光(guang)學玻璃透鏡制(zhi)造工(gong)藝

1.1  光學零(ling)件制(zhi)造(zao)工藝的特點(dian)及一般過(guo)程
制作(zuo)光(guang)學零(ling)件的常見材料(liao)有三大類，即光(guang)學玻(bo)璃、光(guang)學晶(jing)體和(he)光(guang)學塑料，其中(zhong)以(yi)光學玻(bo)璃，特别是(shi)無色光學(xue)玻璃的使(shi)用量(liang)******。雖然(ran)光學(xue)零件(jian)的加工按(an)行業劃分歸入機械(xie)加工一類(lei)，但由于加工對(dui)象的(de)材(cai)料(liao)性質(zhi)和加工精度要求顯(xian)著(zhe)地不同(tong)于金屬(shu)材料，因而加工(gong)工藝上(shang)也完(wan)全(quan)不(bu)同于(yu)金屬(shu)工(gong)藝而具(ju)有特殊性(xing)。
1.1.1  光學(xue)零件的加(jia)工精(jing)度及(ji)其表(biao)示
光(guang)學零(ling)件(jian)屬(shu)于高(gao)精度(du)零件(jian)。平面(mian)零件的加工精(jing)度主(zhu)要有(you)角度和平面面形；球(qiu)面零(ling)件(jian)的加工(gong)精度(du)要求主要(yao)有曲率(lü)半(ban)徑和球面(mian)面形(xing)。高精(jing)度棱(leng)鏡(jing)的角誤(wu)差要求(qiu)達到秒(miao)級。高精度平面(mian)面形精度(du)可達(da)到幾十分(fen)之一(yi)到幾(ji)百分之一(yi)波長(zhang)。平(ping)面(mian)零件(jian)的平(ping)面性和球(qiu)面零件的(de)球面性統(tong)一稱爲面(mian)形要(yao)求(qiu)。光(guang)學車(che)間一般用(yong)幹涉(she)法計(ji)量，用(yong)樣闆(pan)疊合觀(guan)察等厚(hou)幹涉條紋(wen)（俗稱看光(guang)圈(quan)）。表(biao)示面(mian)形誤差的(de)光圈數符号(hao)是N，不規(gui)則性(xing)（或稱(cheng)局部(bu)誤差）符号是△N。除(chu)面形(xing)精度(du)外，光(guang)學零件表面還(hai)要有(you)粗糙度要求。光(guang)學加(jia)工中(zhong)各工序(xu)的(de)表面粗糙(cao)度如表6-1所(suo)示。光學(xue)零件抛(pao)光表面(mian)粗(cu)糙度(du)用微(wei)觀(guan)不(bu)平十點高(gao)度表示爲(wei)R2=0.025um，用輪廓算(suan)術平(ping)均偏差表示爲(wei)R2=0.025um，用符(fu)号(hao)表(biao)示則(ze)爲0.008，在(zai)此基礎上(shang)，還有(you)表面(mian)疵病(bing)要求(qiu)，即(ji)對(dui)表面(mian)亮絲、擦(ca)痕、麻點的限(xian)制(zhi)。
1.1.2  光學零(ling)件加工的(de)一般(ban)工藝(yi)過程及特(te)點
光學零(ling)件加(jia)工的(de)工(gong)藝過程(cheng)随加工方式不(bu)同而(er)異。光(guang)學零(ling)件的加工(gong)方式主要(yao)有(you)兩類：傳(chuan)統（古(gu)典(dian)）加(jia)工工(gong)藝和(he)機械化加(jia)工工(gong)藝，這(zhe)裏我們隻介紹(shao)傳統(tong)加工工藝(yi)。
傳統工藝(yi)的特點主(zhu)要有：
（1）使用(yong)散粒(li)磨料(liao)及通(tong)用機(ji)床，以輪(lun)廓(kuo)成形法對(dui)光(guang)學玻璃(li)進行(hang)研(yan)磨加工(gong)。操作中以(yi)松香(xiang)柏油粘結(jie)膠爲(wei)主進(jin)行(hang)粘結上(shang)盤。先(xian)用(yong)金(jin)剛砂(sha)對零(ling)件(jian)進(jin)行粗(cu)磨與精(jing)磨(mo)，然後(hou)使用松(song)香柏油(you)抛光模(mo)與(yu)抛光(guang)粉（主(zhu)要是氧化(hua)铈）對零件(jian)進行(hang)抛光(guang)加工。影響(xiang)工藝(yi)的因素多(duo)而易變，加工精(jing)度可(ke)變(bian)性(xing)也大(da)，通常是幾(ji)個波(bo)長數量級(ji)。高精(jing)度者可達幾百(bai)分之一波(bo)長數(shu)量級(ji)。
（2）手工(gong)操作(zuo)量大，工(gong)序(xu)多，操(cao)作人(ren)員(yuan)技術要(yao)求高。對機床精度，工(gong)夾磨具要(yao)求不那(na)麽(me)苛刻(ke)，适于多品(pin)種，小(xiao)批量、精(jing)度(du)變化(hua)大的(de)加工工藝(yi)采用(yong)。
傳統(tong)加工工藝過程(cheng)，以一(yi)個透(tou)鏡爲(wei)例，先(xian)後依次經過以(yi)下一(yi)些工(gong)序：
1、毛(mao)坯加(jia)工(gong)。包括按(an)光學(xue)零件(jian)圖選(xuan)擇合(he)适(shi)的(de)塊料(liao)，切割整平、劃分(fen)、膠條(tiao)、滾(gun)圓開球(qiu)面。開(kai)球面(mian)是單件進(jin)行的。
2、粗磨(mo)加工。使表(biao)面粗糙度(du)及球面半(ban)徑符合細(xi)磨要(yao)求。傳統(tong)工藝中(zhong)粗磨是單(dan)件進行的(de)。一般采用(yong)傳統工藝(yi)加工(gong)的工(gong)廠中，粗磨(mo)車間(jian)往往(wang)包括(kuo)毛坯加工。
3、上盤(pan)：粗磨(mo)之後(hou)，經清(qing)洗，将(jiang)一個(ge)個透(tou)鏡毛坯(pi)按(an)同半(ban)徑組(zu)合成盤。即(ji)依靠(kao)粘(zhan)結膠把(ba)分散(san)的透鏡固(gu)定在球(qiu)形(xing)粘結膜上(shang)，應(ying)注意的(de)是成盤(pan)時(shi)要使每一(yi)個透鏡毛(mao)坯的(de)被加(jia)工面(mian)都處(chu)于(yu)同(tong)一半(ban)徑的球面(mian)上。
4、細(xi)磨抛(pao)光工序。在(zai)加工(gong)第一(yi)表面時，細(xi)磨(mo)到抛光(guang)過程(cheng)中(zhong)一(yi)般是(shi)不需(xu)拆盤的，即(ji)一次(ci)一盤完成(cheng)。操作(zuo)中(zhong)，先使用(yong)粒度依次(ci)變細(xi)的三(san)至(zhi)四道金(jin)鋼砂将(jiang)被(bei)加工(gong)面研(yan)磨到抛光(guang)要求的表(biao)面粗糙度(du)，然後清洗(xi)，進行抛光(guang)。抛光是用(yong)一定半徑(jing)的抛光(guang)模(mo)加抛(pao)光粉進行。一面(mian)加工完畢後，塗上保(bao)護膜，翻面(mian)再進(jin)行(hang)上盤。細磨抛光加工第(di)二表(biao)面(mian)。
5、定心磨(mo)邊工(gong)序。透鏡加(jia)工過(guo)程(cheng)中(zhong)會出現光軸和定位(wei)軸偏離（稱(cheng)爲偏心）。定(ding)心(xin)磨邊的(de)任務是消除偏(pian)心，并使(shi)側圓柱(zhu)面徑向(xiang)尺(chi)寸達(da)到裝(zhuang)配(pei)要(yao)求。傳(chuan)統工藝的磨邊常在光學(xue)定心(xin)磨邊機上進行(hang)。
6、鍍膜(mo)工序，對表(biao)面有(you)透光要求(qiu)的透(tou)鏡，要加鍍(du)增透(tou)膜(mo)。球面反(fan)射鏡要鍍(du)反射(she)膜。有(you)的還(hai)要鍍其它(ta)性(xing)質(zhi)的薄(bao)膜，依使用(yong)要求(qiu)由設(she)計(ji)決(jue)定。
7、膠(jiao)合工序(xu)。對(dui)成象質量(liang)要(yao)求較高(gao)的鏡(jing)頭，往(wang)往采(cai)用幾(ji)塊透鏡膠(jiao)合而(er)成(cheng)。膠(jiao)合應(ying)在鍍(du)膜(mo)以後進(jin)行。
以上這些工藝過(guo)程可簡略(lue)表示如(ru)下：
選料(liao)——切割——整平——膠條(tiao)——滾圓(yuan)——開(kai)球面——粗磨球(qiu)面——上(shang)盤——細(xi)磨——抛光(guang)——下盤；第(di)二面(mian)上盤——細磨(mo)——抛光——下(xia)盤——定心(xin)磨邊——鍍(du)膜