(duì)透鏡中心偏差的要求三、對(duì)透鏡中心偏差的要求 C1、定義、定義：指透鏡外圓的幾何軸與光軸在曲率中心處的偏離量，用C表示。中心偏差會(huì)使軸上象點(diǎn)產(chǎn)生慧差、象散等象差。12oo oDR

35、oCoo oC第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求四、對(duì)透鏡的厚度公差和空氣間隙的要求四、對(duì)透鏡的厚度公差和空氣間隙的要求厚度公差的最小單位 0.01。d空氣間隙N=2N=3第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求五、對(duì)表面疵病的要求五、對(duì)表面疵病的要求 光學(xué)零件的表面疵病，系指拋光后的光學(xué)表面存在的麻點(diǎn)、劃痕、開(kāi)口氣泡和破邊等，用符號(hào)B表示。 六、對(duì)光學(xué)零件氣泡度的要求六、對(duì)光學(xué)零件氣泡度的要求 標(biāo)注方法有三種：標(biāo)注方法有三種：1、只規(guī)定氣泡大小，不限數(shù)量。 如q =0.01，表示整個(gè)表面只允許直徑小于0.01mm的氣泡，數(shù)量不限。第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求2、分區(qū)限制氣泡的大小與數(shù)量如q =(2)0+

36、(10)0.013+0.025。小于2mm：不允許有氣泡；210mm：d0.01mm的氣泡，少于3個(gè)；10mm以外：d0.02mm的氣泡至多5個(gè)。 3、限制在一定面積內(nèi)，所允許的氣泡總面積如q =0.5/7。又如 q =0.6D0 21077第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求七、棱鏡的制造公差七、棱鏡的制造公差 棱鏡的制造誤差包括：平面制造誤差、外形尺寸誤差和角度制 造誤差。重要控制等效平行玻璃板的平行差：在光軸截面方向的偏差稱為第一光學(xué)平行差，用表示。垂直光軸截面方向上的偏差稱為第二光學(xué)平行差，以表示。角度公差角度公差棱棱 鏡鏡 類類 型型一個(gè)反射面的棱鏡一個(gè)反射面的棱鏡二個(gè)反射面的棱鏡二個(gè)反射

37、面的棱鏡五角棱鏡五角棱鏡屋脊棱鏡屋脊棱鏡直角或鈍角公差直角或鈍角公差銳角銳角(45(45) )公差公差尖塔差尖塔差屋脊角公差屋脊角公差3 3-12-12 2 2-10-10 2 2-10-102 2-10-104 4-10-102 2-10-100.50.5-5-50.20.2-3-31 1-5-50.50.5-6-61 1-5-51 1-5-51 1-5-5第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求八、平板零件平行度公差八、平板零件平行度公差九、光楔角度公差九、光楔角度公差平板零件的類型平板零件的類型不平行度不平行度濾光鏡濾光鏡保護(hù)鏡保護(hù)鏡高精度高精度一般精度一般精度3-13-11 1-10-10分劃板

38、分劃板表面圖層的反射鏡表面圖層的反射鏡背面圖層的反射鏡背面圖層的反射鏡1010-15-151010-15-152-302-30光楔精度光楔精度公差公差高精度高精度中等精度中等精度一般精度一般精度(0.2-10)(0.2-10)(10-30)(10-30)(30-1(30-1) )1212第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求v 2-4 加工余量加工余量一、基本概念一、基本概念概念：概念：為了獲得所需的一定零件形狀、尺寸和表面質(zhì)量，在加 工過(guò)程中，必須從玻璃毛坯上磨去一定的玻璃層。此玻 璃層（或其它材料層），通常稱為加工余量。二、分類二、分類（一）線性尺寸余量（一）線性尺寸余量（二）角度余量（二）角度余

39、量三、組成三、組成（1）鋸切余量：依據(jù)金剛石鋸片厚度確定余量。第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求（2）滾圓余量： 24mm（3）整平余量： 0.51mm（4）厚度和平行度修磨余量 1mm/面（棱鏡、平面鏡）（5）粗磨余量（6）精磨拋光余量（7）定中心磨邊余量第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求四、確定加工余量的原則四、確定加工余量的原則破壞層n=凹凸層+裂紋層拋光后，裂紋深度小于/4，否則發(fā)生反射或者折射現(xiàn)象。cj第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求五、各工序余量的計(jì)算五、各工序余量的計(jì)算1、鋸切余量、鋸切余量 鋸切余量與鋸片的厚度、側(cè)向 振動(dòng)、鋸切深度等因素有關(guān)。 一般可按經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算確定：式中 A鋸切余量

40、； 鋸片的厚度； 鋸片轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的振動(dòng)余量。當(dāng)鋸切深度 B 10mm時(shí)，1.5； 10B 65mm時(shí)，取2.0； B65mm時(shí)，取2.5。mm1 第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求2、粗磨余量、粗磨余量表面粗糙度達(dá)180#砂眼，單面手修余量0.30mm； 240# 0.20mm； 280# 0.10mm。第二章 光學(xué)零件加工的技術(shù)要求3、研磨、拋光余量、研磨、拋光余量當(dāng)零件直徑（邊長(zhǎng)）d10mm，單面余量為0.200.25mm。4、定心磨邊余量、定心磨邊余量最少0.6mm，最多3.0mm。六、光學(xué)零件毛坯尺寸的計(jì)算六、光學(xué)零件毛坯尺寸的計(jì)算雙凸透鏡：雙凹透鏡：彎月透鏡：cjPPtt20hPPttcj2

41、02102hhPPttcjh第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn) 塊料毛坯（小批量）毛坯是光學(xué)零件的初型： 型料毛坯（大批量） 棒料毛坯v 3-1 塊料毛坯生產(chǎn)塊料毛坯生產(chǎn)塊料毛坯是用玻璃塊加工而成的毛坯。主要加工工序有：鋸切鋸切、整平整平、劃割劃割、滾圓滾圓、開(kāi)球面開(kāi)球面。一、鋸切一、鋸切玻璃的切割主要采用金剛石鋸料機(jī)。第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn) 按其進(jìn)給機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，可分為重錘進(jìn)給、絲杠進(jìn)給和液壓進(jìn)給三種。 （一）重錘進(jìn)給（一）重錘進(jìn)給重錘進(jìn)給又稱彈性進(jìn)給。鋸料機(jī)的重錘進(jìn)給機(jī)構(gòu)工作原理如圖。（二）絲杠進(jìn)給（二）絲杠進(jìn)給 絲杠進(jìn)給又稱剛性進(jìn)給。機(jī)構(gòu)工作原理如圖。第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)（三）液壓進(jìn)給（

42、三）液壓進(jìn)給 介于彈性進(jìn)給和剛性進(jìn)給之間。液壓進(jìn)給機(jī)構(gòu)傳動(dòng)平穩(wěn)，適合精密下料。鋸切的線性尺寸精度可達(dá)0.05mm，角度精度可達(dá)5。 常用的金剛石鋸片有外圓鋸料機(jī)上用的燒結(jié)金剛石鋸片（如左圖）和內(nèi)圓切割機(jī)上用的電鍍金剛石鋸片（如右圖）兩種。第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)二、整平二、整平 整平是把鋸切后的壞料不平整的表面磨平，并修磨厚度和兩面的平行度，或修磨角度等。 整平的方法：整平的方法：散粒磨料研磨和金剛石磨輪銑磨兩種。 三、劃割三、劃割常采用金剛石玻璃刀（或滾刀）進(jìn)行劃割加工。 第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)四、滾圓四、滾圓圓形零件的毛坯，整平后膠成長(zhǎng)條進(jìn)行磨外圓，稱作滾圓。常用方法有：在平磨盤(pán)上用

43、散粒磨料滾圓。 在外圓磨床上用砂輪磨外圓。五、開(kāi)球面五、開(kāi)球面透鏡毛坯的開(kāi)球面，是將滾圓后的毛坯磨成球面，使其達(dá)到零件粗磨完工后的曲率半徑和中心厚度的要求，所以開(kāi)球面亦稱粗磨。開(kāi)球面有兩種方法: 散粒磨料研磨法 金剛石磨輪銑磨第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)球面曲率半徑的檢驗(yàn)球面曲率半徑的檢驗(yàn): 金屬弧形樣板檢驗(yàn) 貼置模檢查擦貼度厚度厚度: 用千分尺測(cè)量；表面粗糙度表面粗糙度: 用肉眼觀察，無(wú)砂眼和擦痕即可。 RR12第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)v 3-2 型料毛坯的生產(chǎn)型料毛坯的生產(chǎn) 光學(xué)玻璃零件的型料毛坯加工方法有：熱壓成型熱壓成型、澆鑄成型澆鑄成型等多種方法。 熱壓成型毛坯的主要工藝過(guò)程包括：備

44、料備料、加熱加熱、壓制成型壓制成型、退火退火。一、備料一、備料 通過(guò)計(jì)算重量、下料、修選、滾磨等工序，制成熱壓成型的坯料。二、加熱拍型二、加熱拍型 加熱是使坯料升溫到塑性變形溫度，以便軟化成型。 第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)三、壓制成型三、壓制成型 料軟化拍型后，即可送到壓力機(jī)上的壓模內(nèi)壓制成型。根據(jù)毛坯直徑大小不同，壓制時(shí)間一般在0.53s之間。 四、退火四、退火退火的目的退火的目的：為了消除玻璃在熱壓成型過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和 光學(xué)常數(shù)的不均勻性。退火可分為粗退火粗退火和精密退火精密退火兩個(gè)階段。第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)1、粗退火、粗退火粗退火是為了防止剛脫模的壓型毛坯因急冷而變形炸裂。粗退

45、火的方式有兩種：電爐退火電爐退火和草灰退火草灰退火。 2.精密退火精密退火目的目的：使同一批玻璃的每塊毛坯，達(dá)到光學(xué)常數(shù)的高度一致性。第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)v 3-3 棒料毛坯的生產(chǎn)棒料毛坯的生產(chǎn)一、棒料的成型一、棒料的成型 二、用棒料生產(chǎn)毛坯二、用棒料生產(chǎn)毛坯用棒料生產(chǎn)毛坯的一般工藝過(guò)程為：切割、開(kāi)球面。 第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)棒料的切割可采用如下方法：1、內(nèi)圓切割法、內(nèi)圓切割法2、單鋸片多棒切割法、單鋸片多棒切割法第三章 光學(xué)零件的毛坯生產(chǎn)3、排鋸切割法、排鋸切割法 第四章 光學(xué)零件的粗磨目的目的: 是將塊料或型料毛坯加工成具有一定幾何形狀、尺寸精 度和表面粗糙度的工序。 粗磨的方

46、式粗磨的方式：散粒磨料加工法 固著磨料加工法v 4-1 散粒磨料粗磨散粒磨料粗磨 散粒磨料粗磨是指用金剛砂和水?dāng)嚢瓒傻哪チ显谀ケP(pán)對(duì)玻璃工件進(jìn)行的粗加工。 一、加工原理一、加工原理仿型法第四章 光學(xué)零件的粗磨1、粗磨球模形狀：、粗磨球模形狀：磨凸面零件用凹球磨 磨凹面零件用凸球磨2、粗磨工序、粗磨工序粗磨球面一般要用從粗到細(xì)三道磨料三道磨料加工。第一道磨料粒度的選擇要根據(jù)加工工件弧高大小而定。 單件弧高大于1mm時(shí)，第一道磨料粒度粗于180#； 單件弧高在0.41mm時(shí)，選用180磨料； 單件弧高小于0.4mm時(shí)，選用240#或280#磨料。 第二道、第三道粗磨磨料力度選擇比第一道磨料粒度要依

47、次減小1、2個(gè)粒度號(hào)。粗磨完后表面粗糙度要求達(dá)1.6m，相當(dāng)于W40或W28磨料加工的表面?；∈Ц叩谒恼?光學(xué)零件的粗磨注意：注意：磨凸面用凹球模，磨凹球面用凸球模。 粗磨用球模的材料多為鑄鐵。 三道磨料不同，三道球模曲率半徑也不一樣。3、粗磨檢驗(yàn)、粗磨檢驗(yàn)在粗磨過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查偏心量和厚度公差。第四章 光學(xué)零件的粗磨檢驗(yàn)：檢驗(yàn)點(diǎn)檢驗(yàn)點(diǎn) 對(duì)凸球面 檢驗(yàn)環(huán)檢驗(yàn)環(huán) 對(duì)凹球面凸球面零件：第一道砂完后，中心留24mm圓臺(tái)。 第二道砂完后，檢驗(yàn)點(diǎn)被磨去自身直徑的1/22/3 。 第三道砂完后，檢驗(yàn)點(diǎn)消失，查看擦貼度是否達(dá)1/22/3 。凹球面零件：第一道砂完后，檢驗(yàn)環(huán)寬度大于1mm。 第二道砂完后，檢驗(yàn)

48、環(huán)寬度大于0.3mm。 第三道砂完后，檢驗(yàn)環(huán)消失，查看擦貼度是否達(dá)1/22/3 。第四章 光學(xué)零件的粗磨二、散粒磨料研磨機(jī)理二、散粒磨料研磨機(jī)理 主要是尖硬的磨料顆粒對(duì)玻璃表 面的機(jī)械破碎去除過(guò)程，水解作 用是次要的。 注意：注意：在加工過(guò)程中，首先起作用是粒度較大的磨料顆粒， 大致占所加磨料的15%左右 璃被去除的同時(shí)，磨盤(pán)表面也會(huì)有微量的磨損， 研磨中水的作用，一是均勻分布磨料的作用；二是冷 卻作用；三是水解作用。第四章 光學(xué)零件的粗磨v 4-2 球面銑削加工球面銑削加工 銑削加工，又稱范成法加工。所謂范成法是利用磨輪刃口軌跡包絡(luò)面成型球面的方法。是一種固著磨料加工方法。 第四章 光學(xué)零件

49、的粗磨一、球面銑削原理一、球面銑削原理?xiàng)l件：金剛石磨輪刃口通過(guò)工件頂點(diǎn)。 磨輪軸線和工件軸線相交于O點(diǎn)。 兩軸夾角為。 磨輪繞自身軸高速旋轉(zhuǎn)，工件繞自身軸低速轉(zhuǎn)動(dòng)。凹透鏡凸透鏡rRDrRDmm22sin 凹透鏡凸透鏡rrRmmDD sin2sin2第四章 光學(xué)零件的粗磨二、磨削機(jī)理二、磨削機(jī)理概括地講，磨削是一種脆性材料的多刀刃切削去除過(guò)程。 當(dāng)在金剛石棱尖施加一定的壓力，并沿玻璃滑動(dòng)時(shí)，玻璃表面將被破壞，出現(xiàn)一個(gè)具有一定寬度和一定開(kāi)裂角的劃痕，同時(shí)在劃痕下面有一深入玻璃表面內(nèi)部的裂紋。 第四章 光學(xué)零件的粗磨v 4-3 球面銑削加工球面銑削加工一、磨料一、磨料（一）種類（一）種類主要的天然磨

50、料有：金剛石、剛玉（Al2O3）和金剛砂等。常用的人造磨料有：人造金剛石、人造剛玉、碳化硼（B4C）、 人造碳化硅（SiC）等。 在粗磨及精磨中，使用最多、效率最高的磨料是碳化硅。其莫氏硬度為9.59.75。 （二）粒度（二）粒度磨料的粒度是指其顆粒的大小。磨料的粒度是指其顆粒的大小。 分為篩選法和水選法。篩選法篩選法：粒度號(hào)用一英寸長(zhǎng)度上有多少個(gè)篩孔數(shù)來(lái)命名的。如60粒度，是指一英寸長(zhǎng)度上有60個(gè)篩孔，依次類推。 第四章 光學(xué)零件的粗磨水選法水選法： 其粒度號(hào)表示磨料的實(shí)際尺寸。如W20，表示該號(hào)微粉的顆粒上限尺寸為20m。 二、磨具二、磨具（一）金剛石磨具特征標(biāo)志（一）金剛石磨具特征標(biāo)志

51、（1）磨料種類：人造金剛石磨料，標(biāo)志為JR， 天然金剛石磨料，標(biāo)志為JT。（2）粒度：常用80W5。（3）硬度：常用Z（中），ZY（中硬），Y（硬）。（4）濃度：常用25%，50%，70%，100%。（5）結(jié)合劑：有樹(shù)脂結(jié)合劑（S），青銅結(jié)合劑（Q）， 陶瓷結(jié)合劑（A），電鍍結(jié)合劑（D）。第四章 光學(xué)零件的粗磨（6）形狀：有平行輪（P）、薄片輪（PB）、杯形輪（B）、碗形一號(hào) 輪（BW1）、碗形二號(hào)輪（BW2）、蝶形一號(hào)輪（D1）、 蝶形二號(hào)輪（D2）、單面凹輪（PDA）、雙面凹輪 （PSA）、簡(jiǎn)形輪（NP，NH）、切割輪（PBG）等。（7）外徑：代號(hào)D（8）厚度：代號(hào)H（9）孔徑：代號(hào)d（1

52、0）金剛石層環(huán)厚：代號(hào)b（11）金剛石層層厚：代號(hào)h（12）金剛石角度：代號(hào)第四章 光學(xué)零件的粗磨（二）金剛石磨具特性參數(shù)的選擇（二）金剛石磨具特性參數(shù)的選擇 1、粒度、粒度金剛石磨具的粒度對(duì)磨削效率和表面粗糙度的影響正好相反。一般銑削用的磨具粒度，范圍在80120。 2、結(jié)合劑、結(jié)合劑 目前，國(guó)內(nèi)外使用四類結(jié)合劑。耐磨性由弱到強(qiáng)的順序?yàn)椋簶?shù)脂結(jié)合劑；陶瓷結(jié)合劑；金屬結(jié)合劑；電鍍結(jié)合劑。3、硬度、硬度磨輪的硬度是指磨具表面的磨粒在外力作用下脫落的難易程度。第四章 光學(xué)零件的粗磨4、濃度、濃度濃度濃度：是指在磨具金剛石層內(nèi)每立方厘米的體積內(nèi)含有金剛石 的重量。規(guī)定每立方厘米中含有4.4克拉金剛石

53、作為 100%濃度。v 4-4 銑磨加工中的工藝參數(shù)的選擇銑磨加工中的工藝參數(shù)的選擇一、磨頭轉(zhuǎn)速一、磨頭轉(zhuǎn)速 磨頭轉(zhuǎn)速是由機(jī)床性能決定的。 CG2.0、CG-W100S、CG-W30S、LOH廠的RF1、RF2。 磨輪邊緣線速度又稱磨削速度，其速度在1235m/s，磨削效果較好。100060nDVm 第四章 光學(xué)零件的粗磨二、工件轉(zhuǎn)速二、工件轉(zhuǎn)速 工件線速度實(shí)際上是進(jìn)給速度. 一般選150250mm/min較為合理。三、銑磨深度三、銑磨深度銑磨深度是指工件轉(zhuǎn)動(dòng)一周的吃刀量。四、冷卻液四、冷卻液1、作用、作用冷卻液具有冷卻、潤(rùn)滑和清洗作用。2、種類、種類水溶性冷卻液、乳化液冷卻液、油性冷卻液。第

54、四章 光學(xué)零件的粗磨v 4-5 銑削球面幾何形狀精度分析銑削球面幾何形狀精度分析 銑磨球面的幾何形狀誤差，包括球面曲率半徑誤差球面曲率半徑誤差和厚度誤差厚度誤差。一、影響球面曲率半徑精度的誤差一、影響球面曲率半徑精度的誤差（一）角度調(diào)整誤差和磨輪刃口尺寸誤差（一）角度調(diào)整誤差和磨輪刃口尺寸誤差（1）d0(即比理論值大)，則曲率半徑R減小；反之則反。（2）d一定時(shí)，愈小（即R愈大），dR愈大。（3）磨輪r誤差dr對(duì)曲率半徑的影響是：對(duì)凸球面，r增大（刃口變鈍），R減?。粚?duì)凹球面，r增大，|R|增大；（4）磨輪中徑Dm的誤差dDm對(duì)曲率半徑誤差的影響是dDm0,則|R|增大。（5）當(dāng)d、dr和dD

55、m為一定時(shí)，越大，dR越小。rDRm sin2mDRdrrRdRdR mdDdrctgadrR sin21第四章 光學(xué)零件的粗磨（二）中心調(diào)整誤差的影響（二）中心調(diào)整誤差的影響 中心調(diào)整誤差是指經(jīng)過(guò)角度調(diào)整之后，磨輪端面刃口并未正好處于工件表面中心，而存在一定的偏離差。 外包 內(nèi)包第四章 光學(xué)零件的粗磨（三）磨輪軸與工件軸共面調(diào)整誤差（三）磨輪軸與工件軸共面調(diào)整誤差 銑磨機(jī)使用時(shí)，一般不作磨輪軸與工件軸共面誤差的調(diào)整，而由機(jī)床裝校保證。如果存在磨輪軸與工件軸的共面誤差h，球面方程將變?yōu)楦叽吻€的回轉(zhuǎn)面。（四）磨輪軸和工件軸徑向跳動(dòng)的影響（四）磨輪軸和工件軸徑向跳動(dòng)的影響 徑向跳動(dòng)的影響，將使工

56、件表面產(chǎn)生非球面誤差。 磨輪軸與工件軸徑向跳動(dòng)允差在0.0050.01mm范圍內(nèi)，對(duì)球面半徑精度影響不大。 第四章 光學(xué)零件的粗磨二、影響透鏡中心厚度誤差的因素二、影響透鏡中心厚度誤差的因素（一）磨輪軸和工件軸軸向跳動(dòng)的影響（一）磨輪軸和工件軸軸向跳動(dòng)的影響 一般銑磨機(jī)兩軸的軸向跳動(dòng)量均為0.005mm。因此，軸向跳動(dòng)影響的最大誤差是0.01mm。（二）夾具精度對(duì)透鏡中心厚度的影響（二）夾具精度對(duì)透鏡中心厚度的影響主要是由于夾具制造誤差和對(duì)夾具使用不當(dāng)造成的。 v 4-6 銑磨球面產(chǎn)生的表面疵病銑磨球面產(chǎn)生的表面疵病銑磨球面產(chǎn)生的表面疵病常見(jiàn)的有：菊花紋（細(xì)密振紋）、寬疏菊花紋、麻點(diǎn)、擦貼圈有

57、缺口（或中間環(huán)帶脫空）和球面偏心等。 第四章 光學(xué)零件的粗磨一、菊花紋和寬疏菊花紋一、菊花紋和寬疏菊花紋（一）菊花紋（一）菊花紋產(chǎn)生原因：是磨頭誤差與振動(dòng)影響造成的，磨頭預(yù)緊力的大小對(duì)菊花紋也有一定影響。判斷內(nèi)包與外包：判斷內(nèi)包與外包：（二）寬疏菊花紋（二）寬疏菊花紋產(chǎn)生原因：工件主軸的軸向竄動(dòng)。第四章 光學(xué)零件的粗磨二、麻點(diǎn)二、麻點(diǎn)產(chǎn)生原因：磨輪線速度選擇不當(dāng)，進(jìn)刀速度 與工件轉(zhuǎn)速配合不好。三、幾何形狀的疵病三、幾何形狀的疵病（一）擦貼環(huán)帶有缺口（一）擦貼環(huán)帶有缺口產(chǎn)生原因：光刀時(shí)間不夠或者密封圈過(guò)厚。檢驗(yàn)方法：檢驗(yàn)方法：金屬樣板卡工件被加工表面擦貼度法簡(jiǎn)易球徑儀測(cè)失高檢查被加工表面第四章

58、光學(xué)零件的粗磨（二）擦貼環(huán)帶脫空（二）擦貼環(huán)帶脫空產(chǎn)生原因：機(jī)床工件主軸軸線與磨頭軸線不相交。一般兩軸線不相交允差0.03mm。（三）球面偏心（三）球面偏心產(chǎn)生原因：夾具定位面的偏心。第四章 光學(xué)零件的粗磨作業(yè)：作業(yè)：1、繪圖說(shuō)明凹球面銑削成型原理，推導(dǎo)計(jì)算角公式。2、雙凸透鏡，外徑20mm，R=24.21mm，d=8mm，磨輪外徑23mm，內(nèi)徑15mm，r=2mm，求？第五章 光學(xué)零件的精磨目的：目的：減小零件表面的凹凸層深度，并提高其均勻性； 進(jìn)一步改善零件表面的面形精度及有關(guān)尺寸精度，以 滿足拋光對(duì)零件表面結(jié)構(gòu)和形狀的要求。 方法：方法：散粒磨料精磨、固著磨料精磨。v 5-1 散粒磨料精

59、磨散粒磨料精磨第五章 光學(xué)零件的精磨光學(xué)零件的精磨一般用兩道砂精磨一般用兩道砂，即用兩種粒度不同的磨料。若第一道砂的磨料粒度為第一道砂的磨料粒度為W28，第二道砂的磨料粒度則為第二道砂的磨料粒度則為W14。有些特殊零件需要三道或四道砂，磨料粒度可選用W28、W14、W10、W7等。精磨工藝因素主要包括如下幾點(diǎn)：精磨模與鏡盤(pán)的相對(duì)尺寸；頂針的擺幅；頂針的前后伸縮量；主軸轉(zhuǎn)數(shù)與頂針擺速。 第五章 光學(xué)零件的精磨v 5-2 金剛石高速精磨金剛石高速精磨 一、金剛石高速精磨磨具一、金剛石高速精磨磨具金剛石高速精磨磨具是采用金剛石精磨片，按一定的排列方式，用膠粘結(jié)在磨具基體上，并通過(guò)修磨而成。第五章 光

60、學(xué)零件的精磨（一）球面金剛石精磨模的形式（一）球面金剛石精磨模的形式無(wú)論是凸精磨模還是凹精磨模。均由精磨片精磨片、粘結(jié)劑粘結(jié)劑和磨具基體磨具基體構(gòu)成。（二）球面金剛石精磨模的曲率半徑（二）球面金剛石精磨模的曲率半徑 取被加工球面拋光完工后的曲率半徑名義尺寸。并按精磨后 的光圈比拋光完工后的光圈低幾道光圈來(lái)修磨曲率半徑。 一 般高速精磨預(yù)留35N，散粒磨料精磨預(yù)留510N。凸球面：RcmRtmRjm1Rjm2Rpm凹球面：RcmRtmRjm1Rjm2Rpm第五章 光學(xué)零件的精磨（三）精磨模與鏡盤(pán)的相對(duì)位置和相對(duì)尺寸（三）精磨模與鏡盤(pán)的相對(duì)位置和相對(duì)尺寸1、精磨模與鏡盤(pán)的相對(duì)位置、精磨模與鏡盤(pán)的相